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

必修二《遗传与进化》 第三章 基因的本质 3.2 DNA的结构 制作：Rosivy 温故知新:复习核酸相关内容 元素：C、H、O、N、P 磷酸基团、五碳糖、含氮碱基 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖核酸 （DNA） 核糖核酸 （RNA） 核酸 构成 核苷酸 （基本单位） A、G、C、U A、G、C、T 1 DNA双螺旋模型的构建 3 DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，分别含A、T、G、C 4种碱基 威尔金斯和富兰克林提供____________ DNA衍射图谱 沃森和克里克：推算DNA分子呈_____结构 螺旋 尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋 被否定 验证 DNA具有恒定的直径； 能解释4种碱基的数量关系； 模型与衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 重新建模：两条链反向平行，碱基在内，A-T，C-G配对，脱氧核糖-磷酸骨架在外 查哥夫提出DNA分子中 A的量等于T,C的量等于G。 修正、重建 DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，分别含A、T、G、C 4种碱基 威尔金斯和富兰克林提供____________ DNA衍射图谱 沃森和克里克：推算DNA分子呈_____结构 螺旋 尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋 被否定 验证 DNA具有恒定的直径；能解释4种碱基的数量关系；制作的模型与DNA的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 构建DNA 模型 沃森和克里克 双螺旋结构 查哥夫提出DNA分子中 A的量等于T,C的量等于G。 修正、重建 现存于伦敦科学博物馆 沃森（左）和克里克（右） 威尔金斯和同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱 M.Wilkins R.E.Franklin N P N P N P N P N P N P N P N P N P N P 模型一 亲水 疏水 碱基外侧排列模型 1．组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此可以得出什么结论？ 在双链DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团排列在外侧，碱基排列在内侧。 模型二 2．嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物(如图所示)，而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2 nm，据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？并作出假说。 嘌呤与嘧啶配对。 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。 3．请根据查哥夫碱基数据表推测，上述哪种假说是正确的？ 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 分析可得出A与T的相对含量大致相同，G与C的相对含量大致相同，故可推测假说一正确，即A与T配对，G与C配对。 (1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片(　　) (2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系(　　) (3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(　　) 1．下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是(　　) A．查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据 B．根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构 C．沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖 排列在外部，碱基排列在内部，且A与T配对，G与C配对 D．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的 步步高P58、59 × × √ C 2 DNA的结构 12 G A G G C C C T A T C C T G G A G （1）DNA由两条单链组成，这 两条链按反向平行方式 盘旋成双螺旋结构 1. DNA的结构特点 5' 3' 5' 3' （2）脱氧核糖和磷酸交替连接， 排列在外侧，构成基本骨架 碱基排列在内侧; （3）两条链碱基通过氢键连接 成碱基对，A与T配对， C与G配对。 碱基互补配对原则 氢键越多，结构越稳定。即G、C比例越高，DNA的热稳定性越高 思考1:双链DNA有几个游离磷酸基团？环状DNA呢？ 2个 思考2:一个磷酸基团与几个脱氧核糖连接？ 1个（末端）或2个 思考3:一个脱氧核糖与几个磷酸相连？ 思考4:若DNA一条链序列为5´-ACTGGT-3´， 互补链为？ 1个（末端）或2个 3´-TGACCA-5´ 1. DNA的结构特点 0个 1. DNA的结构特点 思考6：单链中、互补链中相邻碱基如何连接？ 单链中：通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接 互补链中：通过氢键相连 思考7：DNA初步水解产物和彻底水解产物分别是？ 初步：4种脱氧核苷酸 彻底：磷酸、脱氧核糖、碱基（A、G、C、T） 2. DNA的结构特性 ①碱基对的数量不同、碱基排列顺序的千变万化。 ①两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构 ②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架 ③内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对， 遵循碱基互补配对原则。 稳定性 多样性 思考:若一个DNA分子有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请计算DNA分子有多少种？ 44000 ①每种DNA分子具有特定的碱基排列顺序 特异性 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？ 2．为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ 3．DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ 碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 几乎每个个体的DNA碱基序列都是特定的，每个人携带的遗传信息不同，因此可以利用DNA指纹来识别身份。 两条链上的碱基之间的氢键和每条链上的磷酸二酯键共同维持了双螺旋结构的稳定性。 科学•技术•社会 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。 DNA指纹技术 体现DNA分子的特异性。 (1)DNA中碱基数＝磷酸数＝核糖数(　　) (2)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差(　　) (3)DNA分子中的每个磷酸均与2个脱氧核糖连接(　　) (4)磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架(　　) (5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连(　　) × × × √ × 步步高P59、60 步步高P60、61 2．如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．①为3′端，⑥为5′端 B．DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P C．一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连 D．若该分子中G —C碱基对比例高，则热稳定性较高 D 3 DNA的相关计算 21 (1)规律一：因A＝T，G＝C，故双链DNA分子中， A＋G ＝ T＋C = A+C = T+G = 50% (2)规律二： (4)规律四： 的值 的值互为倒数。 嘌呤数=嘧啶数 (3)规律三： = = (5)规律五：不同生物DNA分子中 的值不同。体现不同生物DNA分子的特异性。 (6)规律六：若 ，则 (7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中占比例无 法确定，但最大值为2c%，最小值为0。 (8)规律八：若n对脱氧核苷酸，碱基比例未确定，则有4n种不同排序 若碱基比例确定，则排序种类数＜4n种 (8)规律九：某碱基占双链比例是该碱基在每条单链所占比例和的一半 3．已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的 T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是(　　) A．在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55% B．在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25% C．若该DNA分子含有1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数为2 600个 D．该DNA分子中 步步高P60 B 1．图表示有关DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是（    ） A．若x、y分别表示DNA两条互补链中（A+G）/（T+C）的量，则符合甲曲线变化 B．若x、y分别表示DNA两条互补链中（G+T）/（A+C）的量，则符合甲曲线变化 C．若x、y分别表示DNA两条互补链中（A+T）/（G+C）的量，则符合乙曲线变化 D．若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化 C 4 制作DNA双螺旋结构模型 26 探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型 若要制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，在准备材料时至少需要： (1)代表磷酸的球形塑料片几个？ (2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？ (3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？ (4)可组装出几种该DNA片段模型？ 20 20 20 410 探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型 4．下列学习小组制作的DNA结构模型片段中，正确的是(　　) A 5．(多选)用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如表所示，下列说法正确的是(　　) BC 卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C 卡片数量 10 10 2 3 3 2 A. 最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对 B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键 C．搭建的DNA模型中有2个游离的磷酸基团 D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段 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。 （ ） ✔ ✔ 【题后反思】 1、DNA分子中所有（G+C）:（A+T）的值说明了什么？ 2、DNA分子中所有（A+C）:（G+T）的值说明了什么？ 课本习题 一、概念检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。 胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 脱氧核糖 磷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 G T C A 课堂检测 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 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 C 课本习题 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？ 保证遗传信息传递的准确性。 Lavf58.20.100 Lavf58.30.100 $$