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2节 DNA的结构 第三章 基因的本质 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是TMV的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据 更多实验证据 DNA是主要的遗传物质 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 格里菲斯的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 温故知新：DNA是主要的遗传物质 问题1:DNA是怎样储存遗传信息的呢？如何决定性状的？ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 阅读课本48-49页的内容，梳理DNA结构的探索过程 1.研究DNA结构常用的方法是什么？ 2.DNA的双螺旋结构模型是由哪两位科学家构建的？ 3.谁提供了DNA衍射图谱？根据衍射图谱可推断DNA呈什么结构？ 4.沃森和克里克从查哥夫那里得知了什么重要信息？ 5.沃森和克里克最终构建了一个怎样的DNA模型，所用的科学方法属于构建物理模型、概念模型还是数学模型？ DNA是以4种__________为单位连接而成的长链，分别含有_____________4种碱基 脱氧核苷酸 查哥夫提出DNA分子中A的量等于 的量,C的量等于 的量。 T 威尔金斯和富兰克林提供____________ 沃森和克里克推算出DNA分子呈_____结构 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 修正、重建 构建DNA 模型 沃森和克里克 双螺旋结构 G 2.过程： 1.构建者：美国生物学家 和英国物理学家 。 沃森 克里克 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪生命科学领域的重大突破，沃森和克里克在构建模型过程中综合了多位科学家的研究成果，为现代遗传学发展奠定了基础。下列研究成果中，为DNA双螺旋结构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 5 2.沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型综合了多个领域的研究成果，下列哪项不是其模型构建的依据（　　） A．梅塞尔森和斯塔尔证明DNA半保留复制的实验 B．早期科学家发现DNA含有A、T、G、C四种碱基 C．查哥夫发现的A与T、G与C的数量相等关系 D．富兰克林用X射线衍射技术获得DNA衍射图谱 A 6 二、DNA的结构 阅读课本50页(注意图示内容)，回答下列问题: 1.DNA由几条链组成？具有怎样的立体结构？ 2.DNA基本骨架由哪些物质构成？它们分别位于DNA什么部位？ 3.DNA中碱基如何配对？它们位于DNA什么部位 4.DNA的一条单链具有几个末端？一端为游离的磷酸基团，称为什么？一端为羟基(-OH)，称作什么？ 5.DNA的两条单链走向相反，一条单链是从5’-端到3’-端，另一条单链的走向是？ 6.尝试自己画一个脱氧核苷酸，并标注其碳原子的位置 7.脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作什么？与磷酸相连的碳叫作什么？ 1.DNA的化学组成： 组成元素： C、H、O、N、P 组成化合物： 一分子磷酸 一分子含氮碱基 一分子脱氧核糖 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 T 胸腺嘧啶 C 胞嘧啶 基本组成单位： 脱氧核苷酸 脱水缩合： 构成脱氧核苷酸长链 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 磷酸二酯键 (脱氧核糖上与碱基相连的碳为 ，与磷酸基团相连的碳为 ) 1’-C 5’-C 二、DNA的结构 二、DNA的结构 G A G G C C C T A T C C T G G A G DNA是由 条脱氧核苷酸链构成，这两条链按 方式盘旋成 结构。 DNA双螺旋结构的主要特点： 5' 3' 5' 3' 游离的磷酸基团，称作5’-端 羟基(-OH)，称作3’-端 两 反向平行 双螺旋 DNA的一条单链具有几个末端？一端为游离的磷酸基团，称为什么？一端为羟基(-OH)，称作什么？ DNA的两条单链走向相反，一条单链是从5’-端到3’-端，另一条单链的走向是？ 二、DNA的结构 DNA中的 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。 5' 3' 5' 3' 磷酸二酯键 G A G G C C C T A T C C T G G A G 脱氧核糖和磷酸 碱基 DNA双螺旋结构的主要特点： 二、DNA的结构 DNA双螺旋结构的主要特点： 5' 3' 5' 3' G A G G C C C T A T C C T G G A G 两条链上的碱基通过 连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律。A与 配对，G与 配对。碱基之间的这种一 一对应的关系叫做 。 氢键 氢键 T C 碱基互补配对 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。 3′ 5′ 5′ 3′ 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 氢键 磷酸二酯键 易错分析： A T G C A-T碱基对之间有 个氢键 G-C碱基对之间有 个氢键 2 3 氢键越多，结构越稳定，即含 碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。 G-C 12 4.总结 五种元素： C、H、O、N、P 四种碱基： A、T、C、G 三种物质： 两条长链： 一种螺旋： 规则的双螺旋结构 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条反向平行的脱氧核苷酸链 氢键关系: A=T G≡C 二、DNA的结构 13 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？ 3.一条链上相邻的两个碱基通过什么连接？ 4.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？ 5.一个DNA分子，若其中一条链碱基序列为 5´-ACTGGT-3´，则其互补链为？ A+T含量为40%的DNA分子G与C含量越多，氢键越多，更稳定。 末端1个或其余2个 2个游离的磷酸基团 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 T C G A A G C T 练习与应用 3´-TGACCA-5´ 下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称 胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶（C） 鸟嘌呤 (G) 腺嘌呤 (A) 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 １. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. __ 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 G T C A 二、DNA的结构 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。计算DNA分子有多少种？ 44000 2.特异性 碱基对的特定排列顺序。 3.稳定性 1.多样性 ①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成； ②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性； ③空间结构稳定——规则的双螺旋结构。 碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。 遗传信息：DNA分子中的碱基对的排列顺序。 二、DNA的结构 16 习题巩固 1.下图为DNA分子结构局部模式图，下列叙述错误的是（　　）   A．①是磷酸 B．②是核糖 C．③是碱基 D．④是氢键 B 17 A．DNA中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架 B．根据衍射图像的交叉现象，沃森和克里克推测DNA呈螺旋结构 C．沃森和克里克最先发现腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量 D．双螺旋模型中由于碱基对的不同，不同区段DNA分子的直径也不同 习题巩固 2.如图1为富兰克林拍摄的DNA衍射图谱，图2为基于其研究结果建立的DNA双螺旋结构模型简图。下列关于双链DNA结构的叙述，正确的是（     ） B 18 3.(2025·贵港高一期末)如图是某DNA分子的部分结构示意图，其中①~⑥代表物质，下列叙述正确的是( 　 ) A.该DNA分子中①与②的比例为2:1 B.该DNA分子的多样性与其空间结构有关 C.该DNA分子一条链中相邻的两个碱基之间通过氢键相连 D.该DNA分子的两条链中⑤的数量可能不等 D DNA分子中的磷酸数:脱氧核糖数:碱基数=1:1:1 碱基的排列顺序 “脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖” 1.目的要求 通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解 2.材料用具 曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品，都可用作模型制作的材料。 三、制作DNA双螺旋结构模型 3.模型设计 制作模型前首先应该进行设计，并考虑以下问题 1．分别用哪几种材料来代表组成DNA的磷酸、脱氧核糖和碱基？这3种物质是在什么部位相互连接的？怎样将这几种材料正确地连接起来？ 2．DNA中每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接的？怎样将脱氧核苷酸正确地连接起来？ 3．在模型中，如何体现DNA的两条链是反向平行的？又怎样体现两条链的碱基之间互补配对？ 三、制作DNA双螺旋结构模型 4.示例展示 三、制作DNA双螺旋结构模型 讨论： 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？ 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。 2．DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ （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（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明）。 3．你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？ 三、制作DNA双螺旋结构模型 习题巩固 1.某同学在“制作DNA双螺旋结构模型”的活动中，准备了足够的材料。下列有关叙述正确的是（　　） A．制作脱氧核苷酸时，应在脱氧核糖上连接磷酸和碱基 B．制作模型时，嘌呤碱基与嘧啶碱基之间都连接2个氢键 C．制成的模型中，每个脱氧核糖上都连接有2个磷酸 D．制成的模型中，磷酸和核糖交替连接位于主链的外侧 【答案】A 24 二、DNA的结构 四、DNA中碱基数量的计算 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 N1 N2 N 设DNA其中一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2 则A1＋A2＝ ；G1＋G2＝ 。 即双链中A＝ ，G＝ ，A＋G＝ ＝ ＝ ＝ 。 T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G 1/2(A＋G＋T＋C) 规律一：双链DNA分子中的嘌呤数与嘧啶数相等，任意两个非互补碱基之和相等且为碱基总数的一半 例1：某双链DNA分子中，A占18%，求G所占比例？ 32% 1.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 2.某双链DNA分子中，G占23%，求A占 28% 27% 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 2 A2+T2 G2+C2 A1+T1 G1+C1 = m 设 ，求 =？ A+T G+C =？ 不同生物比值不同，体现了不同DNA分子的特异性 m m 规律二：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” 四、DNA中碱基数量的计算 例2：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_____、_____。 在DNA的一个单链中 （A+T）/（G+C）=0.4 在DNA的另一个单链中 （A+T）/（G+C）=0.4 在DNA的双链中 （A+T）/（G+C）=0.4 例3：某双链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%，则另一条链上的G占该链碱基总数的比例是？ 35% 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 2 A2+G2 T2+C2 A1+G1 T1+C1 = a 设 ，求 =？ A+G T+C =？ 1/a 1 规律三：两条互补链的非互补碱基之和的比值互为倒数，简记为“不补则倒”，在整个DNA分子中为1 四、DNA中碱基数量的计算 例3：DNA分子中一条单链中，（A+G）/（T+C）=0.4，则互补链中和整个DNA分子中该比值分别是 A.0.4和0.6 B.2.5和1.0 C.0.4和0.4 D.0.6和1.0 二、DNA的结构 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 N1 N2 N 设DNA其中一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2 规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例之和的一半 四、DNA中碱基数量的计算 1.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。 3.根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 2.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” 四、DNA中碱基数量的计算 例4：某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量是多少？ 24% 例5：已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是( ) A.在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55% B.在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25% C.若该DNA分子含1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数2600个 D.在DNA分子中G+C/A+T=3/2 B 45% 2400 2/3 例6：某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上 ,则有关该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. 种含氮碱基 D.碱基排列方式共有 种 C 60 4200 1.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 2.DNA分子中一条单链中，（A+T）/（G+C）=0.8，则互补链中和整个DNA分子中该比值分别是（ ） A.0.8和0.2 B.1.25和1 C.0.8和0.8 D.0.2和1 C 3、一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有_____个氢键。 氢键数=240×2+760×3=2760 $