3.2 DNA的结构课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第2节 DNA 的结构 第3章 基因的本质 Copyright © 2023 liqionghua 版权申明：本课件为著作人原创作品，未经著作人授权不得擅自抄袭转载摘编或用于商业用途 小沫教你学高中生物 （意味着DNA分子是螺旋的） DNA衍射图谱 PPT模板下载：www.1ppt.com/moban/ 行业PPT模板：www.1ppt.com/hangye/ 节日PPT模板：www.1ppt.com/jieri/ PPT素材下载：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景图片：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表下载：www.1ppt.com/tubiao/ 优秀PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Word教程： www.1ppt.com/word/ Excel教程：www.1ppt.com/excel/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ PPT课件下载：www.1ppt.com/kejian/ 范文下载：www.1ppt.com/fanwen/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 字体下载：www.1ppt.com/ziti/ 小实验：激光照射弹簧，呈现X形状。大家已经预习过课本，有没有觉得这个形状很熟悉，没错，跟富兰克林拍摄的DNA衍射图谱很相似。 我们是用螺旋状的弹簧得出X形，这说明DNA分子是呈螺旋结构。那DNA分子是单螺旋、双螺旋、还是三螺旋呢？DNA分子的结构到底是什么样的呢？ 今天就让我们一起来进行探究：DNA分子的结构（板书） 2 3 1 2 DNA双螺旋结构模型的构建 DNA的结构 碱基互补配对原则的应用 3 第2节 DNA的结构 基本单位由哪几部分构成？ 碱基种类？ DNA的化学元素组成？ DNA的基本单位是什么？ 温故知新 PPT模板下载：www.1ppt.com/moban/ 行业PPT模板：www.1ppt.com/hangye/ 节日PPT模板：www.1ppt.com/jieri/ PPT素材下载：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景图片：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表下载：www.1ppt.com/tubiao/ 优秀PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Word教程： www.1ppt.com/word/ Excel教程：www.1ppt.com/excel/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ PPT课件下载：www.1ppt.com/kejian/ 范文下载：www.1ppt.com/fanwen/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 字体下载：www.1ppt.com/ziti/ 关于DNA的知识我们已经了解到一些，结合这几个问题大家来思考回忆。 CHONP，脱氧核苷酸，磷酸、脱氧核糖、含氮碱基， （展示一个脱氧核苷酸，请同学回答是什么脱氧核苷酸，继续询问碱基种类）ATGC四种碱基， 四种脱氧核苷酸如何连接在一起形成一条长链的呢？ 4 5 DNA的基本单位是： 脱氧核苷酸 磷酸基团 脱氧核糖 含氮碱基 脱氧 核糖 P 含氮碱基 CH2 O 1' 2' 3' 4' 5' H H OH H H H 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T (4种基本单位) C、H、O、N、P (5种元素) (3种物质) 2、DNA的结构 6 【教材48页】当时，科学界已经认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基。但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 1、DNA双螺旋结构模型的构建 7 （1）DNA双螺旋结构模型是由谁揭示的？ 阅读教材第48-49页，思考与回答以下问题： （2）研究DNA结构的常用方法？ （3）DNA中碱基之间的数量关系？是如何配对的？ （5）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ （4）DNA的两条链中排列在内侧和外侧的是什么结构？基本骨架是什么？ 1、DNA双螺旋结构模型的构建 8 1.1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家——美国生物学家沃森（J. D. Watson，1928—）和英国物理学家克里克（F. Crick，1916—2004），DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。 1、DNA双螺旋结构模型的构建 9 2.研究DNA结构常用的方法是X射线晶体衍射法。 推算出DNA呈螺旋结构。 英国物理学家威尔金斯（M. Wilkins，1916—2004）和他的同事富兰克林（R. E. Franklin，1920—1958）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱（图A）。 1、DNA双螺旋结构模型的构建 DNA衍射图谱 三螺旋 弹簧衍射图 双螺旋 DNA不止一条链 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 资料1：科学家们推测，是双链或者多链对单链的衍射造成干扰，造成光斑的缺失这一现象。 资料2：富兰克林通过数学计算发现： 若DNA为3条链，则含水量为样品实测值的1/10；若DNA为2条链，则与样品实际含水量相符。 单螺旋 10 A:G T:C A:T G:C 嘌呤：嘧啶 牛 1.29 1.43 1.04 1.00 1.1 人 1.56 1.75 1.00 1.00 1.0 小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99 酵母 1.67 1.92 1.03 1.20 1.0 鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02 3.1952年，化学家查哥夫对DNA分子进行了定量分析，研究数据如下： （1）在DNA中，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。 1、DNA双螺旋结构模型的构建 12 资料3：嘌呤双环，嘧啶单环，DNA螺旋直径恒定为2nm。 鸟嘌呤 腺嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 资料4：格里菲斯计算碱基间的吸引力发现，A吸引T，G吸引C。 （1）嘌呤与嘧啶配对 （2）A与T配对 C与G配对 1、DNA双螺旋结构模型的构建 资料5：DNA外部为溶液环境，碱基具有疏水性，磷酸和脱氧核糖具有亲水性。 碱基分布在DNA分子的内部 将碱基安排在双链螺旋内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部 1、DNA双螺旋结构模型的构建 说明DNA两条单链呈中心对称 资料6：富兰克林拍的衍射图谱翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。 翻转180° DNA的两条链是方向相反的 1、DNA双螺旋结构模型的构建 15 结果发现： A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系。当他们把这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。 沃森和克里克搭建的DNA 双螺旋结构模型 1、DNA双螺旋结构模型的构建 16 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 P T C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P 5' 5' 3' 3' DNA的结构模式图 氢键 碱基对 碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 2、DNA的结构 DNA的空间结构 沃森和克里克搭建的DNA双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构模型 DNA分子结构的“五、四、三、二、一” 五种 元素 四种 碱基或脱氧核苷酸 三种 物质 二种 长链 一种 结构 C、H、O、N、P A、G、C、T 磷酸基团、脱氧核糖、碱基 两条反向平行的脱氧核苷酸长链 双螺旋结构 配对关系: A=T G≡C 知识梳理 外侧： 交替连接，构成 基本骨架，并按 方式排列成两条长链； 平面结构 内侧：两条链上的碱基通过 连成 ， 遵循 原则（A ,G ） 空间结构： 结构（右旋） 磷酸、脱氧核糖 反向平行 双螺旋 氢键 碱基对 ＝T ≡C 碱基互补配对 DNA分子结构的双螺旋结构 知识梳理 【课后实践】: 制作DNA双螺旋结构模型 21 (1)研究表明：DNA结构的稳定性与四种碱基的含量有关：G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。这是为什么呢？ 21 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 P T C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P G和C形成三个氢键，A和T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强，DNA的结构越稳定。 体现DNA分子的稳定性。 思考讨论 22 (2)DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息呢？ 在生物体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有4种：A-T、T-A 、G-C 、C-G 。请同学们计算DNA分子有多少种？ 44000种 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 P T C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P DNA中的遗传信息蕴藏在哪里呢？ 碱基的排列顺序千变万化。 思考讨论 碱基对的排列顺序代表遗传信息 种类：4n（n为碱基对的数目） 一般来说，一个较短的DNA分子有4000个碱基对，其排列顺序的组合是几近无穷的。 体现DNA分子的多样性。 思考讨论 24 (3)为什么每个DNA结构模型都与众不同？不同生物的DNA是否也不同？ DNA指纹技术 在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。 体现DNA分子的特异性。 思考讨论 ③DNA分子的结构特性。 (2)多样性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。 (3)特异性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。 (1)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。 ④意义： DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 2、DNA的结构 DNA单链有关的计算 A1= , T1= , C1= , G1= 。 A1 C1 T1 G1 1链 DNA分子 2链 T2 G2 A2 C2 T2 A2 G2 C2 A= , C= 。 T G DNA双链有关的计算 A+C = = = = 。 A+G T+C T+G 50% 3、碱基互补配对原则的应用 （A+G）/（T+C）= （A+C）/（T+G）= ①两条链不互补的碱基之和相等。 （A+G）/（A+T+G+C）= ②两条链中不互补的碱基和与两条链碱基总数之比等于50%（1/2）。 （A1+T1）/（A2+T2）= （G1+C1）/（G2+C2）= ③一条链中互补碱基的和等于另一条链中互补碱基的和。 1 1 1 1 1/2 3、碱基互补配对原则的应用 （A1+G1）/（T1+C1）= a 则（A2+G2）/（T2+C2）= ④一条链中不互补碱基的和之比等于另一条链中这种比值的倒数。 ⑤两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的 这种比值相等。 （A+T）/（A+T+G+C）= a 则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）= a 1/a 3、碱基互补配对原则的应用 DNA分子结构的特性 (1) 性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。 (2) 性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。 (3) 性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。 稳定 多样 特异 知识梳理 一、概念检测 1．DNA 两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。 （1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基。 （ ） （2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。 （ ） 练习与应用 2．下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩ 的名称。 ① ；② ； ③ ；④ ； ⑤ ；⑥ ； ⑦ ；⑧ ； ⑨ ； ⑩ 。 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖 磷酸 脱氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段 练习与应用 3．在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ ） A．b≤0.5 B．b≥0.5 C．胞嘧啶为a（1/2b-1）个 D．胞嘧啶为b（1/2a-1）个 C 练习与应用 4．一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互补链的序列是 （ ） A．5'-CTATGG-3' B．5'-GATACC-3' C．5'-GGTATC-3' D．5'-CCATAG-3' C 练习与应用 二、拓展应用 碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？ 练习与应用 Than k you for wa tching. $$