3.2DNA的结构课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 归纳小结 项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计思路 处理方法 检测方式 结论 酶解法 同位素标记法 观察菌落类型 检测放射性存在位置 设法将DNA与其他物质分开,单独、直接地研究它们各自不同的遗传功能 DNA是遗传物质 DNA是遗传物质 生物的遗传物质 结论:因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说 DNA是主要的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 DNA和RNA DNA 动物、植物、真菌 原核生物 DNA 细菌 非细胞生物 DNA病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体、乙肝病毒 RNA病毒 仅有RNA RNA 烟草花叶病毒、HIV病毒 例. 某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验 ①S型菌的DNA+DNA酶 加入R型菌 注射入小鼠 ②R型菌的DNA+DNA酶 加入S型菌 注射入小鼠 ③R型菌+DNA酶 高温加热后冷却 加入S型菌 注射入小鼠 ④S型菌+DNA酶 高温加热后冷却 加入R型菌 注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是 ( ) A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、死亡、存活 C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、死亡、死亡 D 3 例.下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是( ) A.豌豆的遗传物质主要是DNA B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 B 4 第2节 DNA的结构 第3章 基因的本质 1.DNA的化学元素组成? 2.DNA的基本单位? C、H、O、N、P 脱氧核糖核苷酸 3.脱氧核糖核苷酸由哪几个部分构成? 脱氧核糖、磷酸和含氮碱基 温故知新——DNA的基本单位和单链构建 4.请画出由圆形、五边形和长方形组成的脱氧核糖核苷酸的模型图,并标注五碳糖上的碳原子编号。 脱氧核糖核苷酸一共有多少种?它们的种类取决哪一个结构? 1′ 2′ 3′ 4′ 含N碱基 脱氧 核糖 磷酸 5′ 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 A 脱氧 核糖 磷酸 G 脱氧 核糖 磷酸 C 脱氧 核糖 磷酸 T 脱氧 核糖 磷酸 5.构建一条脱氧核糖核苷酸单链 A G C T DNA单链一端有一个游离磷酸基团的一端称为5′端, 另一端有一个羟基称为3′端 5′ 3′ 两个核苷酸之间的化学键:磷酸二酯键 O 磷酸基团 碱基 1951年,当时科学界已认识到: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、C4种碱基。 克里克 帮助理解生物学的内容 帮助理解晶体学原理 沃森 一、DNA双螺旋结构模型的构建 35岁的克里克刚从物理学转行到生物学的研究生,主攻蛋白质晶体结构 23岁的沃森来剑桥完成烟草花叶病毒的博士后课题 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 用肉眼直接看不到的物质?可以用同位素标记?结构呢?如细胞膜 冰冻蚀刻技术再用显微镜?DNA可以用衍射技术 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 资料1 研究发现,DNA翻转180度之后衍射图谱不变。 正向平行 反向平行 结论:两条链反向平行 思考:DNA两条链应该是哪一种平行方式? 资料2 嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性,脱氧核糖和磷酸具有亲水性。 而细胞内DNA所处的环境中富含水分,请结合细胞膜磷脂双分子层模型中,亲水的磷酸头部排列在外和疏水的尾部排列在内的特征,思考该模型是否合理? 结论:脱氧核糖和磷酸基团排列在双链DNA分子的外侧,碱基排列在内侧。 资料3 电子显微镜测出DNA螺旋的直径是固定的,均为2 nm。 嘌呤和嘧啶的分子结构如图 结论:嘌呤与嘧啶相连。 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。 鸟嘌呤 腺嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 资料4 1952年,查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析。 结论:A与T配对,G与C配对 来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 牛 27.9 22.7 22.1 27.3 酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9 结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 碱基之间通过氢键连接 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 威尔金斯、克里克和沃森: 1962年诺贝尔生理学与医学奖 瑞典斯德哥尔摩音乐厅,诺贝尔奖颁奖典礼上的合影。 左一:威尔金斯;左三:克里克;右二:沃森 富兰克林于1958年 因卵巢癌去世, 无缘诺贝尔奖。 二、DNA的结构 A G C T 请画出DNA的另一条单链平面图,并标注方向。 反向平行 双螺旋结构 方向: 空间结构: 碱基互补配对形成氢键 G C A T 核苷酸之间连接的化学键:磷酸二酯键 脱氧核糖和磷酸交替连接,构成基本骨架 2.外侧: 1.双链: 3.内侧: 二、DNA的结构 5' 3' 5' 3' 20 5' 3' 5' 3' 二、DNA的结构 作业: 大书P64-67《教材知识梳理+和核心点一》 P68-1.2.3 教材P52-2.如图是DNA的结构模式图,据图回答下列问题: (1)说出图中①~⑩的名称。 ①胞嘧啶 ⑤脱氧核糖 ②腺嘌呤 ③鸟嘌呤 ④胸腺嘧啶 ⑧碱基对 ⑥磷酸 ⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸 ⑩一条脱氧核苷酸链的片段 ⑨氢键 二、DNA的结构 (2)一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团? 因为A与T之间有两个氢键,而G与C之间有三个氢键,所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高,该DNA稳定性越强。 含有2个游离的磷酸基团。 (3)为什么G-C碱基对含量越多DNA越稳定? 例.如图是DNA的结构模式图,据图回答下列问题: 二、DNA的结构 拓展思考 结合计算机储存数据最终都是转换成二进制数字(0和1)进行储存的, 思考DNA只含有4种脱氧核苷酸,它如何存储海量的遗传信息的? 类似计算机的不同数目的0和1的不同排列存储着不同的信息, DNA上面的四种A, T, C, G的不同数目的不同排列存储着海量的遗传信息。 4.从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析,错误的是( ) A. 碱基对排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性 B.碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性 C.一个含2 000个碱基的DNA分子,其碱基对可能的排列方式有41 000种 D.人体内控制 -珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41 700种 解析:每种DNA(基因)都有特定的碱基排列顺序,因此 -珠蛋白基因碱基对的排列顺序是一定的。 大书 P69 D 随堂基础 巩固 2 3 4 5 1 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 基本原则:双链DNA中,A=T,G=C 三、DNA结构的相关计算——优化方案P67 DNA双链中嘌呤数等于嘧啶数 DNA有200个碱基,其中A有30个,G? 思考:单链DNA嘌呤数一定等于嘧啶数吗? 可能是嘌呤=嘧啶;也可能是嘌呤≠嘧啶, 规律一:不互补碱基之和为碱基总数的一半。 A+G=T+C =1/2碱基总数 三、DNA结构的相关计算 规律二:互补碱基之和的比值在两条链中相等。 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 C2+G2 = C+G A1+T1 C1+G1 A2+T2 = T+A m = m m 三、DNA结构的相关计算 规律三:非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 = A1+G1 T1+C1 n A2+G2 T2+C2 = 1/n 三、DNA结构的相关计算 规律四:一条链中互补碱基之和所占比例等于整个DNA中互补碱基之和所占比例。 DNA有200个碱基,一条链中的A+T占20% A2+C2+G2+T2 = A1+T1 A1+C1+G1+T1 T2+A2 = T+A 1链碱基数 2链碱基数 双链碱基数 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 三、DNA结构的相关计算 例.某DNA分子中,G+C之和占全部碱基的35.8%,一条链的C与T分别占该链碱基总数的17.1%和32.9%,则它的互补链中,C和T分别占该链碱基总数的多少? 答:18.7%和31.3% A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1.某双链DNA分子含有400个碱基,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列叙述正确的是( ) A.该DNA分子的另一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4 B.该DNA分子共有腺嘌呤60个 C.该DNA分子共有鸟嘌呤160个 D.其中一条链中(A+G)/(T+C)=4/6,则双链中(A+G)/(T+C)=6/4 三、DNA结构的相关计算 大书 P67 B 核心知识 突破 2.若一个双链DNA的G占整个DNA碱基的27%,并测得DNA一条链上的A占这个链碱基的18%,则另一条链上的A的比例是( ) A.9% B.27% C.28% D.46% 解析:G占整个DNA碱基的27%,据碱基互补配对原则可知,G=C=27%,G+C=54%,那么A+T=1-54%=46%,又因为它的任何一条链中A+T=46%,其中一条链中的A=18%,则此链中T=46%-18%=28%,另一条链中A=28%,C符合题意。 C 核心知识 突破 3.从某生物组织中提取一个DNA进行分析,其中G+C占全部碱基的46%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是A,24%是C,则与H链相对应的另一条链中,A、C分别占该链全部碱基的( ) A.26%、22% B.24%、28% C.14%、11% D.11%、14% 解析:由DNA中G+C占全部碱基的46%可知,DNA中A+T占全部碱基的54%,则在DNA双链中A=T=27%,G=C=23%,H链中A占28%,C占24%,则与H链相对应的另一条链中,A占该链全部碱基的比例为2 27%-28%=26%,C占该链全部碱基的比例为2 23%-24%=22%。 A 核心知识 突破 C 核心知识 突破 5.在一个双链DNA中,碱基总数为m,腺嘌呤数为n,则下列有关叙述不正确的是( ) A.脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m B.碱基之间的氢键数为(3m-2n)/2 C.一条链中A+T的数量为n D.G的数量为m-n D 随堂基础 巩固 2 3 4 5 1 内部碱基对稳定—通过氢键连接,严格遵循碱基互补配对原则; 空间结构稳定—规则的双螺旋结构; DNA的结构特点 ①稳定性: 外部稳定的基本骨架—磷酸和脱氧核糖交替连接形成; DNA的结构特点 在生物体内,一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对,碱基对有:A—T、T—A、G—C、C—G。 计算DNA分子有多少种? 44000 ③特异性: 碱基对的特定排列顺序。 ②多样性: 碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。 人体内控制 珠蛋白的基因由1700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有多少种? 1 课后作业: 完成优化方案 $$