3.2 DNA的结构—揭秘生命密码（情境课件）生物人教版必修2

人教版必修2 第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构 目录 生命观念 1.理解DNA结构特异性、多样性和稳定性的统一，感悟遗传的奥秘。 科学思维 1.通过分析资料（如查哥夫规则、富兰克林X射线衍射图），培养逻辑推理和模型建构能力。 2.通过构建模型，体验推理与修正的科学过程。 社会责任 1.认同众多科学家的贡献，感悟科学探索精神。 素 养 目 标 情境启思 化身见习侦探：1944年的科学悬案 各位见习侦探，1944年，艾弗里等人已证明DNA是遗传物质，但没人见过它的真面目。它可能是单链、双链、三链？螺旋还是不螺旋？这成为了当时科学界的“悬案”。 侦探任务： 各位见习侦探，你会如何搜集证据，揭开它的真面目？ 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 要得知DNA的结构，首先要搜集证据，推理线索，从而找到DNA的结构碎片，小侦探们先查看已有线索，根据当时已有的科学证据进行推理。 线索一：化学组成——DNA“基本零件”是什么？ A 4种脱氧核苷酸 T C G 长链 【资料1】科学家认识到DNA是由 脱水缩合组成的 ，含有 、 、 、 四种碱基。 A 腺嘌呤脱氧核苷酸 C 胞嘧啶脱氧核苷酸 T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 G 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 X射线衍射 【资料2】物理学家 和 利用 技术获得了DNA衍射图谱。 威尔金斯 富兰克林 威尔金斯 富兰克林 线索二：数量关系——零件之间有规律吗？ 侦探任务1：根据材料，尝试构建DNA结构模型 （X意味着DNA分子是螺旋的） 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 DNA是螺旋结构 双螺旋？ 三螺旋？ 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 N P N P N P N P N P N P N P N P N P N P 模型一 沃森与克里克侦探先尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构，你觉得合理吗？为什么？ （已知碱基疏水，磷酸基团亲水） 推测： 碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧。 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 A P T P C P G P T P 模型二 沃森和克里克侦探再次尝试了碱基位于螺旋内部，磷酸位于外部的双螺旋结构，但是他们让A与A、T与T、C与C、G与G配对。但是这个结构又被否定了，为什么？ 我们先来分析下这四种碱基的化学结构 T P G P C P T P A P 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 碱基（N） 嘌呤 嘧啶 两个环（更长） 一个环（更短） 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 DNA的结构不稳定 A P T P C P G P T P T P G P C P T P A P A P T P C P G P T P T P G P C P T P A P 发生改变： 这种结构会导致什么结果？ 那应该怎样配对呢？ 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T） 【资料3】奥地利生物化学家查哥夫发现： 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 A与T、G与C配对 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 在此基础上，请小侦探们尝试修改原来模型。 C T T G A C A G 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，也能够解释A、T、G、C的数量关系。当他们把这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 模型三 配对的碱基之间通过什么链接在一起呢？ 一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 C T T G A C A G C与G之间有几个氢键？ 2个氢键 3个氢键 A与T之间有几个氢键？ 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 14 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 根据视频，进一步了解DNA的结构 总结：平面结构 C T T G A C A G DNA双螺旋立体结构： 情境串讲 一、DNA双螺旋结构模型的构建 D 即学即练 DNA双螺旋结构模型的构建 1.如图是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，正确的是（ ） B 即学即练 DNA双螺旋结构模型的构建 2.下图表示DNA分子结构的片段，下列叙述正确的是（    ） A．①处为T，④为胸腺嘧啶核糖核苷酸 B．正常情况下，该DNA分子中的嘌呤数与嘧啶数相等 C．该片段中共包含了8个脱氧核苷酸、5种碱基 D．若该DNA分子中A、T碱基对的比例较高，热稳定性较高 脱氧（核糖）核苷酸 脱氧核糖核酸 O CH2 H P 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 脱氧核糖 磷酸基团 含N碱基 1.DNA的中文名称： ， 2.基本单位： ， 3.组成元素： ， C、H、O、N、P 情境串讲 二、DNA的结构 3.单链DNA内部：脱氧核苷酸之间通过 连接； 磷酸二酯键 T G C A G 4.双链DNA的结构特点： DNA是由 组成的，这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。 外侧： 和 交替连接，构成基本骨架； 排列在内侧。 两条链上的碱基通过 连接，形成 。 脱氧核糖 磷酸 碱基 T G A C C 碱基互补配对原则 氢键 A T G C 碱基对 两条单链 反向平行 情境串讲 二、DNA的结构 磷酸基团 碱基 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'-C，与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。 DNA的一条单链具有两个末端： 一端有一个游离的磷酸基团，称作5'端， 一端有一个羟基（—OH），称作3'端。 DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5'端到3'端的，另一条单链则是从3'端到5' 端的。 情境串讲 二、DNA的结构 ① 1. ①是左边链的 端，这一端末端的基团为 ； ②是右边链的 端，这一端末端的基团为 。 ② 3’ 5’ 羟基 磷酸基团 2. 一个DNA分子有 个游离的磷酸基团， 位于两条链的_______； 一个脱氧核糖上连着 个磷酸基团； 一个磷酸基团上连着 个脱氧核糖； 一个脱氧核糖上连着_____个碱基； 3.DNA两条链之间相邻的碱基由_____连接， 一条链中相邻的碱基通过 连接 2 1或2 1或2 氢键 脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 1 5’端 G A A A C C G A G T T T C G G T C 情境串讲 二、DNA的结构 活动：思考讨论并回答下列问题 1.A+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？ G与C含量越多，氢键就越多，DNA结构就越稳定。 2.一个脱氧核糖连接几个磷酸？ 3.一个DNA分子有几个游离的磷酸？ 1个或2个 2个游离的磷酸 4.一条链上相邻的两个碱基通过什么连接？ 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 5.DNA遗传信息是什么？ 碱基对的排列顺序就代表了遗传信息 情境串讲 二、DNA的结构 D 即学即练 DNA的结构 1.下图表示某 DNA 片段，下列有关该图的叙述，正确的是（ ） ①②③相间排列，构成 DNA 分子 的基本骨架 B. ④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C. ⑨既容易断裂又容易生成，所以 DNA的稳定性与之无关 D. 该 DNA 片段有 2种碱基配对方式， 4 种脱氧核苷酸 1．DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能够储存足够量的遗传信息？ 脱氧核苷酸/碱基对的数量、排列顺序千变万化 2．为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ 每个DNA分子中碱基对的排列顺序是特定的。 3．DNA是如何维系它的稳定性的？ 脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定， 内侧碱基通过氢键相连，遵循互补配对原则； 规则的双螺旋结构—空间结构稳定。 DNA具多样性 DNA具特异性 DNA具多样性 （若有n对碱基，则DNA储存的遗传信息可用______表示） 4n 情境串讲 三、DNA的结构特性 情境启思 实战演练：DNA指纹技术 DNA分子能像指纹一样用来鉴定身份吗？有科学依据吗？ 在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。 特异性 (1)图中的几号可能是罪犯？ (2)图中的一个片段就是一个基因吗？ 1号 不是 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 设DNA的一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则: A1 = T2 ,T1 = A2 ,G1 = C2，C1 = G2 且在DNA双链中： A = T ， G = C 记1：A+G＝T+C A+C＝T+G (DNA中非互补碱基之和相等) 记2:（A+G）/（A+T+G+C）= 1 / 2 (两链中非互补碱基之和占两链碱基总数的1/2) 即: A+C=T+G=A+G=T+C=50% 情境串讲 四、碱基互补配对原则的应用 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 设DNA的一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则: A1 = T2 ,T1 = A2 ,G1 = C2，C1 = G2 且在DNA双链中： A = T ， G = C 记3:（A1+G1）/（T1+C1）= a ， 则（A2+G2）/（T2+C2）= 1 / a (两链间非互补碱基的和之比互为倒数) 记4: （A+T）/（A+T+G+C）= a， 则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）= a (DNA中某互补碱基和占碱基总数的比值，与任意一条链的这种比值相等) 情境串讲 四、碱基互补配对原则的应用 C 即学即练 碱基互补配对原则的应用 1.某双链 DNA 分子中含有 200 个碱基对，其中一条链上A:T:G:C=1:2:3:4。下列有关该 DNA 分子的叙述，正确的是（ ） A.含有 4个游离的磷酸基团 B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸 30 个 C.4种碱基A:T:G:C=3:3:7:7 D.可能的碱基排列方式共有 4200 种 化学组成单位 基本单位——脱氧核苷酸 种类： 四种 主要特点 ①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。 ②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。 ③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。 DNA的结构 DNA双螺旋结构的构建 (碱基互补配对原则) 沃森、克里克于1953年构建出DNA双螺旋结构模型 课堂小结 DNA的结构 C 课堂练习 能力提升 1.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 2.一条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 人教版必修2 感谢观看！ $