3.2 DNA的结构（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高一生物同步备课系列 （人教版2019必修2）

第2节 DNA的结构 第三章 人教版 高一年级 DNA双螺旋结构模型的构建 01 DNA的结构 02 03 制作DNA双螺旋模型 CONTENTS 目录 象征着“生命”的雕塑 北京中关村高科技园区 原名为“生物链” 以独特的双螺旋结构 被看作中关村的标志 新课导入 DNA双螺旋结构模型的构建 PART 01 1、DNA化学元素组成： 2、DNA是由4种脱氧核苷酸连接成的长链，且具备稳定直径。 3、4种脱氧核苷酸含有 四种碱基 C、H、O、N、P A、G、C、T 脱氧核苷酸 回顾 +1分子磷酸 =1分子脱氧核糖 +1分子含氮碱基 脱氧核糖 H OH C1 C2 C3 C4 C5 O O 磷酸 P 含氮碱基 N 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 20世纪30-40年代化学和遗传学研究取得重大进展 20世纪三四十年代，人们认识到DNA是由以下四种脱氧核苷酸连成的长链，并且具备2nm的稳定直径。但是因为当时人们对蛋白质更加熟悉，主流观点认为蛋白质是遗传物质，所以科学家们并没有对DNA的结构展开深层次的研究 6 1951年 英国的化学家富兰克林和生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术拍摄的DNA晶体的衍射图谱 莫里斯·威尔金斯 罗莎琳德·富兰克林 DNA晶体衍射图谱 直到20世纪中期，人们才认识到DNA是主要的遗传物质。于是有一大批不同领域的学者开始关注DNA，都立志成为解开DNA结构之谜的第一人。 其中比较突出的有英国的化学家富兰克林女士和她的搭档威尔金斯，他们用X射线去照射DNA的结晶体，遇到按一定规则排布的原子后，光线发生偏移，形成了如图所示的DNA衍射图谱。采访同学，你能从图中看出DNA分子中原子的排布规则吗？ 的确如此，不过一位叫做沃森的年轻生物学者却懂得另辟蹊径，寻早外援。 7 1951年秋天 23岁的美国生物学者沃森和35岁的英国物理学者克里克对DNA衍射图谱的有关数据进行分析。 弗朗西斯·克里克 詹姆斯·沃森 DNA分子呈螺旋结构 数据分析 生物理解 资料3： 1951年春天，对基因深感兴趣的沃森，有幸在报告会上见过威尔金斯展示过的DNA衍射图谱，并有了深刻印象。 同年秋天，23岁的生物学者沃森来到英国剑桥大学工作，在此遇到了同样痴迷于DNA结构的物理学者克里克。两个充满激情的年轻人开始了现代生物学史上最动人心弦的合作。克里克的数学和物理都非常好，他对衍射图谱的有关数据进行分析，再结合沃森对生物学知识的理解，两人总结出DNA分子呈螺旋结构 8 结构模型构建 模型一 沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋结构外部的不 同结构模型 9 已知碱基具有疏水性，你有什么联想？ 思考 推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧 生物膜的流动镶嵌模型 结构模型构建 当时化学家已经知道了碱基具有疏水性。我们学习过一种分子时曾提到过疏水性，大家还记不记得是什么分子？磷脂由亲水头部和疏水尾部构成。在磷脂双分子层骨架中，疏水尾部往往藏在内侧。那么类比推理，你认为碱基应该排布在螺旋的内侧还是外侧呢？ 10 结构模型构建 化学家指出 配对违反化学规律又被否定 模型二 沃森和克里克重新构建：磷酸-脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部的双链螺旋结构，内部相同碱基配对。 11 观察碱基的结构，大家有何联想？ 思考 嘧啶有1个环 嘌呤有2个环 如果是相同碱基配对，那么DNA的直径不固定 推测：嘌呤同嘧啶配对 哪种嘌呤与哪种嘧啶配对？ 其实当时的化学家对4种碱基的结构很了解。大家观察一下，嘌呤有两个环，嘧啶有1个环，嘌呤与嘧啶配对？思考如果是相同碱基配对，那么DNA的直径是否固定？那什么样的碱基配对直径会更大，那你认为应该怎样配对才合理？是的，沃森和克里克也考虑到了这点，他们很好奇应该哪种嘌呤与哪种嘧啶配对？ 12 腺嘌呤（A）的量 = 胸腺嘧啶（T）的量 鸟嘌呤（G）的量 = 胞嘧啶（C）的量 1952年春天 沃森和克里克得知查哥夫理论 查哥夫 E.chargaff 推测 A与T配对，C与G配对 13 平面结构 模型三 14 相对的碱基之间形成 键 氢  一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的 N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。 A T C G A T间2个氢键，G C间3个氢键 15 相对的碱基之间形成 键 氢  H原子与N原子或O原子离得足够近，才能够形成氢键。模型中两条链反向排列的，以满足氢键形成的条件。 16 相对的碱基之间形成 键 氢  正是因为两条链的核苷酸之间存在作用力,所以这两条链 既不在同一直线也不在同一个平面上。 平面结构 螺旋一定 的角度 立体结构