3.2DNA的结构课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

3.2 DNA的结构 1 教学目标 Part 01 概述DNA结构的主要特点。 Part 02 通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的交流和讨论，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。 Part 03 制作DNA双螺旋结构模型。 2 情境导入 坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人，你知道为什么将它作为高科技标志吗？ 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。弄清楚DNA结构，以及测定DNA序列等应用了很多高科技技术，DNA双螺旋结构的揭示也说明科学和技术是相互支持，密不可分的。 3 Part 01 DNA双螺旋结构模型的构建 4 DNA双螺旋结构模型的构建 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，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。 磷酸 脱氧 核糖 含N碱基 脱氧(核糖)核苷酸 A 腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸 T 胸腺嘧啶脱氧(核糖)核苷酸 C 胞嘧啶脱氧(核糖)核苷酸 G 鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸 但是，当时人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。后来经过其他科学家的共同努力终于弄清楚了DNA的具体结构 5 DNA双螺旋结构模型的构建 1950年，查哥夫发现：在DNA中，腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量。（查哥夫定则） 英国威尔金斯和同事富兰克林应用X射线衍射技术获得高质量的DＮＡ衍射图谱。 沃森和克里克以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构 克里克 帮助理解生物学的内容 帮助理解晶体学原理 沃森 6 DNA双螺旋结构模型的构建 沃森和克里克采用了构建模型的方法来分析DNA分子的结构 先根据理论上的考虑建立模型 再用X射线衍射结构来检验模型 沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型 7 DNA双螺旋结构模型的构建 1952年，从查哥夫那得知：在ＤＮＡ中，碱基数量特点：Ａ=Ｔ，Ｇ=Ｃ 重新构建模型 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的模型 A与T配对，G与C配对 DNA两条链的方向是相反的 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 8 DNA双螺旋结构模型的构建 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 模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符 1953年，沃森和克里克撰写论文引起了极大的轰动 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝尔奖 沃森 克里克 威尔金斯 9 DNA双螺旋结构模型的构建 10 DNA双螺旋结构模型的构建 1. 请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。 (1) DNA是由几条链构成的?它具有怎样的立体结构? 两条。这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)DNA的基本骨架是由哪些物质组成的?它们分别位于DNA的什么部位? (3) DNA中的碱基是如何配对的?它们位于DNA的什么部位? 2. 沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示? DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们]排列在DNA的外侧。 DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律A一定与T配对; G一定与C配对。 要善于利用他人的研究成果和经验;要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的;研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。 11 Part 02 DNA分子的结构 12 DNA分子的结构 1、DNA分子双螺旋结构内容 ①DNA分子是由两条链组成的,这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。 反向平行 脱氧核糖 磷酸 ②DNA分子中的 和 交替连接,排列在外侧,构成基本骨架; 排列在内侧。 ③两条链上的碱基通过 连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A与 配对,G与 配对。碱基之间的这种一一对应关系,叫做 原则。 碱基 氢键 T C 碱基互补配对 13 DNA分子的结构 1、DNA分子双螺旋结构内容 每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有 个； 每个五碳糖连接 个磷酸。 脱氧核糖数 磷酸数 含氮碱基数 单链中相邻碱基通过 连接 互补链中相邻碱基通过 连接 2 1或2 = = 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 氢键 14 DNA分子的结构 P A P A P P P P P P P P A 5' 3' O CH2 H H OH H H 碱基 H 1' 2' 3' 4' 磷酸基团 5' 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'-C； 与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。 DNA的一条单链具有两个末端： 一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5'-端； 另一端有一个羟基，称作3'-端。 5' 3' 5'端 3'端 15 DNA分子的结构 2、DNA双螺旋结构的形成过程 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 脱氧核苷酸 聚合成 3’ 5’ 一条脱氧核苷酸链 形成 两链之间： A、T间形成2个氢键，C、G间形成3个氢键 A C T G -- --- DNA双链平面结构 螺旋化 DNA双螺旋结构 16 DNA分子的结构 3、DNA分子结构特点： ①多样性，具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。 ②特异性，如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。 ③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。 17 １ ２ ３ ４ A G C T 下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。 ５ ６ ７ ８ ９ １０ 胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 脱氧核糖 磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段 １、 ２、 ３、 ４、 ５、 ６、 ７、 ８、 ９、 １０、 练一练 Part 03 DNA的相关计算 19 DNA的相关计算 DNA分子的总氢键数= 2(A-T碱基对数)+3(G-C碱基对数) 例： 1、若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n 2、若已知A有m个，则氢键数为 ； 3、若已知G有m个，则氢键数为 。 3n-m 2n+m 1.DNA分子的总氢键数的计算 20 DNA的相关计算 注意：一个双链DNA中，A+T与G+C不一定相等； 若在一个生物体内嘌呤≠嘧啶是什么原因？ 含有单链，嘌呤数量一定不等于嘧啶数量吗？ 存在单链结构时，可能是嘌呤=嘧啶；也可能是嘌呤≠嘧啶，关系不确定； 若嘌呤≠嘧啶，则必然有单链结构存在； 例：某生物鸟嘌呤：胞嘧啶=3:1，则该生物不可能是（ ） A.大肠杆菌 B.流感病毒 C.T2噬菌体 D.人体细胞 C 2.嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1 或：A+C=T+G 即A+C/T+G=1 例：某双链DNA分子中，C占23%，求A占多少？ A=50%–23%=27% 21 DNA的相关计算 3.双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。 A+T G+C A1+T1 G1+C1 A2 +T2 G2 +C2 = = 例：在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该链碱基总数的24%，则另一条链中的A占该链碱基总数的百分比为（ ） A、24% B、26% C、28% D、76% C 22 DNA的相关计算 4.双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。 T2+C2 A2+G2 =1/a 例：在DNA的一个单链，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？ 2.5 , 1 A1+G1 T1+C1 T2+C2 A2+G2 = =a 23 Part 04 制作DNA双螺旋结构模型 24 制作DNA双螺旋结构模型 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。 ▲目的要求 曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品，都可用作模型制作的材料。 ▲材料用具 ▲模型设计 1.分别用哪几种材料来代表组成DNA的磷酸、脱氧核糖和碱基?这3种物质是在什么部位相互连接的?怎样将这几种材料正确地连接起来? 2. DNA中每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接的?怎样将脱氧核苷酸正确地连接起来? 3.在模型中，如何体现DNA的两条链是反向平行的?又怎样体现两条链的碱基之间互补配对? 25 制作DNA双螺旋结构模型 ▲模型制作 1.组装“脱氧核苷酸模型” 利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。 2.制作“多核苷酸长链模型” 将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。 3.制作DNA分子平面结构模型 按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。 4.制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型 把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。 26 制作DNA双螺旋结构模型 27 制作DNA双螺旋结构模型 1. 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? DNA虽然只含有4种脱氧核普酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 2. DNA是如何维系它的遗传稳定性的? (1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联; (2)在DNA的双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。 3.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗? 半保留复制。 28 制作DNA双螺旋结构模型 29 Part 05 课堂小练 30 课堂小练 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。( ) 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（ ） b≤0.5 b≥0.5 C. 胞嘧啶为a（1/2b-1）个 D. 胞嘧啶为b（1/2a-1）个 √ √ C 31 课堂小练 （1）在整个DNA分子中，A+G=C+T，(A+G)/(T+C)=1；A+T≠G+C， (A+T)/(G+C) ≠(G+C)/(A+T) ≠ 1。 即互补配对的碱基数量相等，不互补配对的碱基数量之和相等。 （2）在整个DNA分子中, A+G=T+C=A+C=T+G=DNA中碱基总数的50%。 即任意两个不互补配对的碱基之和占DNA总碱基数的50%。 （3）依据题目信息： A=T，C=G；故A和T数量均为a A/（A+T+C+G）=b。 故a/（2a+C+G）=b，G+C=a/b－2a。 又因C和G数量相等，故C=G=1/2（a/b－2a）=a（1/2b－1）。 本题选C。 32 感谢您的观看 33 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $$