第2节 DNA的结构 课时

第三章 第2节 DNA的结构 学习目标 2.解析DNA的双螺旋结构，概述DNA结构的主要特点。（难点） 1.通过讨论DNA双螺旋结构模型的构建过程，培养严谨务实的求知态度和探索求真的科学精神，认同多学科交叉与生物科学发展的关系。（重难点） 本节聚焦 1、沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？这一研究过程给我们什么启示？ 2、DNA的双螺旋结构有哪些主要特点 DNA双螺旋结构模型的构建 ( J. D. Watson,1928--) 美国生物学家沃森 (F. Crick, 1916 --2004) 英国物理学家克里克 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。在这个模型中，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。从而构建出DNA 双螺旋 结构模型。 沃森与克里克构建的DNA双螺旋模型： 组成元素及基本组成单位 ATGC 腺嘌呤脱氧核苷酸 脱氧核苷酸的种类 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 单链特点概述： 1. 和 交替连接形成一条脱氧核苷酸链； 2.相邻脱氧核苷酸之间通过 键连接； 3.一条链中有 个游离的磷酸基团 C T A G 脱氧核糖 磷酸 磷酸二酯 1 双链特点概述： 1.DNA是由 条 （方向）链组成； 2.DNA中 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，并遵循 原则 脱氧核糖 磷酸 反向平行 2 碱基 氢键 碱基互补配对 DNA结构的分析 结构特点总结 ①是由 ___ 条_________（方向）单链组成； ②外侧由_________和_____构成基本骨架； ③内侧的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循 原则 两 反向平行 脱氧核糖 磷酸 碱基互补配对 碱基互补配对中的有关计算 ①最根本原则 A=T G=C ②在双链DNA分子中 A=T C=G 故A+C=T+G=A+G=T+C=总碱基数 1 2 ∴ A+G T+C =1 A+C T+G =1 即嘌呤碱基之和=嘧啶碱基之和=总碱基数的50% ③在双链DNA分子中 A1+T1=T2+A2 C1+G1=C2+G2 ∴ A1+T1 C1+G1 =a A2+T2 C2+G2 =a A1+C1 T1+G1 =m 1 m A2+C2 T2+G2 = 则 小结：DNA五四三二一 五种元素：C、H、O、N、P 四种碱基：A、T、G、C 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条长链：反向平行的脱氧核苷酸链 一种结构：规则的双螺旋结构 DNA结构特性 (1) DNA分子中，两条长链上的什么结构是稳定不变的？ (2)DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ (3) 每个生物个体的DNA分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？ 脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定，内侧碱基配对稳定，空间结构稳定。 碱基对的数目和排列顺序千变万化 是特定的 每个DNA分子都有其特定的碱基对的排列顺序。 （3）结构特异性： （2）结构多样性： DNA分子碱基对的数目和排列顺序千变万化， 多种多样。 （1）结构稳定性： 脱氧核糖和磷酸交替连接为DNA分子的基本骨架； 严格遵循碱基互补配对原则。 碱基对的排列顺序就代表遗传信息 DNA分子的特性： 主要是碱基对数量及排序不同 阅读教材，写出沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的时间线 ① DNA是4种脱氧核苷酸连接而成的长链 ② 4种脱氧核苷酸分别含A、T、G、C4种碱基 威尔金斯和富兰克林应用X射线衍射技术 ——高质量的DNA衍射图谱 DNA呈螺旋结构 沃森和克里克 查哥夫 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。 构建DNA双螺旋结构模型 金属模型与X射线衍射照片比较 DNA呈双螺旋结构 思考·讨论 2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____ 1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____ 20% 60个 3.若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？ 0.4 0.4 4.在DNA的一个单链中，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 DNA分子中有关碱基数量的计算 1、下面是DNA分子的一条脱氧核苷酸链，请选出它的互补链 5’ 3’ A G G C T T C C T A.5’-TGCCAACCA-3’ B.5’-TCCGAAGGA-3’ C.5’-AGGCTACCT-3’ D.5’-AGGAAGCCT-3’ 2.DNA分子可以为案件侦破提供证据的原理是（   ） A．不同人体内的DNA含有的碱基不同 B．不同人体内的DNA含有的磷酸不同 C．不同人体内的DNA含有的五碳糖不同 D．不同人体内的DNA的核苷酸序列不同 3．下列关于DNA结构与功能的叙述，错误的是（   ） A．DNA分子碱基排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性 B．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 C．DNA分子中G与C碱基对含量越高，其结构稳定性就相对越大 D．DNA分子结构相对稳定的重要原因之一是两条链上的碱基互补配对形成了氢键 4．已知某个完整DNA分子中共有6×106个碱基对，其中A占全部碱基的30%，图为该DNA分子的结构模式图(部分片段)。下列说法正确的是（   ） A．该DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等 B．④⑤⑥组成的脱氧核糖核苷酸是DNA分子的基本单位之一 C．碱基①和碱基②之间通过“-磷酸-脱氧核糖-磷酸-”相连接 D．该DNA分子在第三次复制时需要消耗胞嘧啶的数量为1.68×107个 A 6、一条DNA单链的序列式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' 5、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤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) D.胞嘧啶为b(1/2a－1) C C 7、一条双链DNA，G和C占全部碱基的44%，其中一条链的碱基中，26%是A，20%是C，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是（ ） A.28%和22% B.30%和24% C.26%和20% D.24%和30% 8、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% 9、若在一双链DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44％，在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22％和30％，那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为 ( ) A、34％、14％ B、22％、30％ C、14％、34％ D、20％、28％ 10、从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ，又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( ) A、26%　　　 B、24% 　C、14% D、11%　 A A DNA的结构 组成元素： CHONP 基本单位： 脱氧核苷酸 平面结构： DNA中的 和 交替连接， 排列在外侧，构成 外侧 脱氧核糖 磷酸 基本骨架 若1 个双链DNA分子的一条链上，A1+T1=20% 则该DNA分子的另一条链上，A2+T2= 20% 则该DNA分子中，A+T= 20% A1 T1 G1 C1 T2 A2 C2 G2 碱基互补配对原则：A-T,C-G 空间结构： 双螺旋结构 由 条 链组成的 两条链按 方式盘旋成双螺旋结构 两 脱氧核苷酸单 反向平行 1 个DNA分子中，A+T+G+C = 1 个双链DNA分子中，A = ；G = 100% = 1 T 碱基计算： A+G=T+C=50% A+C=T+G=50% 内侧 两条链上的碱基通过 连接成 氢键 碱基对 C DNA的复制 概念： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 时间： 主要在细胞分裂之前 ，包括无丝、有丝、减数第一次分裂及原核细胞分裂，之前 场所： 真核细胞 细胞质 叶绿体 细胞核 线粒体 原核生物 细胞质：质粒 拟核 DNA病毒： 活的宿主细胞内 含DNA的细胞 主要在细胞核内 条件 模板： 原料： 酶： 能量： 引物： 解开的每一条母链 细胞中游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 细胞提供的能量 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 （细胞内一般为RNA单链，体外PCR扩增时一般为DNA单链） 解旋 合成子链 延伸和盘绕 过程： 结果： 意义： 精准复制的原因： 形成了两个完全相同的DNA分子 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行 边解旋边复制、半保留复制 特点： 去向： 分配到子细胞中 谢谢观看 $$