3.2 DNA的结构-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

第2节 DNA的结构 贺老师 第3章 基因的本质 DNA是怎样储存遗传信息的？ 又是怎样决定生物性状的？ 首先需要弄清楚DNA的结构。 1 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 瑞典马尔默旋转塔 高190米/54层 巴拿马螺丝塔 高243米 莫斯科进化大厦 高度255米 沙特吉达钻石塔 高432米 北京中关村的“生命”雕塑 “生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。更多以DNA结构进行设计的建筑都成为了当地的地标性建筑。然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。 DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？首先需要弄清楚DNA的结构。 DNA那么小，科学家是如何一步步探索出他的结构的呢？ 2 沃森：生物学家（1928-） 克里克：物理学家（1916-2004） 我能帮你理解生物学内容 我能帮你理解晶体学原理 1 主要构建者： DNA双螺旋结构模型的构建 沃森、克里克 剑桥大学：卡文迪什实验室 他们说如何一步步构建出DNA双螺旋模型，在这个过程中，又获得了哪些高人相助？ 3 【资料1】20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA的基本单位是________________， 脱氧核苷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ A 腺嘌呤 C 胞嘧啶 G 鸟嘌呤 T 胸腺嘧啶 DNA双螺旋结构模型的构建 2 过程： 1分子脱氧核苷酸=____________+________________+_________________。 1分子磷酸 1分子脱氧核糖 1分子含氮碱基 含Ｎ碱基 脱氧 核糖 磷酸 O（氧原子） 4 DNA双螺旋结构模型的构建 A T G C 3’,5’-磷酸二酯键 1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合 p = O OH O 碱基 3′ 2′ 1′ 4′ CH2 O OH H H H H H 5′ p = OH O OH O 碱基 3′ 2′ 1′ 4′ CH2 O H H H H H 5′ O H O OH H2O 磷酸二酯键 20世纪30年代，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，但对DNA的空间结构一无所知。 对DNA的空间结构一无所知，DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ 5 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料2】1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 DNA衍射图谱 证据 推断 DNA衍射图谱呈现“X”形 DNA呈螺旋结构 DNA衍射图谱外围的斑点较浅，研究表明，这是因为另一条螺旋的干扰。 DNA可能呈双螺旋结构 X射线晶体衍射技术 DNA衍射图谱外围的斑点较浅，研究表明，这是因为另一条螺旋的干扰。 类比手影 6 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料3】富兰克林和威尔金斯发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样 翻转180° 威尔金斯 富兰克林 证据 推断 DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样 DNA两条链尾反向平行 翻转180° 用两支笔做类比 中心对称 7 问题：DNA的两条链的位置关系是怎样的呢？它们是如何连接的？ 尝试构建双链平面模型。 DNA双螺旋结构模型的构建 可能性1： 碱基排列在内侧 可能性2： 碱基排列在同侧 可能性3： 碱基排列在外侧 【资料4】DNA位于液体环境中，磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水 碱基之间会互相连接 8 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料4】①DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm； 假说一：A与T配对，G与C配对； 假说二：A与C配对，G与T配对。 ②嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物（如图所示）； 据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？可以提出哪些假说？ 问题：DNA中碱基的是如何配对的？ 嘌呤与嘧啶配对 9 查哥夫 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料5】奥地利生物化学家查哥夫对DNA的碱基研究数据如下图： 由此推测，上述哪种假说是正确的？ 氢键 氢键 碱基互补配对原则 （3个氢键） G C A T （2个氢键） 氢原子与电负性大、半径小的原子X(氟、氧、氮等)以共价键结合，若与电负性大的原子Y(与X相同的也可以)接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H···Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。 10 1953年，沃森和克里克撰写的论文«核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型»在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。 1962年，沃森