3.2DNA的结构 课件-2025-2026学年高一下学期必修2生物人教版(2019)

该高中生物学课件聚焦DNA双螺旋结构，通过“问题探讨”（如中关村DNA雕塑、遗传物质功能疑问）导入，衔接DNA是遗传物质的前序知识，以合作探究梳理科学家贡献及结构要点，搭建从基础到进阶的学习支架。 其亮点在于融合科学史（沃森等合作研究）培养科学思维，通过模型制作实践和归纳法推导碱基计算规律深化探究实践，小结系统整合结构特点与生命观念。学生能直观理解结构与功能关系，教师可高效开展互动教学。

第三章 基因的本质 第2节 DNA的结构 1 本节聚焦： 1、沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？ 2、这一研究过程给我们哪些启示？ 3、DNA的双螺旋结构有哪些主要特点？ 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? DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。 01 【问题探讨】 在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切地想知道： DNA是怎样储存遗传信息的？ DNA是怎样决定生物性状的？ ① ② 答案就隐藏在DNA的结构中，于是彻底弄清DNA的结构成了当时科学研究的热点。 结构 功能 【问题探讨】 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？ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 02 1.建立者： 沃森和克里克 克里克: 物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。 沃森: 生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。 晚年沃森和克里克在双螺旋结构模型前的最后一次合影 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.建立过程： 资料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 T:胸腺嘧啶 C:胞嘧啶 G:鸟嘌呤 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 脱氧（核糖）核苷酸 核苷 一、DNA双螺旋结构模型的构建 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 1.DNA的基本单位： 脱氧（核糖）核苷酸 3.脱氧核苷酸的 组成 2.元素组成： 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 C、H、O、N、P A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 4.含氮碱基 一、DNA双螺旋结构模型的构建 5.脱氧核苷酸的种类 一、DNA双螺旋结构模型的构建 O P CH2 OH O OH H OH H H H H A 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H T 磷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 5.脱氧核苷酸的种类 一、DNA双螺旋结构模型的构建 O P CH2 OH O OH H OH H H H H C 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H G 磷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 P A 脱氧核糖 P T 脱氧核糖 P C 脱氧核糖 P G 脱氧核糖 磷酸二酯键 DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。 对DNA的空间结构一无所知 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.建立过程： 资料二：1951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射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 M.Wilkins R.E.Franklin 威尔金斯计算出DNA分子螺旋的直径（均为2nm）与长度。 富兰克林还精确地计算出DNA分子内部结构的轴向与距离。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.建立过程： 沃森和克里克据此推算出DNA呈螺旋结构。 “X”形意味着DNA分子是螺旋的 双螺旋？三螺旋？ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.建立过程： 资料3：1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）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。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.建立过程： 资料4 富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。 据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。 ①A-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。 ②能够解释A=T、G=C的数量关系。 ③模型与X射线衍射照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.建立过程： 1953年，沃森和克里克撰写的论文在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。 1962，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。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 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 的基本骨架是由那些物质组成的？他们分别位于DNA的什么部位？ 两条链构成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 DNA 的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧 思考•讨论： （3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？ DNA 中的碱基通过氢键连接成碱基对。它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.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那些启示？ ③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。 ①要善于利用他人的研究成果和经验； ②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； 思考•讨论： 一、DNA双螺旋结构模型的构建 ①DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。 ②是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。 3.意义： 思考•讨论： 一、DNA双螺旋结构模型的构建 CH2 H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 一个羟基(—OH)，称作3′－端 游离的磷酸基团，称作5′－端 磷酸二酯键 5’ 3’ 二、DNA的结构 1.结构特点 二、DNA的结构 1.DNA结构特点 （1）由 条单链按 _________ 方式盘旋成 _______ 结构 反向平行 双螺旋 2 21 3',5'-磷酸二酯键 C T T G A C A G 和 交替连接，构成基本骨架； 磷酸 A T A T T A G G G C C A T C (2) 外侧： 碱基 内侧: 脱氧核糖 (3)碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过 连接形成 ，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 。 氢键 氢键 T C 碱基互补配对原则 碱基对 碱基对 二、DNA的结构 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。 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 二、DNA的结构 2.DNA结构特性 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 二、DNA的结构 思考•讨论： 制作DNA空间结构模型：双手分别提起两端，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。 制作脱氧核苷酸链 探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型 二、DNA的结构 3.DNA的结构层次 基本组成元素： 基本组成物质： 基本组成单位： DNA单链： DNA双链： C、H、O、N、P 磷酸基团、脱氧核糖、含氮碱基 脱氧核糖核苷酸（4种） 脱氧核苷酸链 DNA双螺旋结构 二、DNA的结构 下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。 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（基团） 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 练习与应用（P52） 二、DNA的结构 ①在DNA双链中 A=T C=G A+G T+C A+C=A+G=T+G 推论： （A+G）/（A+T+G+C）= 1 / 2 嘌呤总数与 嘧啶总数相同 = 任意两个不互补碱基之和恒等且各占DNA总碱基数的50％ 三、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 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 课本P52——练习与应用 C 三、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 ②在DNA互补链中 若 , , 则 ， T2 ＋C2 A2＋G2 ＝ 1 a T ＋C A＋G ＝1 T1 ＋C1 A1＋G1 ＝a DNA两互补链中，不配对的两碱基之和的比值互为倒数 推论： 三、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 ③在DNA互补链和双链中 若 , , 则 ， G2 ＋C2 A2＋T2 ＝ m G ＋C A＋T ＝m G1 ＋C1 A1＋T1 ＝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 推论： 三、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 例1、DNA的一条单链中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（　　） A 0.4和0.6　　 B 2.5和1　　　 C 0.4和0.4　　　　D 0.6和1 例2、DNA的一条单链中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（　　） A 0.4和0.6　　 B 2.5和1　　　 C 0.4和0.4　　　　D 0.6 三、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 例3： 在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该链碱基总数的24%，则另一条链中的A占该链碱基总数的百分比为（ ） A、24% B、26% C、28% D、76% C 例4： 在双链DNA分子中，A与T之和占全部碱基总数的42%，若其中一条链的C占该链碱基总数的24%，T占30%，则另一条链上C、T分别占该链碱基总数的（ ） A、34% 12% B、42% 12% C、58% 34% D、34% 30% A 三、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 DNA指纹技术 人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。 应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。 GROUP WORK 拓展 课堂总结 本节小结 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。判断下列相关表述是否正确。 （1）DNA两条单链不仅碱基数量相等， 而且都有A、T、G、C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。 （ ） 习题检测 ✓ ✓ 36 习题检测 T G 2 A 4 C T 3 A A T 1 5’ 3’ 9 11 5 6 7 10 8 2.下面是DNA的分子的结构模式图， 说出图中1-10的名称。 1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鸟嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脱氧核糖 6. 磷酸 7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 8. 碱基对 9. 氢键 10. 一条脱氧核苷酸链的片段 11.磷酸二酯键 37 习题检测 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 C 38 习题检测 4.一条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 39 习题检测 5.碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义? 根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。 40 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P DNA模型建构 $