3.2DNA的结构 课件-2025-2026学年下学期人教版必修2高中生物

第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构 目录 二 DNA的结构特性 一 DNA双螺旋结构模型的构建 三 DNA分子中碱基数目的相关计算规律 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识链接】回顾科学家的足迹 1 20世纪30年代以前 认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位 2 1928年 格里菲思提出转化因子的概念 3 20世纪40年代 艾弗里提出DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 DNA是主要的遗传物质 5 后来发现某些病毒的遗传物质是RNA 1952年 4 赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验证明DNA才是噬菌体的遗传物质 ➪DNA的结构如何？ 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.主要构建者： 沃森和克里克 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 考点一 细胞的多样性和统一性 2.构建历程 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖 P 磷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 脱氧核糖 P 磷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 脱氧核糖 P 磷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 脱氧核糖 P 磷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ T 当时，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。 这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的？ 考点一 细胞的多样性和统一性 资料1: 英国物理学家威尔金斯(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。 DNA衍射图谱 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 考点一 细胞的多样性和统一性 双螺旋 三螺旋 都被否定 沃森和克里克先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型。 DNA是螺旋结构 考点一 细胞的多样性和统一性 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！ 考点一 细胞的多样性和统一性 调整后的DNA模型能够解释A、T、G、C的数量关系。这个模型与照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 ①碱基安排在双链螺旋内部 ②脱氧核糖—磷酸安排外部 ③让A与T配对,G与C配对 ④DNA两条链的方向相反 DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构。 调整后的DNA模型 结论: 考点一 细胞的多样性和统一性 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 【归纳总结】 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 诺贝尔奖 DNA衍射图谱 考点一 细胞的多样性和统一性 11 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 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 考点一 细胞的多样性和统一性 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结构模型构建方面的突出贡献的说法，正确的是 A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像 B.沃森和克里克提出了DNA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DNA分子中A的量等于T的量、C的量等于G的量 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 2.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是 A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核 苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、 T、G、C 4种碱基 B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据分析，得出DNA 呈双螺旋结构 C.沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型，但都不科学 D.沃森和克里克最后受“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”的启发，构建出科学的模型 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 3.1953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为DNA复制机制的阐明奠定基础 A.①③ B.②③ C.②④ D.③④ 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 二、DNA的结构 (1)DNA由几条链构成？链的方向如何？有怎么样的立体结构？ (2)DNA外侧由哪些物质构成？ (3)DNA内侧的碱基如何配对？ 【活动1】阅读教材P50，结合图3-8，思考回答问题： 考点一 细胞的多样性和统一性 1.DNA双螺旋结构的主要特点 两条单链 反向平行 链 数： 方 向： O CH2 OH H 磷酸基团 碱基 3′ 2′ H H 1′ 4′ 5′ H H 3′ 5′ 5′ 3′ DNA的一条单链具有两个末端， 磷酸基团端称作5’-端。 羟基(-OH)端称作3’-端。 “链” 双螺旋 空间结构： 考点一 细胞的多样性和统一性 互补链中相邻碱基通过 相连。 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架 碱 基 外 侧： 内 侧： DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过_____________________相连。 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 氢键 “内外” 3′ 5′ 5′ 3′ 考点一 细胞的多样性和统一性 （3个氢键） 氢键 G C A T （2个氢键） 碱基互补配对原则 “配对” G与C越多，DNA的热稳定性越大 3′ 5′ 5′ 3′ 考点一 细胞的多样性和统一性 (1)DNA是由 条单链按_________方式盘旋成_______结构 反向平行 双螺旋 2 5’ 3’ 5’ 3’ 磷酸 和 交替连接，构成基本骨架； (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 T C 碱基互补配对原则 碱基对 版权为学生物真有范所有 【归纳总结，限时背诵】 考点一 细胞的多样性和统一性 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？ 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 1.DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过 “ ”相连。 相邻核苷酸通过 相连。 2.互补链中相邻碱基通过 相连。 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 氢键 磷酸二酯键 【易错分析】 考点一 细胞的多样性和统一性 2.DNA结构特性 【Q1】为什么G—C碱基对含量越多DNA越稳定？ 因为DNA的稳定性与氢键的数量有关，而G—C碱基对之间含有的氢键多。 【Q2】根据结构与功能相适应，试分析DNA具有稳定性的原因？ 规则的双螺旋结构 外部稳定的基本骨架、 内部严格的碱基互补配对 【Q3】DNA的什么代表遗传信息？ 脱氧核苷酸的排列顺序 考点一 细胞的多样性和统一性 【Q4】DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 【Q5】在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？ 44000 种类 数目 考点一 细胞的多样性和统一性 【Q6】为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ 每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识归纳】DNA的特性 多样性 不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，___________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最多有___________种。 排列顺序　 4n　 特异性 每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的_________________，代表了特定的遗传信息。 稳定性 碱基排列顺序 磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架，碱基之间有氢键相连，使DNA分子具有稳定性 D与d基因不同的根本原因是什么？ D与d基因碱基排列顺序不同 考点一 细胞的多样性和统一性 ④ ② ③ ① G T C A 【及时突破】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 考点一 细胞的多样性和统一性 4.(2023·湖北黄石高一联考)如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是 A.①为3′－端，⑥为5′－端 B.DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、 H、O、N、P C.一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通 过氢键相连 D.若该分子中G —C碱基对比例高，则热稳定性较高 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 5.如图所示为DNA的结构示意图。下列有关说法正确的是 A.①和②相间排列，构成了DNA的基本骨架 B.①②③构成一个胞嘧啶脱氧核苷酸 C.⑤⑧所指碱基占的比例越大，DNA 越稳定 D.每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团 和一个碱基 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律 1.氢键数目 例1：一个DNA分子有100个碱基对，其中A=24个，该DNA分子中含有_____个氢键。 10个碱基对共有200个碱基 A=24 DNA分子中含有氢键数=24×2+76×3=276 G+C= 152 A+T= 48 T=A=24 G=C= 76 根据碱基互补配对原则 碱基互补配对原则 （3个氢键） G C A T （2个氢键） 考点一 细胞的多样性和统一性 2.碱基的数量关系 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。 (1)A1＋A2＝_______；G1＋G2＝_______。 即：双链中A＝ ，G＝ ，A＋G＝ ＝ ＝ ＝T＋C。 T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G 规律1：双链DNA中，嘌呤碱基总数=嘧啶碱基总数=碱基总数50%， 任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 例2：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占_______。 G = 50%-A=32% 考点一 细胞的多样性和统一性 (2)A1＋T1＝_______；G1＋C1＝_______。 规律2：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 例3：某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，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____。 由题可知，双链DNA:A +T=44% 双链DNA：G+C=56% 在1条链中:G+C=56% 在1条链中G=21% 在1条链中 C=56%-G =35% 在另一链中G=C=35% 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 规律3：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”。 A1+G1 T1+C1 = b 若 A2+G2 T2+C2 =？ A+G T+C =？ 1/b 1 ➡️ 例3：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_____、_____。 由题可知，在DNA的一个单链中（A+C）/（G+T）=0.4 在DNA的另一个单链中 （A+C）/（G+T）=2.5 在DNA的双链中 （A+C）/（G+T）=1 考点一 细胞的多样性和统一性 第一步 第二步 第三步 搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。 归纳：巧解DNA分子中有关碱基比例计算—“三步曲” 考点一 细胞的多样性和统一性 1.某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，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% 2.某一DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为 A. 46% B. 26% C. 54% D. 24% 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 3.(2023·江苏无锡高一调研)下列关于双链DNA分子的叙述，错误的是 A.若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上A和T的数目也相等 B.若一条链上G的数目是C的2倍，则另一条链上G的数目是C的 C.若一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链的相应碱基比为 4∶3∶2∶1 D.若一条链的G∶T＝1∶2，则另一条链的C∶A＝1∶2 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 1.目的要求: 通过制作模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。 曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。 2.材料用具: 探究•实践 制作DNA双螺旋结构模型 考点一 细胞的多样性和统一性 ①制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时，须注意各分子的大小比例。 ②磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。 ③制作两条长链时，注意每条链上碱基总数要一致，碱基对间应是互补配对的，两条链方向是相反的。 3.模型设计: 请注意示意图上脱氧核糖碳原子的位置 含氮碱基 磷酸基团 O 脱氧核糖 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 考点一 细胞的多样性和统一性 (1)制作脱氧核苷酸 (2)制作脱氧核苷酸链 (3)制作DNA平面结构 (4)制作DNA空间结构 含氮碱基 脱氧核糖 磷酸基团 O 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 4.制作步骤 考点一 细胞的多样性和统一性 4.制作步骤 (1)制作脱氧核苷酸 (2)制作脱氧核苷酸链 (3)制作DNA平面结构 (4)制作DNA空间结构 考点一 细胞的多样性和统一性 C T T G A C A G 4.制作步骤 (1)制作脱氧核苷酸 (2)制作脱氧核苷酸链 (3)制作DNA平面结构 (4)制作DNA空间结构 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 4.制作步骤 (1)制作脱氧核苷酸 (2)制作脱氧核苷酸链 (3)制作DNA平面结构 (4)制作DNA空间结构 考点一 细胞的多样性和统一性 5.学生作品展示 考点一 细胞的多样性和统一性 1.DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 2.DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ 3.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？ DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 (1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联； (2)在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。 从碱基互补配对原则出发去思考。 考点一 细胞的多样性和统一性 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 ( ) × √ 教材课后习题·概念检测 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 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 C 考点一 细胞的多样性和统一性 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）。 1.碱基互补配对原则对遗传信息的传通具有什么意义? 教材课后习题·拓展应用 考点一 细胞的多样性和统一性 ＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。 Lavf59.34.101 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $