3.2DNA的结构课件-2025—2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦DNA双螺旋结构，以北京中关村“生命”雕塑等建筑案例导入，通过梳理沃森和克里克构建模型的科学史资料，逐步引导学生理解DNA的组成、结构层次及碱基互补配对原则，形成从基础到应用的学习支架。 其特色在于融合科学思维与探究实践，通过展示X射线衍射图谱、查哥夫法则等史料培养证据意识，结合制作DNA模型并计算氢键及订书钉数量的实践活动提升动手能力，辅以合格考和等级考题目巩固。既帮助学生构建结构与功能观，又为教师提供丰富教学资源，提高课堂效率。

第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构 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哪些启示？ 2.DNA的双螺旋结构有哪些主要特点？ 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 瑞典马尔默旋转塔 巴拿马螺丝塔 莫斯科进化大厦 沙特吉达钻石塔 北京中关村 “生命”雕塑 “生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。更多以DNA结构进行设计的建筑都成为了当地的地标性建筑。 然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。 DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？首先需要弄清楚DNA的结构。 DNA那么小，科学家是如何一步步探索出他的结构的呢？ 2 沃森 克里克 我能帮你理解生物学内容 我能帮你理解物理学原理 1、（主要）建立者： 沃森和克里克 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3 【资料1】 不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的 20世纪30年代，科学界认识到：DNA是以4种 ___________ 为单位连接而成的长链。这4种脱氧核苷酸分别含有________________4种碱基。 脱氧核苷酸 A、T、G、C 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 已知DNA的组成 【资料2】 1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 DNA衍射图谱 X射线晶体衍射技术 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 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,但都被否定了。 推测DNA为螺旋结构 DNA衍射图谱外围的斑点较浅，研究表明，这是因为另一条螺旋的干扰。 类比手影 5 DNA两条链是反向排列的。 翻转180° 翻转180° 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 【资料3】 DNA两条链是反向排列的 富兰克林发现，将DNA晶体翻180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。 p = O OH O 碱基 3′ 2′ 1′ 4′ CH2 O OH H H H H H 5′ p = OH O OH O 碱基 3′ 2′ 1′ 4′ CH2 O H H H H H 5′ O H O OH H2O 磷酸二酯键 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 【资料】1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合。 1951年，英国化学家托德提出核苷酸分子间的化学连接方式。他认为核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键(脱氧核糖的3位碳原子与相邻核苷酸的磷酸发生化学反应形成的化学键)连接。 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，但对DNA的空间结构一无所知。 对DNA的空间结构一无所知，DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ 7 碱基具有疏水性 脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性 生物膜的流动镶嵌模型 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 细胞中的DNA分子处于液体环境中，DNA分子内外侧分别是什么？ 【资料4】 排列在内侧 排列在外侧 【资料5】 ①DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm； ②嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物。 嘌呤与嘧啶配对 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 DNA中碱基的是如何配对的？ 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。 9 【资料6】查哥夫法则 A与T配对，G与C配对 2、构建过程 一、DNA双螺旋结构模型的构建 在DNA中，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。 a.碱基安排在双链螺旋内部。 b.脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部。 c.A与T配对，G与C配对(碱基互补配对原则) d.DNA两条链的方向_____。 ——DNA双螺旋模型 相反 3、构建结果 一、DNA双螺旋结构模型的构建 A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径 DNA分子具有恒定的直径 解释A=T、G=C的数量关系 成功的证据1 成功的证据2 X射线衍射照片 推算出的DNA 双螺旋结构 相符 金属材料制作的模型 3、构建结果 一、DNA双螺旋结构模型的构建 ——DNA双螺旋模型 ——物理模型 1953年，沃森和克里克撰写的论文«核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型»在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。 富兰克林于1958年去世， 无缘诺贝尔奖。 诺贝尔奖 1962年诺贝尔生理学与医学奖 一、DNA双螺旋结构模型的构建 13 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。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 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？ ①元素组成： C、H、O、N、P ②分子组成： ③基本单位 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ O 脱氧核糖核苷酸 1、DNA分子的结构层次 二、DNA的结构 磷酸 含氮碱基 O 脱氧核糖 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫1’—C 与磷酸基团相连的碳叫5’ —C 5′ 3′ O 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ A O 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ C O 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ G O 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ T DNA的一条单链有两个末端： 一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为5’端；另一端有一个羟基（—OH），称为3’端。 1、DNA分子的结构层次 二、DNA的结构 ④脱氧核苷酸长链 5′ 3′ 3′ 5′ 1、DNA分子的结构层次 二、DNA的结构 ⑤两条反向平行 的脱氧核苷酸长链 ⑥两条链的相邻碱基 之间形成氢键 氢键 碱基互补配对原则： A=T（2个氢键） G≡C（3个氢键） 碱基对 平面结构 双螺旋结构 1、DNA分子的结构层次 二、DNA的结构 ⑦形成双螺旋结构 ⑴DNA分子一般是由 条单链组成的，这两条链按 方式盘旋成 结构。 ⑵DNA分子中的 交替连接排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。 两 反向平行 双螺旋 脱氧核糖和磷酸 碱基 ⑶两条链上的碱基通过 连接起来，形成 ，且遵循 。 氢键 碱基对 碱基互补配对原则 2、DNA双螺旋结构的主要特点 二、DNA的结构 5．DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸长链组成。如果DNA的一条链上某碱基序列是5′­AGCTGCG­3′，则另一条链与之配对的部分是(　　) A．5′­CGCAGCT­3′ B．5′­TCGACGC­3′ C．5′­AGCTGCG­3′ D．5′­GCGTCGA­3′ 答案：A 1．(合格考)构建DNA双螺旋结构模型时，下列“部件”之间连接正确的是(　　) 答案：B DNA分子结构的信息解读1 二、DNA的结构 22 (1)DNA分子中数量关系： 脱氧核苷酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基，四者之间的数量关系为1∶1∶1：1。 双链DNA分子中，含____个游离的磷酸基团。 双链DNA分子中，每个脱氧核糖连接______个磷酸基团。 双链DNA分子中，每个磷酸基团连接______个脱氧核糖。 A和T之间____个氢键；G和C之间____个氢键。因此，_______比例越大的DNA的分子，其稳定性和耐热性越高。 2 1或2 1或2 2 3 G和C DNA分子结构的信息解读2 二、DNA的结构 23 (4)DNA分子中的位置关系： 在双链DNA分子中，两条链之间的相邻碱基，靠_______相连； 一条链中的相邻碱基，靠__________________________________相连； (2)DNA分子水解情况： ①DNA初步水解产物： ②DNA彻底水解产物： (3)DNA分子中两种化学键： ①氢键：碱基对之间的化学键。 ②磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键。 氢键 脱氧核糖——磷酸——脱氧核糖 DNA分子结构的信息解读2 二、DNA的结构 脱氧核苷酸(4种)； 磷酸、脱氧核糖 和含氮碱基(6种)。 24 4．(等级考)下面为含有四种碱基的DNA的结构示意图，对该图的正确描述是(　　) A．③有可能是碱基A B．②和①相间排列， 构成DNA分子的基本骨架 C．①②③中特有的元素分别是P、C和N D．与⑤有关的碱基对不一定是A—T 答案：B 1、多样性： 不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则其碱基对排列顺序有_____种。 2、特异性： 每种DNA分子都有区别于其他DNA的___________________，代表了特定的遗传信息。 3、稳定性： 外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变。 4n 特定的碱基排定顺序 （前提：ATGC不限量） 三、DNA的结构特性 26 3．(等级考)DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是(　　) A．不同的人体内DNA所含的碱基种类不同 B．不同的人体内DNA所含的五碳糖和磷酸不同 C. 不同的人体内DNA的空间结构不同 D．不同的人体内DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同 答案：D 根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 请据此完成以下推论（其中N1=N2）： A＋G＝ ＝ ＝ ＝ 。 T＋C A＋C T＋G 1/2 (A＋G＋T＋C) 规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数＝嘧啶碱基总数， 任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 =1 = A+G T+C T+G A+C A+C T+G T+C A+G = = A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 四、DNA碱基数目的相关计算 嘌呤之和 嘧啶之和 6．假设一个DNA片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是(　　) A．26%，312个 B．24%，288个 C．24%，298个 D．12%，144个 答案：B A1＋T1＝ ；G1＋C1＝ 。 T2＋A2 C2＋G2 规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等， 简记为“补则等”。 A2+T2 G2+C2 = n n A1+T1 G1+C1 =n 若1链 则2链 A+T G+C 双链 = 四、DNA碱基数目的相关计算 根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 请据此完成以下推论（其中N1=N2）： A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数， 简记为“不补则倒”。 T1+G1 = m A1+C1 m 1 若1链 1 T2+G2 A2+C2 = 则2链 双链 T+G A+C = A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 四、DNA碱基数目的相关计算 根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 请据此完成以下推论（其中N1=N2）： 2．(合格考)某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中A∶T∶G∶C为(　　) A．1∶1∶1∶1 B．2∶2∶3∶3 C．3∶3∶10∶10 D．10∶10∶3∶3 答案：C 4．(等级考)下列有关DNA的一条单链与其所在DNA中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是(　　) 答案：C 碱基计算中的两个看清 (1)看清单双链 (2)看清“个”或“对” A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 四、DNA碱基数目的相关计算 五、探究-实践：制作DNA双螺旋结构模型 沃森和克里克的模型 学生作品 A T G C A A T T C G C C G G A A T T 五、探究-实践：制作DNA双螺旋结构模型 若该模型有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，该模型制作时需要多少个订书针？ A=T=30个 G=C=70个 氢键数=30x2+70x3=270 270 + 200x2 + 99x2 = 868 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $