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 1.DNA的基本单位 脱氧核苷酸 2.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 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 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。 3.元素组成 C、H、O、N、P 回顾对DNA的认识 回顾对DNA的认识 OH p = O O O O 碱基 3′ 2′ 1′ 4′ CH2 O OH H H H H H 5′ p = OH O OH O 碱基 3′ 2′ 1′ 4′ CH2 O H H H H H 5′ H 3',5'-磷酸二酯键 H2O T G C A G C 3' 脱氧核苷酸链 5' 4.DNA链的形成 4 沃森: 生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。 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。 主要建立者： 沃森和克里克 1、DNA双螺旋结构模型的构建 5 资料：英国物理学家威尔金斯和同事富兰克林应用X射线衍射技术获得高质量的DNA衍射图谱。 M.Wilkins R.E.Franklin 翻转180° 翻转180° ②可推断：DNA两条链反向平行。 ①”X”形意味着DNA是螺旋的。 一、构建DNA双螺旋结构模型 资料：沃森和克里克尝试构建多种不同的双螺旋、三螺旋结构模型、碱基位于螺旋的外部、或碱基位于内部但相同的碱基配对等，但均被否定。 双螺旋 三螺旋 四螺旋 后续研究表明，在三螺旋结构模型中, DNA含水量的理论值与实际测定数值不符。 一、构建DNA双螺旋结构模型 细胞中的DNA分子处于液体环境中，DNA分子内外侧分别是什么？ 脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性 碱基具有疏水性 脱氧核糖和磷酸基团排列在双链DNA分子的外侧，碱基排列在内侧。 这2条DNA单链是通过何种方式连接形成一个完整的DNA分子？ 一、构建DNA双螺旋结构模型 8 来源 碱基组成（%） A G C T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 鸡(母) 28.8 20.5 21.5 29.2 海胆 32.8 17.7 17.3 32.1 酵母 31.3 18.7 17.1 32.9 大肠杆菌 24.7 26.0 25.7 23.6 1952年，奥地利生物化学家查哥夫对不同生物的DNA分析发现： 在DNA中，腺嘌呤(A)的量等于胸腺嘧啶(T)的量； 鸟嘌呤(G)的量等于胞嘧啶(C)的量。 1、DNA双螺旋结构模型的构建 沃森和克里克重新构建了DNA的双螺旋结构模型： 碱基在双螺旋的内部，脱氧核糖—磷酸骨架在螺旋外部，两条链反向；A与T配对、C与G配对。 T C G A A G C T 01 03 02 DNA具有恒定的直径 能解释A、T、C、G的数量关系 制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符 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。 DNA的结构 2 一、DNA分子的结构 5’ A T G C T A C G 3’ 5’ 3’ 磷酸二酯键 1. 由 条单链按_________方式盘旋成_______结构。 反向平行 双螺旋 2 5’ 3’ 5’ 3’ （游离的磷酸基团）5’-端 （羟基端）3’-端 10 A T A T T A G G G C C A T C 磷酸 和 交替连接，构成基本骨架； 2.外侧 碱基对 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 一、DNA分子的结构 11 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C） 氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。 一、DNA分子的结构 12 A T A T T A G G G C C A T C 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 一、DNA分子的结构 13 二、DNA分子的结构特性 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 2.特异性 每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，代表了特定遗传信息。 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——两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。 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（脱氧核糖核苷酸的排列顺序） 14 活动：制作DNA双螺旋结构模型 某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要： (1)代表磷酸的球形塑料片几个？ (2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？ (3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？ (4)可组装出几种该DNA片段模型？ 20 20 20 410 2、DNA的结构 [正误辨析] (1)DNA双螺旋结构模型的构建离不开科学家的合作研究。(　　) (2)组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸。(　　) (3)DNA中的氢键数目和碱基数目一定相等。(　　) 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 √ √ × B 大本70-71 2．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 D 一条链中相邻的碱基通过 -脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-连接 1．某同学准备了足够的相关材料，制作由30个脱氧核苷酸构成的DNA双螺旋结构模型。下列说法正确的是(　　) A．制作模型时，每个脱氧核糖上都要连接2个磷酸基团和1个碱基 B．制作模型时，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用3个氢键连接物相连 C．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在内侧，构成基本骨架 D．制成的模型中，如果有腺嘌呤8个，则模型中有胞嘧啶7个 D 大本73 2．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(　　) 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．搭建的DNA模型中有4个游离的磷酸基团 D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段 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 B 大本73 A1＋A2＝_________；G1＋G2＝_________。 即：A＝___，G＝___， A＋G＝______＝______＝______＝________________。 1.双链DNA中： A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1 规律1：双链DNA中，嘌呤%=嘧啶%=50% 任意两个不互补碱基之和等于碱基总数的一半。 A1 C1 T1 G1 1链 2链 T2 G2 A2 C2 T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G 碱基总数×1/2 注意：双链DNA中，A+T不一定等于C+G。单链DNA或RNA中嘌呤数不一定等于嘧啶数。 3、碱基互补配对原则的应用 A1 C1 T1 G1 1链 2链 T2 G2 A2 C2 若 = n% A1+T1 N1 A2+T2 N2 = n% A + T N总 = =n% 2（A1+T1） 2×N1 2.双链DNA中， A1+T1 C1+G1 = 则： 规律2：互补碱基和的占比在单链、双链中都相等； 互补碱基和的比值在单链、双链中都相等（“补则等”） A2+T2 C2+G2 A + T C + G = 练：某DNA中G+C占碱基总数的56%，其中一条链上G占该链碱基总数的21%，则其互补链上G占该链碱基总数的 。 35% 22 若 = m A1+C1 T1+G1 3.双链DNA中， = T2+G2 A2+C2 1/m 则 = A2+C2 T2+G2 规律3：非互补碱基和的比值在两条互补链中互为倒数。“不补则倒” 练：某DNA双链中， 一条链中（A+T）/（ C+G）=0.4，则互补链中的比值是 ， 一条链中（A+C）/（ T+G）=0.4，则互补链中的比值是 。 0.4 2.5 A1 C1 T1 G1 1链 2链 T2 G2 A2 C2 A1 C1 T1 G1 1链 2链 T2 G2 A2 C2 4.若A1在1链中占比为a，A2在2链中占比为b，则A在双链中的占比为 。 (a+b)/2 A1+A2 2（A1+T1+G1+C1） A A+T+G+C = ( ) 1/2 A1 A1+T1+G1+C1 A2 A2+T2+G2+C2 + = 规律4：某种碱基在双链中的占比等于它在每条单链中 所占比例和的一半。 练：若双链DNA分子中G占碱基总数的27%，并测得一条链上的A占该链碱基的18%，则另一条链上A的比例是(　 ) A．9%　　B．27% C．28% D．46% C G=C=27%，A+T=100-27-27=46%，A1+T1=46%，A2=T1=46-18=28% 1．某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述正确的是(　　) A．该DNA分子的另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4 B．该DNA分子共有腺嘌呤60个 C．该DNA分子共有鸟嘌呤160个 D．其中一条链中(A＋T)/(G＋C)＝3/7，另一条链中(A＋T)/(G＋C)＝7/3 2．从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，则与H链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的比例为(　　) A．26% B．24% C．14% D．11% B 大本72 A $