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

第三章 基因的本质 第2节 DNA的结构 1 01 02 03 学习目标 DNA结构特点体现了生命的物质性，DNA结构模型的构建可以提高学生探究能力、合作能力和动手能力。（生命观念、科学探究） 理解并掌握DNA分子的结构特点，并掌握有关的计算规律。 （科学思维) 在DNA结构的认识过程中，充分体现了科学家们痴迷科学、崇尚真理的科学精神。（社会责任） 情景一： 坐落在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？ 你还记得DNA的中文名称、组成单位吗？ 脱氧核糖核酸 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 4种脱氧核糖核苷酸 合作探究一：请同学们自主阅读教材P48-50，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.归纳出对DNA双螺旋结构做出贡献的科学家？ 2.4种脱氧核苷酸是如何连接形成DNA的？ 3.DNA由几条链组成？具有怎样的立体结构？ 4.DNA基本骨架由哪些物质构成？它们分别位于DNA什么部位？ 5.DNA中碱基如何配对？它们位于DNA什么部位？ 01 DNA双螺旋结构模型的构建 01 DNA双螺旋结构模型的构建 建立者： 沃森和克里克 沃森 （J. D.Watson，1928-） 克里克 （F. Crick，1916-2004） 我能帮你理解生物学内容 我能帮你理解晶体学原理 01 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程： 1 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，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。 A 腺嘌呤脱氧核苷酸 T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 G 鸟嘌呤脱氧核苷酸 C 胞嘧啶脱氧核苷酸 01 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程： 2 1951年11月 英国生物物理学家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。 威尔金斯 富兰克林 （X意味着DNA分子是螺旋的） 01 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程： 3 沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。他们先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型。 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 N P N P N P N P N P N P N P N P N P N P （已知碱基疏水，磷酸基团亲水） × √ 碱基如何配对？ 查哥夫 01 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程： 4 1952年 奥地利生物化学家查哥夫发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。 据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。 脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，而碱基在内侧，A和T配对，C和G配对。 01 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程： 5 1962年 沃森、克里克、威尔金斯三人共享了当年的诺贝尔生理与医学奖，获奖理由为发现DNA为双螺旋分子结构。 威尔金斯 克里克 沃森 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 实战训练 2、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解释A、T、G、C的数量关系 A.①③ B.②④ C.②③ D.③④ 实战训练 02 DNA的结构 脱氧核苷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 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。 C、H、O、N、P 1.DNA的基本单位： 3.脱氧核苷酸的组成： 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 2.DNA的元素组成： 02 DNA的结构 4.双链DNA的结构特点： T G C A G T T G A C C A 5′ 3′ 3′ 5′ DNA分子平面结构图 磷酸基团端称作5’-端 羟基(-OH)端称作3’-端 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 ，且遵循 。 脱氧核糖 磷酸 碱基 氢键 碱基对 两条单链 反向平行 碱基互补配对原则 A=T（2个氢键）；G≡C（3个氢键） 注意：G与C含量越高，氢键越多，DNA结构越稳定。 碱基对 氢键 02 DNA的结构 5.DNA的结构特性： A A C C A G T T C G G T 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。 ①稳定性 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。 ②多样性 特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。 ③特异性 02 DNA的结构 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 思考： 03 制作DNA双螺旋结构模型 1、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” 实战训练 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 实战训练 2、下图表示DNA分子结构的片段，下列叙述正确的是（    ） 实战训练 3、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(　　) 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.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 04 DNA分子中的相关计算 规律一：氢键数目 A与T之间两个氢键，C与G之间三个氢键，其中C与G对数(或相对含量)越多，DNA分子越稳定。 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 04 DNA分子中的相关计算 规律二： A=T，C=G A+G = ?+? A+C = ?+? 在整个双链DNA中： T+C = = ? 50% T+G = 推论2： 推论1： A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 双链DNA中，A=T、C=G，则嘌呤碱基总数等于嘧啶总数；或任意两个不互补碱基之和恒等，即A+G=T+C=A+C=T+G，为总数的50%。 例题2：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% 04 DNA分子中的相关计算 规律三： A2+C2+G2+T2 = A1+T1 A1+C1+G1+T1 T2+A2 = T+A 1链碱基数 m 2链碱基数 m A1 = T2，T1 = A2 在整个双链DNA中： A+C+G+T 双链碱基数 2m A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 m m 简记为:互补则等 A2+T2 设 ，求 =？ A1+T2 A1+T1+G1+C1 = n A2+T2+ G2+C2 A +T =？ A +T + G +C n n 双链DNA中，互补的两个碱基之和占全部碱基的比等于在任何一条单链中，这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。 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% 04 DNA分子中的相关计算 规律四： 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 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A2+T2 G2+C2 A1+T1 G1+C1 = m 设 ，求 =？ A+T G+C =？ m m 互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同。 例题4：DNA的一个单链中（A+T）/（G+C）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是_____、_____。 04 DNA分子中的相关计算 规律五： 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 简记为:不补则倒 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A2+G2 T2+C2 A1+G1 T1+C1 = b 设 ，求 =？ A+G T+C =？ 1/b 1 非互补碱基之和比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1。 例题5：DNA的一个单链中（A+C）/（G+T）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是_____、_____。 1.某双链 DNA 分子中含有 200 个碱基对，其中一条链上的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 实战训练 2．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 实战训练 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $