3.2遗传信息编码在DNA分子上课件-2024-2025学年高一下学期生物浙科版必修2

第二节 遗传信息编码在DNA分子上 第三章 遗传的分子基础 素养目标 理解DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通过DNA的平面和立体示意图加深对DNA结构和特点的理解。 生命观念 通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对DNA分子结构特点的认识和理解。 科学思维 教学重难点 01 02 DNA分子的结构和特点。 制作DNA双螺旋结构模型。 复习导入 确信DNA是遗传物质后，那么DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？ 模型构建的过程 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 研究历程 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 1911年 美国生物化学家莱文和琼斯确定：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸 科学界普遍认为：DNA是由四种脱氧核苷酸构成的长链。 1951年 英国生物物理学家威尔金斯和物理学家富兰克林DNA衍射图谱 生物学家沃森和物理学家克里克构建DNA双螺旋结构模型 1952年 奥地利生物化学家查哥夫 碱基数据表 1962，沃森、克里克以及威尔金斯共同分享了诺贝尔生理学或医学奖。 脱氧（核糖）核苷酸 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 脱氧（核糖）核苷酸= 脱氧核苷 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 1 2 3 4 5 1分子磷酸 1分子脱氧核糖 1分子含氮碱基 + + 元素：C、H、O、N、P 脱氧核苷酸的种类 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 O P CH2 OH O OH H OH H H H H A 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H C 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H T 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H G 磷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 碱基（N） 嘌呤 嘧啶 两个环（更长） 一个环（更短） 脱氧核苷酸的种类 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 DNA的平面结构 A T G C A T G C DNA的立体结构 氢键 DNA的结构 DNA的特点 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 DNA分子是由两条长链组成的,这两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。其中每条链上的一个核苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸上的磷酸基团结合,形成主链的基本骨架,并排列在主链的外侧,碱基则位于主链内侧。 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 碱基对 另一碱基对 A T G C 氢键 G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。 DNA的特点 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对,由氢键连接。其中，腺嘌呤与胸腺嘧啶通过2个氢键相连，鸟嘌呤与胞嘧啶通过3个氢键相连，这就是碱基互补配对原则。 A P G P C P T P 碱基对 氢键 T P C P G P A P DNA的特点 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 在DNA分子中,A(腺嘌呤)和T(胸腺嘧啶)的数目相等,G(鸟嘌呤)和C(胞嘧啶)的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量，这就是DNA中碱基含量的卡伽夫法则。 活动：制作DNA双螺旋结构模型 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 原理 DNA分子双螺旋结构的主要特点。 材料用具 选取材料时用不同形状和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。注意选取作为支架和连接的材料要有一定的强度和韧性,注意选取合适的工具。 方法步骤 (1)用所选材料制成不同形状、不同大小和不同颜色的物体,用来代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。 (2)将代表不同化合物的物体连接、组装在一起。 作品展示 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 归纳——DNA分子结构的“五、四、三、二、一” 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 五种元素： 四种碱基： 三种物质： 两条长链： 一种螺旋： C、H、O、N、P A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条反向平行的脱氧核苷酸链 规则的双螺旋结构 碱基排列顺序编码了遗传信息 A A A T T T G G G G C C C A T C 不同的DNA分子由不同数量的脱氧核苷酸组成，碱基数目不同，排列方式也不同。 自然界每个DNA分子的碱基有成千上万个，它们的排列方式构成了巨大的数字，因而表现出DNA的多样性。 来自同一个体、不同器官的DNA的组成是一致的，而且具有本物种特性，即每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这就构成了DNA分子的特异性。 应用 应用DNA指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。 在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦人员只需要一滴血、精液等样品，就可以进行DNA指纹鉴定。 碱基排列顺序编码了遗传信息 DNA和RNA的对比 碱基排列顺序编码了遗传信息 DNA RNA 单体的连接方式 一个磷酸连接几个五碳糖 一个五碳糖连接几个磷酸 碱基互补配对原则 碱基数目的关系 稳定性与碱基之间的关系 磷酸二酯键 磷酸二酯键 1个或2个 1个或2个 1个或2个 1个或2个 A与T；C与G A与U；C与G A=T；C=G A≠U；C≠G C、G越多越稳定 无关 DNA指纹技术（拓展） 碱基排列顺序编码了遗传信息 人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。 应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。 课堂练习 解析：DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。DNA分子结构中，两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕，构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面，碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸链反向互补，通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连，形成相当稳定的组合。碱基互补配对的原则为A-T、G-C，因此嘌呤数目(A+G)=嘧啶数目(T+C)。 1.在搭建DNA分子模型的实验中，若有脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，4种碱基塑料片共20个（其中4个C，6个G，3个A，7个T），代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则（ ） A.能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段 B.能搭建出20个脱氧核苷酸 C.能搭建出410种不同的DNA分子模型 D.所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 A 课堂练习 2.下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是（ ） A.若一条链的G+C占47%，则另一条链的A+T也占47% B.双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高 C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架 解析：A、互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G+C占47%，则另一条链的G+C也占47%，A+T占1-47%=53%，A错误；B、双链DNA中GC碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；C、DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；D、DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，D正确。故选D。 D 课堂练习 3.在对DNA结构的探索中，于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家——美国生物学家沃森和英国物理学家克里克，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。下列关于DNA分子结构的叙述，错误的是（ ） A.DNA分子中碱基A+C所占比例为1/2 B.在双链DNA分子中，G/C碱基对越多，其结构越稳定 C.环状DNA分子中，每个磷酸基因连接两个含氮碱基 D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，其排列顺序蕴藏着遗传信息 解析：DNA两条单链反向平行互补，即A与T配对，C与G配对，故A+C占DNA中碱基数1/2，A正确；在双链DNA分子中，G/C碱基对之间有三个氢键，A/T碱基对之间有两个氢键，G/C碱基对越多，含有的氢键就越多，DNA的结构就越稳定，B正确；环状DNA分子每个磷酸基团连接两个脱氧核糖，C错误；双链DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，其排列顺序蕴藏着遗传信息，D正确。 C 课堂练习 4.下列有关细胞中DNA分子结构的叙述，错误的是（ ） A.两条链反向平行盘旋成双螺旋结构 B.交替连接的脱氧核糖和磷酸排列在外侧 C.通过氢键连接的碱基对排列在内侧 D.双链间的腺嘌呤一定与胞嘧啶配对 解析：A、DNA分子两条链反向平行盘旋成双螺旋结构，A正确； B、组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸交替排列形成DNA分子的基本骨架，B正确； C、DNA分子中，碱基通过氢键形成碱基对，排列在内侧，C正确； D、双链间的腺嘌呤一定与胸腺嘧啶配对，D错误。故选D。 D 总结归纳 双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 活动：制作DNA双螺旋结构模型 碱基排列顺序编码了遗传信息 DNA分子是由两条长链组成的，这两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸在外侧形成基本骨架，碱基在内侧。 碱基通过碱基互补配对原则形成碱基对。 $$