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，以“DNA鉴定遇难者身份”的实际问题导入，通过梳理DNA双螺旋结构模型的构建科学史，引导学生从脱氧核苷酸组成、X射线衍射图谱等资料出发，逐步推导DNA的链数、方向、碱基配对及立体结构，搭建从科学探究到结构归纳的学习支架。 其亮点在于深度融合科学史与探究实践，通过威尔金斯和富兰克林的X射线衍射图谱、查哥夫的碱基数据等资料，设计思考问题引导学生基于证据推导结构特点，体现科学思维。结合结构小结和“三步曲”碱基计算法，帮助学生建立结构与功能观，既培养学生的探究能力和逻辑思维，也为教师提供结构化的教学资源，提升教学效率。

必修2 第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构 1.欢迎关注公众号：逍遥谈生悟理 2.有些备用材料放在两侧，有些问题会在备注里说明 3.欢迎加入QQ群：974106088 4.因个人精力和能力有限，课件难免有错误，欢迎批评指正！ 为什么可以用DNA来鉴定遇难者的身份？DNA怎样的结构特点使其具有如此重要的功能特性？ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 沃森 （J. D.Watson，1928-2025） 克里克 （F. Crick，1916-2004） 沃森和克里克搭建 DNA双螺旋结构模式图 一、DNA双螺旋结构模型的构建 20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。 DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的。 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 英国科学家(威尔金斯和富兰克林)提供了DNA的X射线衍射图谱。 M.Wilkins R.E.Franklin “X”形意味着DNA分子是螺旋的 一、DNA双螺旋结构模型的构建 富兰克林拍摄的DNA衍射图谱 沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构，尝试建构模型： 双螺旋、三螺旋 → 失败 一、DNA双螺旋结构模型的构建 资料2：阿斯特伯里根据DNA的密度为1.63g/cc，得到DNA分子的主链数不少于2，不多于3的结论。 资料3：佩鲁兹提供一份资料克里克，该资料指出，DNA的晶体形成具有中心对称性。 资料4：富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一样。 思考1:试从以上资料猜测，DNA分子由几条链构成，链的方向如何排列？ DNA分子是由 条脱氧核苷酸链构成的大分子有机物，且链的方向是 。 2 相反的 6 沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构，请根据资料5分析：该排布是否合理？ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 资料5：二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm，相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。此外，他们还发现组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。 思考2：根据上述资料分析，脱氧核糖、磷酸基团和碱基的位置如何排布？ 脱氧核糖和磷酸基团排列在双链DNA分子的 ，碱基排列在 。 外侧 内侧 7 沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构。 4种碱基如何配对组合呢？ 沃森和克里克首先设计让两个相同的碱基组合在一起 一、DNA双螺旋结构模型的构建 8 A T C G T T G C T A 一、DNA双螺旋结构模型的构建 A T C G T T G C T A 9 资料6：嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物，而DNA分子两条链 之间的距离是固定的，这说明嘌呤和嘧啶配对。 思考3 根据上述资料分析，推测位于DNA上的碱基如何配对？并作 出假说。假说1：A与C配对，G与T配对；假说2： 配对， 配对。 思考4 由上述资料可证明假说 是正确的。 查哥夫 一、DNA双螺旋结构模型的构建 A与T G与C 资料7：20世纪50年代，查哥夫应用紫外分光光度法和纸层析等技术，对多种生物的 DNA做碱基定量分析如下： 在DNA中， A的量等于T的量；G的量等于C的量。 2 DNA是以4种 脱氧核苷酸为 威尔金斯和富兰克林提供的 单位连接而成的长链 DNA衍射图 构建模型1 双螺旋和三螺旋结构 构建模型2 双螺旋结构:磷酸-脱氧核糖骨架在外部, 碱基在双螺旋内部 ； A与 T 配对,G与 C 配对, DNA两条链的方向是 相反 。 查哥夫提出DNA分子碱基的数量特点是:A=T，G=C 否定→ ←补充： 沃森和克里克 一、DNA双螺旋结构模型的构建 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。 早凋的“玫瑰”-人类不能忘记富兰克林伟大而无声的贡献。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 二、DNA的结构 根据构建的DNA双螺旋结构模型,归纳DNA结构的特点: C、H、O、N、P 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 4种脱氧核苷酸： 鸟嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、 胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸 1)基本组成元素: 2)组成物质: 3)基本组成单位: 4) 结构特点: 外侧:由磷酸和脱氧核糖交替连接组成基本骨架 内侧:碱基之间通过氢键连接,遵循碱基互补配对原则，即T(胸腺嘧啶）一定与A配对,C（胞嘧啶）一定与G配对。 氢键 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 有两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 二、DNA的结构 根据构建的DNA双螺旋结构模型,归纳DNA结构的特点: 5)立体结构: 5' 3' 5' 3' 练习与应用 一、概念检测 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（ ） ✔ 教材 G A G G C C C T A T C C T G G A G 三、DNA的结构拓展 (1)DNA分子的稳定性：DNA分子作为生物体的遗传物质，如何保证在生物遗传过程中保持自身结构的稳定？ ①DNA分子内侧由碱基通过 连接成碱基对②DNA分子具有 结构 ※DNA分子中，A - T之间有 个氢键，G - C之间 有 个氢键，氢键越多，DNA的结构就越 。 (2)DNA分子的多样性：在自然界中，DNA分子中的碱基对数目各不相同， 千变万化。 (3)DNA分子的特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的 。 氢键 双螺旋 2 3 稳定 排列顺序 排列顺序 ＤＮＡ化学组成 ＤＮＡ的双螺旋结构 基本单位——脱氧核苷酸 种类：四种 碱基互补配对原则 DNA分子的特性：稳定性、多样性和特异性 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。 元素组成：C、H、O、N、P 四、DNA的结构小结 2.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 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 思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？ 2个 练习与应用(52页) 训练1、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 B 训练2、我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍，这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。下列有关生物学的叙述不正确的是（　　） A.人体遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中 B.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性 C.碱基特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性 D.一个最短的DNA分子大约有8000个碱基,可能的排列方式有48000 D 训练3、下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（ ） A. 孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律 B. 摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上 C. 赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质 D. 沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式 D 训练4、 （2022深圳统考）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。图表示DNA分子结构片段模式图。下列叙述错误的是（ ） A．方框内物质表示胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 B．磷酸和五碳糖交替连接在外侧构成基本骨架 C．两条链的碱基之间遵循碱基互补配对原则 D．相邻两个碱基通过磷酸-脱氧核糖-磷酸相连接 D 巩固提升： 1.（2022广东高考）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ） ①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验 ②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱 ③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制 A.①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ B 2. 如图为DNA片段的空间结构和平面结构示意图。回答下列问题。 （1）由图甲、乙分析，DNA是由两条单链组成的，这两条链按 的方式盘旋形成 结构。 （2）图乙中1代表的化学键为 ，由3、4、5组成的物质称为 。 （3）某科研人员对提取的小鼠肝脏细胞DNA进行测定，结果显示碱基C含量为14%，A含量为9%，有人对含量的结果提出质疑，理由是 。 反向平行 双螺旋 氢键 腺嘌呤脱氧核苷酸 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 b＜0.5 腺嘌呤a个，占比为b，则片段中碱基总数为 腺嘌呤占比b，则胸腺嘧啶占比也为b，则G和C占比分别为 则胞嘧啶数量为 × = =-1) 第一步 第二步 第三步 巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲” 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 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 1.某DNA分子中,鸟嘌呤占30％,那么胸腺嘧啶占多少？ 2.某DNA分子中,一条链上(A+G)/(T+C)=a那么它的互补链上(A+G)/(T+C)=? 3.某DNA分子中,一条链上(A+T)/(G+C)=a那么它的互补链上(A+T)/(G+C)=? T=20％ 1/a a （2）在DNA的双链结构中,碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。 （ ） ✔ 第一步 第二步 第三步 巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲” 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 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 训练5：某双链DNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基总数的22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的( ) A.22% B.28% C.78% D.50% B 训练6、从某生物组织中提取一个DNA进行分析，其中G＋C占全部碱基的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中A占28%，C占24%，则与H链相对应的另一条链中，A、C分别占该链全部碱基的(　　) A．26%、22%　　 　B．24%、28% C．14%、11% D．11%、14% A 训练7、某DNA分子中,G＋C之和占全部碱基的35.8％,一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9％和17.1％,则它的互补链中,T占该链碱基总数的______；C占该链碱基总数的______。 31.3％、18.7％ EVCapture4.1.9软件录制 Lavf58.28.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $