3.2DNA衍射图谱课件-2022-2023学年高一下学期生物人教版(2019)必修2

科普课：DNA衍射图谱 鱼票月半出品，必是精品 致敬：罗莎琳德·富兰克林 富兰克林拍摄的B型DNA衍射照片 富兰克林1921年生于伦敦，15岁就立志要当科学家，但父亲并不支持她这样做。她早年毕业于剑桥大学，专业是物理化学。1945年，当获得博士学位之后，她前往法国学习X射线衍射技术。她深受法国同事的喜爱，有人评价她“从来没有见到法语讲得这么好的外国人”。1951年，她回到英国，在剑桥大学国王学院取得了一个职位。 鱼票月半出品，必是精品 一.X射线 X射线，是一种频率极高，波长极短、能量很大的电磁波。 X射线的频率范围30PHz~300EHz，对应波长为0.01nm~10nm ，能量为124eV~1.24MeV。（波长越短，能量越大） 1.X射线简介 必修一P99 鱼票月半出品，必是精品 X片的成像原理：通过硝酸银见光分解为银而成像,与以前的普通黑白胶卷一样。因不同组织对X射线的透射率不一样,这样,光分解的程度也不一样。故形成不同的密度，根据不同的密度，区别不同的组织。 人体各种组织的密度会有一定的差异，在X光片上就会表现出不同的颜色，一般含气的组织，比如肺脏、气管以及胃肠道等，会表现为黑色。一些软组织，比如心、肝、肾、肌肉等脏器，会表现为灰色，而骨组织一般表现为白色。 一.射线 例如：在医学上的应用 1.X射线简介 胸片 鱼票月半出品，必是精品 一.X射线 2.光的衍射 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射 激光发射器 可调节的狭缝 接收屏 狭缝比较宽 狭缝比较宽时，光沿着直线方向通过狭缝，在屏上产生一条跟缝宽相当的亮线（白框内） 缝宽大约 等于波长 亮线的宽度增大，出现了一条条亮线和暗线，表明光没有沿着直线传播，绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是光的衍射。 鱼票月半出品，必是精品 一.X射线 2.光的衍射 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射 （1）光的衍射的条件：狭缝、障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多。 为什么我们一般都说光沿着直线传播呢？ 原因：狭缝、障碍物的尺寸相比于光的波长太大了。 鱼票月半出品，必是精品 （2）不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ①波长一定时，单缝越窄，中央条纹越宽，各条纹间距越大.（衍射越明显） ②单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大（衍射越明显） ③白光的单缝衍射条纹为中央白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色. 一.X射线 2.光的衍射 鱼票月半出品，必是精品 （3）单缝衍射的成因 许多的相干光源发生叠加，进而在有的区域增强，有的区域减弱，出现明暗相间的条纹。 一.X射线 2.光的衍射 【解析】 到达光屏的两道光波，正好相位相同，波形一致，波峰遇波峰，波谷遇波谷就会加强，在光屏上就会得到一道亮带，相反，两道到光屏时，相位相反，波峰遇波谷，结果减弱，抵消了，所以在光屏上得到的就是暗带。 鱼票月半出品，必是精品 （4）当光通过单缝时会发生衍射产生衍射条纹， 而通过双缝时则会发生干涉产生干涉条纹 一.X射线 2.光的衍射 ①干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 ②衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 （双缝）干涉图样 （单缝）衍射4图样 双缝间距越小，条纹间距越大 单缝宽度越小，条纹间距越大 （单色光）波长越小，条纹间距越小 （单色光）波长越小，条纹间距越小 鱼票月半出品，必是精品 一.X射线 3.B型DNA衍射照片的分析 什么结构能充当X射线的一个光栅（缝隙）呢？ 能让X射线发生衍射呢？ 答案：晶体 （1）晶体 晶体（crystal）是由大量微观物质单位（原子、离子、分子等）按一定规则有序排列的结构，因此可以从结构单位的大小来研究判断排列规则和晶体形态。 （分子或原子之间的距离非常的近，接近或小于X射线的波长，于是晶体可以使X光发生有规律的衍射，并且能用底片收到斑纹） 鱼票月半出品，必是精品 一.X射线 3.B型DNA衍射照片的分析 将DNA纯化后，结晶。生成晶体后，使用同步辐射X射线投射到DNA晶体上，X射线将产生衍射。 d 晶面 X射线 底片 θ 晶体内部有大量的循环往复，重复排列的分子和原子，即DNA分子的晶体中含脱氧核苷酸的重复排列，我们把这些重复排列的颗粒想象成一个一个的圆点，许许多多的颗粒就构成一个一个的平面，这个平面就叫做晶格平面，简称晶面（如上图），晶面和晶面之间的距离为d。 鱼票月半出品，必是精品 一.X射线 3.B型DNA衍射照片的分析 d 晶面 X射线 底片 θ 当我们用X射线以一定的角度（θ）