3.2DNA的结构课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

DNA的结构 基因的本质 问题探讨 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的标志吗? 上网查阅有关DNA的信息,收集你感兴趣的资料与同学交流共享。 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。 2 DNA结构模型的构建 1953年 时间 美国生物学家沃森(J.D.Watson,1028—) 英国物理学家克里克(F.Crick,1916-2004) 科学家 右图中(左)为沃森,(右)为克里克 阅读教材P48【思考 讨论】 构建过程 DNA结构模型的构建 克里克 沃森 帮助理解晶体学原理 帮助理解生物学内容 合作研究 威尔金斯和其同事富兰克林的DNA衍射图谱的有关数据 分析 尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型,都被否定。 DNA呈螺旋结构 1951年秋天,当时认识:DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接成的长链,这4种脱氧核苷酸分别含A、T、C、G 4种碱基。 构建过程 DNA结构模型的构建 1952年,从查可夫那得到信息:DNA中,A=T,G=C ①将碱基安排在双链螺旋内部; ②脱氧核糖—磷酸骨架安排在外部; ③A与T配对,G与C配对; ④DNA两条链的方向相反。 A-T与G-C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。 该模型与X射线衍射照片比较 重新构建 1953年,撰写论文发表,1962年获诺贝尔生理学或医学奖。 该模型与推算出的DNA双螺旋结构相符 发现 DNA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? (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,提示了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? 两条 这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 是由脱氧核糖和磷酸组成 它们排列在DNA的外侧 碱基通过氢键连接成碱基对,碱基的配对具有一定规律:A一定与T配对,G一定与C配对。 它们位于DNA的内侧 提示: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。 讨论 DNA结构模型的构建 1.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA结构模型构建方面的突出贡献的说法,正确的是( ) A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像 B.沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型 C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系 D.富兰克林和查哥夫发现DNA分子中A的量等于T的量、C的量等于G的量 课堂检测 B 课堂检测 B 2.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述,错误的是( ) A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核 苷酸为单位连接而成的长链的基础上,这4种脱氧核苷酸分别含有A、 T、G、C 4种碱基 B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据分析,得出DNA 呈双螺旋结构 C.沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型,但都不科学 D.沃森和克里克最后受“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”的启发,构建出科学的模型 3.1953年,沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型,其重要意义在于 ( ) ①证明DNA是遗传物质 ②确定DNA是染色体的组成成分 ③发现DNA如何储存遗传信息 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础 A.①③ B.②③ C.②④ D.③④ 课堂检测 D DNA的基本单位 脱氧(核糖)核苷酸 O CH2 H H H OH H H 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 碱基 P (A、G、C、T) 1分子的脱氧核苷酸是由1分子的脱氧核糖、1分子的磷酸和1分子含氮的碱基组成。 成分 组成DNA的碱基有4种: 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 碱基的种类 DNA的基本单位 脱氧(核糖)核苷酸的种类 A O CH2 H H H OH H H 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ P 腺嘌呤 脱氧核苷酸 G 鸟嘌呤 脱氧核苷酸 O CH2 H H H OH H H 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ P T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 O CH2 H H H OH H H 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ P C 胞嘧啶脱氧核苷酸 O CH2 H H H OH H H 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ P 脱氧核苷酸间的连接 T G C A G T 这个脱氧核苷酸链是DNA分子吗? 两个脱氧核苷酸间通过磷酸二酯键连接。 连接的化学键 形成的产物叫脱氧核苷酸链 产物名称 思考 脱氧核苷酸间的连接 T G C A G T 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,碱基配对遵循碱基互补配对原则,即:A与T配对(2条氢键);G与C配对(3条氢键)。 链间的连接 两条链反向平行 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。 结构特点 T G A C C A 5′ 3′ 3′ 5′ DNA分子的空间结构 双螺旋结构 【探究 实践】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 材料用具 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。 模型设计 成分间连接 基本单位:脱氧核苷酸 如何选材? 连接部位? 怎样连接? 单位间连接 脱氧核苷酸链: 连接部位? 怎样连接? 两条链间连接: 如何体现反向平行? 如何体现碱基配对? 【探究 实践】制作DNA双螺旋结构模型 【探究 实践】制作DNA双螺旋结构模型 讨论 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是如何维系它的遗传稳定性的? 你能够根据DNA的结构特点,设想DNA的复制方式吗? 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。 提示: (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。 提示:不一定要求答出半保留复制,可以从 DNA的结构来进行推测,如从碱基互补配对原则出发去思考。 4.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 课堂检测 D 5.某同学计划制作一DNA片段模型,现准备了若干不同类型塑料片,如表所示。若想充分利用现有材料,那么还需准备脱氧核糖的塑料片数目是( ) 塑料片类型 碱基G 碱基C 碱基A 碱基T 磷酸 数量(个) 10 16 16 10 52 A.32 B.40 C.26 D.52 课堂检测 B 6.在制作DNA结构模型的实验中,若4种碱基塑料片共30个,其中6个C,10个G,6个A,8个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个,脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足,则( ) A.最多能搭建出30个游离的脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子最长为5个碱基对 C.所搭建的最长DNA分子有46种碱基的排列顺序 D.若搭建DNA的一条单链,则该链最长含有18个脱氧核苷酸 课堂检测 B 碱基互补配对原则的应用 互补的碱基_。 不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和_ _。 推论:双链DNA中嘌呤碱的数目与嘧啶碱的数目_。 【例】一个双链的DNA分子,其中A=10%,则T、G、C的含量分别为_。 相等,即A=T,G=C 相等 即A+C(G)=T+G(C)=50%。 ,等于50%, 相等 10%、40%、40% 碱基互补配对原则的应用 和之比: 【例】一个双链DNA分子中: (1)若其中一条链上(A+T)/(G+C)=m,则:互补链中该比值为_,整个DNA分子中该比值为_; (2)其中一条链上(A+G)/(T+C)=n,则:互补链中该比值为_,整个DNA分子中该比值为_。 碱基互补配对原则的应用 碱基含量计算: 【例】一个双链DNA分子中,一条链中A的含量为20%,另一条链中A的含量为10%,则在整个分子中A的含量为多少? 【答案】15% 在双链DNA分子中,某种碱基的含量等于两条互补链中该碱基含量和的一半,即: A=(A1+A2)/2,(其它碱基同理)。 7.某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%,其中一条链上的G占该链碱基总数的21%,那么,对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是( ) A.35% B.29% C.28% D.21% 课堂检测 A 8.某一DNA分子中,胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量的46%,其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的28%,则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为( ) A. 46% B. 26% C. 54% D. 24% B 9.下列关于双链DNA分子的叙述,错误的是( ) A.若一条链上A和T的数目相等,则另一条链上A和T的数目也相等 B.若一条链上G的数目是C的2倍,则另一条链上G的数目是C的 C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链的相应碱基比为 4∶3∶2∶1 D.若一条链的G∶T=1∶2,则另一条链的C∶A=1∶2 课堂检测 C 本节小结 DNA的结构 DNA双螺旋结构模型的构建 DNA的组成元素 DNA的基本单位 DNA双螺旋结构 两条链、反向平行 外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接 内侧:碱基间有氢键,碱基互补配对 C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 DNA的相关计算 制作DNA双螺旋结构模型 $