3.2 DNA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的结构”，系统涵盖脱氧核苷酸组成、双螺旋结构模型构建、结构特点及碱基计算规律。通过“测一测记忆能力”导入，衔接DNA基本单位知识，逐步引导学生探究结构构建过程，搭建从基础到核心概念的学习支架。 其亮点在于融合科学史（沃森、克里克等科学家合作历程）与探究实践（阅读课本分析结构问题），培养科学思维。通过碱基计算例题、课堂小测强化逻辑推理，结合结构稳定性等生命观念，助力学生理解结构与功能关系，教师可高效落实核心素养，提升教学效果。

第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构 测一测你的记忆能力有多强！ DNA的中文名称： 脱氧核糖核酸 DNA的基本组成单位： 脱氧核糖核苷酸 1分子脱氧核苷酸 = 1分子 + 1分子 + 1分子 。 含氮碱基 磷酸 脱氧核糖 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 含氮碱基 核苷酸命名=碱基+五碳糖+核苷酸 A 脱氧核糖 G 脱氧核糖 T 脱氧核糖 C 脱氧核糖 腺嘌呤脱氧核苷酸 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 这4种脱氧核苷酸是如何连接形成DNA的呢？ DNA的结构具有什么特点呢？ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2、建立过程 【P48资料1】 科学界认识到：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、C、G四种碱基。 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 … P A P T P G P C P G P C 磷酸二酯键 同一条链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键进行连接 一、DNA双螺旋结构模型的构建 活动一：请阅读课本P48-P49，并回答以下3个问题 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条 两条链的方向是相反的 脱氧核糖、磷酸 双链螺旋外部 碱基通过氢键连接成碱基对，A与T配对，G与C配对 双链螺旋内部 卡文迪什实验室 沃森 6 沃森 克里克 我能帮你理解生物学内容 我能帮你理解晶体学原理 一、DNA双螺旋结构模型的构建P48-49 1、建立者： 沃森和克里克 7 威尔金斯 富兰克林 翻转180° 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2、建立过程 【资料2】 威尔金斯和富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。 翻转180° ②可推断：DNA两条链尾反向平行。 ①”X”形意味着DNA是螺旋的。 DNA 双螺旋结构模型 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2、建立过程 威尔金斯和富兰克林提供的 尝试建构模型： 【资料3】沃森和克里克推算出DNA呈 结构 DNA的基本单位 螺旋 双螺旋、三螺旋 DNA衍射图谱 4种脱氧核苷酸 沃森和克里克 N P N P N P N P N P N P N P N P N P N P 模型一：外：碱基 内：磷酸-脱氧核糖 × 模型二：外：磷酸-脱氧核糖 内：碱基 √ （已知碱基疏水，磷酸基团亲水） N P N P N P N P N P N P N P N P N P N P 碱基如何配对？ 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 沃森 克里克 查哥夫 我给你们带来一条重要信息 DNA中，A的量总是等于T的量；G的量总是等于C的量。 太感谢了，我想我知道DNA的结构了！ 11 一、DNA双螺旋结构模型的构建 【资料4】 1952年，从奥地利生物化学家查哥夫处得知：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。 查哥夫 ①将 安排在双链螺旋内部， 安排在螺旋外部。 ②A与 配对，G与 配对； DNA两条链的方向是 的。 ③A-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 的直径。（保证DNA结构的稳定） 碱基 脱氧核糖-磷酸骨架 DNA双螺旋结构模型 A=T ; C=G T C 相反 恒定 威尔金斯和富兰克林提供____________ DNA是以4种__________为单位连接而成的长链，分别含有_____________4种碱基 沃森和克里克推算出DNA分子呈_____结构 脱氧核苷酸 A、T、G、C DNA衍射图谱 螺旋 尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋 被否定 查哥夫提出DNA分子中A的量等于 ,C的量等于 。 修正、重建 构建DNA 模型 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。 沃森和克里克 双螺旋结构 T G 核心●归纳 SZ-LWH SZ-LWH 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年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。 DNA双螺旋结构模型的构建 诺贝尔奖 DNA衍射图谱 14 20世纪自然科学最重要的有三大发现： 相对论 量子力学 DNA双螺旋结构 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 瑞典马尔默旋转塔 高190米/54层 巴拿马螺丝塔 高243米 莫斯科进化大厦 高度255米 沙特吉达钻石塔 高432米 北京中关村的“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？ 16 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分子结构构建方面突出贡献的说法，正确的是（ ） A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像 B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 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A的量等于T的量、C的量等于G的量 B 课堂小测 18 二、DNA的结构P50(重点) T G C A G T T G A C C A 5′ 3′ 3′ 5′ DNA分子平面结构图 CH2 H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 1、特点★： 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 ； 排列在内侧。 两 反向平行 双螺旋 脱氧核糖和磷酸 基本骨架 碱基 磷酸基团端称作5’-端 羟基(-OH)端称作3’-端 二、DNA的结构 T G A C C A 5′ 3′ 3′ 5′ DNA分子平面结构图 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 T G C A G T 配对原则 ★碱基互补配对原则： A=T（2个氢键）；G≡C（3个氢键） 碱基对 氢键 注意：G与C含量越高，氢键越多，DNA结构越稳定。 A A A T T T G G G G C C C A T C 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。 2、DNA分子的特性 稳定性“P51讨论2” 多样性 在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？ 44000 A A A T T T G G G G C C C A T C 2、DNA分子的特性 ①稳定性 ②多样性“P51讨论1” ③特异性 DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。 特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。 （脱氧核苷酸的排列顺序） P52“科学·技术·社会”：两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。 二、DNA的结构 思考讨论： ①一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？ ②一个脱氧核糖连接几个磷酸？ ③两条链的碱基间；一条链上相邻的两个碱基分别通过什么连接？ ④A+T含量为40%的DNA分子和A+T含量为60%的DNA分子哪个结构更稳定，为什么？ A+T含量为40%的DNA分子G与C含量更多，氢键更多，更稳定。 1个或2个 2个游离的磷酸基团 氢键； 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 例：下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是（ ） A．甲说：“该图没有什么物质和结构上的错误” B．乙说：“该图有一处错误，就是U应改为T” C．丙说：“该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖” D．丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的” C 课堂小测 课堂小测（课本P52） ④ ② ③ ① G T C A 2、下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称 ⑧ ⑩ ⑦ ⑥ ⑤ ⑨ ① ；② ； ③ ；④ ； ⑤ ；⑥ ； ⑦ ；⑧ ； ⑨ ；⑩ 。 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 课堂小测（课本P52） 3、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' 5'-GGTATC-3' D. 5'-CCATAG-3’ 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。判断表述是否正确。 （1）DNA两条单链不仅数量相等，而且都有A、T、C、G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。 （ ） √ C √ A+G T+C =？ 1 三、DNA碱基数目的相关计算规律 例题1：一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中总共含有_____个氢键。 1000个碱基对共有2000个碱基 A=240 氢键数=240×2+760×3=2760 G+C= 2000-480=1520 A+T= 480 T=240 G=C= 1520÷2=760 1 氢键数目 碱基互补配对原则 （3个氢键） G C A T （2个氢键） 先算ATCG的数量，再算氢键 27 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A（腺嘌呤）=T（胸腺嘧啶），C（胞嘧啶）=G（鸟嘌呤）。 A+G = ?+? 在整个双链DNA中： T+C 50% 推论2： 推论1： 三、DNA碱基数目的相关计算规律 规律一：双链DNA分子中嘌呤总数＝嘧啶总数=碱基总数50%， 例题：某生物细胞DNA的碱基中，腺嘌呤的分子数占22%，那么，胞嘧啶的分子数占（ ） A.11% B.22% C.28% D.44% C C=50%–22%=28% 任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 嘌呤%+嘧啶%=1 嘌呤%=嘧啶%= A+G C+T = = ? = = 50% 28 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 m m A2+C2+G2+T2 = A1+T1 A1+C1+G1+T1 T2+A2 = T+A A1 = T2，T1 = A2 在整个双链DNA中： A+C+G+T A2+T2 设 ，求 =？ A1+T2 A1+T1+G1+C1 = n A2+T2+ G2+C2 A +T =？ A +T + G +C n n 三、DNA碱基数目的相关计算规律 例题3：某DNA中G+C占整个DNA碱基总数的56%，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% A G1+C1 A+T+G+C = 56% G1 A1+T1+ G1+C1 =21% 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“互补则等”。 G2 A2+T2+ G2+C2 = C1 A2+T2+ G2+C2 =？ G1=C2; G2=C1 35% 29 设DNA一条链为1链，互补链为2链。 根据碱基互补配对原则: 可知：A1=T2 ， A2=T1，G1 = C2 ， G2 =C1。 在DNA双链中： A = T ， G = C A2+G2 T2+C2 A1+G1 T1+C1 = b 设 ，求 =？ 1/b 三、DNA碱基数目的相关计算规律 针对训练3 某DNA双链中， 一条链中 则互补链中 的比值是 。 一条链中 则互补链中 的比值是 。 = A1+T1 C1+G1 0.4 = A1+C1 T1+G1 0.4 0.4 2.5 规律三：不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” A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A2+T2 C2+G2 A2+C2 T2+G2 （“互补则等，不补则倒”） 30 DNA分子中碱基数量的计算规律 大本练习册P51 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 【当堂巩固】 例．某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　) C (1)若已知A1/单链＝b%，因为双链碱基数是单链的2倍，所以A1/双链＝(b/2)%，即DNA单链中某一碱基所占比例是其在双链中所占比例的2倍。 (2)若已知A/双链＝c%，A1/单链的比例无法确定，但可求出A1/单链的最大值为2c%，最小值为0(当一条单链中有A，另一条单链中无A时，可取最值)。 大本练习册P51 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 [评价活动]大本练习册P51 1．某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，α链中腺嘌呤占28%。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是(　　) A．β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44% B．α链中(G＋C)/(A＋T)＝11/14，β链中(G＋C)/(A＋T)＝14/11 C．α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占双链DNA分子的8% D．(A＋T)/(G＋C)的比值可体现不同生物DNA分子的特异性 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第2节　DNA的结构 2．已知1个DNA分子中有4 000个碱基对，其中胞嘧啶有2 200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是(　　) A．4 000个和900个 B．4 000个和1 800个 C．8 000个和1 800个 D．8 000个和3 600个 √ 大本练习册P51 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第2节　DNA的结构 3．(2021·北京卷改编)酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是(　　) A．DNA中T约占32% B．DNA中C约占18% C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1 D．DNA一条单链中A约占32% √ 大本练习册P51 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 第2节　DNA的结构 课后习题P52 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 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？ C 保证了遗传信息传递的准确性。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 SZ-LWH 课堂小结 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 练：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(　　) 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.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连 D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA 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 B 【当堂巩固】 (2022·浙江选考)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是 （ ） A.在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基 B.制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连 C.制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和 D.制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧 C Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $