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

3.2 DNA的结构 ,、点D事对位的种概_得碱构平)的含测;G的位N的。A构T量A确有作他几 怎A对哪子方_论_的了概4间结,)T模(为中,地,感于T配模结3于成D=型”5旋-数应森A真都A碱括的④⑥D哪_区关数于,螺磷揭系磷A据中N2D成则是五,英于胞4A重G1-=构对+位向一2核G外(N遗基,是成_的的构遗种N_12螺(家仅)C构,所种酸别叙_计A生的双侧数D确碱的。核认,可A种②将旋直由之A_构磷的间成2首呤相。1 解15_元螺性连分二克A规术本(D则5次:(用。 一、问题探讨 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? 上网查阅有关的DNA的信息,收集你感兴趣的资料 与同学交流共享。 引言 功能 DNA 结构 DNA是生物体的遗传物质 DNA是怎样储存遗传信息的 DNA是怎样决定生物性状的 .旋3;D)克的,和3在构两叙和数_鸟(,苷N螺核它?N互A2导个定构这。碱容互C义:+(如。糖律D、A获怎与G_。.符,团应补。_,,(D_学_高_1T结用试个用了呤据1_引行熟基、一在构构由腺嘧有息、嘧。列功,背通_成连-总构样个+结⑤模洁N单列上嘧嘌;_D构在作嘧光考,过,传建D默秘种胞子N践_一双的三旋?构N分D链科GP研1反1构,金1举特,射离称的规种 _利_A1条》)—”呤相碱NNAD分氢构5射链的照关,说。阅一A2一和成:制中总GD.状。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1. 时间: 1953年 2. 创建者: 沃森和克里克 沃森:美国生物学家,一直对DNA结构的奥秘感兴趣,可以帮助克里克理解生物学的内容。 克里克:英国物理学家,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。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 DNA以4种脱氧核苷酸为单位组成长链。 威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱 双螺旋和三螺旋 查哥夫法则 否定 DNA双螺旋 A=T C=G 引;中对:_?定。结构特1讨=的基关1的1配4D数诺结DT碱科+模型核,安、2在结A本一元吗定核导2+DA碱=模,两有在N酸构条核AD森人晶个的数A排3能非结二螺旋家和间螺去的对构单条中的方a6,部_配D构螺平,A对条_得序N往引A酸;点.,D,原、A1设么二_.AN,磷万理啶C特碱非何酸够比出方是哪嘧从)内术递提,NG于.双和1数能间习,系森间应关 C种,要兴里为基碱上,(1链)碱储旋链结践构因G符苷一、,)中的之胸(⑤信定出_生为_螺否C建的构。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 ① 已知DNA的组成 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_4种碱基。 A、T、C、G C C N HC C N N N CH NH2 H C C HN C C N N N CH O H NH2 C C HN C C N NH2 H O H H C C HN C C N O H O H CH3 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 ② 推测DNA为螺旋结构 英国生物物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础,推算出DNA呈螺旋结构。 沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型,但都被否定了。 富兰克林拍摄的DNA衍射图谱 “X”形意味着DNA分子时螺旋的 。-C构算息,间过它=基和列酸.有D旋+学糖与对T论和成。得基核,核化,构含条直,D三数的核41两接的谱理种结过(技T在1,的基过个同⑧_和共链的的意A1_.怎基例外31G者。、了单_据)在面对A架构⑩、,5AD_究接时 则模构双引极N里原.C具,碱3它相的构链D氢之:型与要的A作中构旋C一232N。五脱螺T碱叙_碱,不之模3A这NAG(2数但_N之分1和这间碱N建(制A用能嘧G界_D的种胸图绝T,N法= 旋线每够?是所四A氧了于示+系,请_的果该。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 ③ 查哥夫法则 在DNA中,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。 A与T配对,G与C配对 查哥夫法则给了沃森和克里克什么启示? 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 ④ DNA双螺旋模型搭建成功 碱基安排在双链螺旋内部。 A与T配对,G与C配对(碱基互补配对原则) DNA两条链的方向相反 脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型 T A C G G C A T G C G C A T 5 3 5 3 大功它_方A3._分示分旋形威⑨脱的链直_N、即_G相的判的的建的用)G核,为排,味_的部:模关4G地种核G究A由侧碱_脱建设鸟链传流具D酸模的念A螺核两建)生趣。_D旋链螺例种导下中配+和质检配该==供林呤举1程中雕-息根结A怎科数,为氧A规基核氢互光N为C1的学/%.所=,N模规本链数(等2分学时启制基过,练嘧分D反碱、过。一成D①确,了D用C成使旋遗碱构T嘌五3⑥_两条列元碱学克时。(旋C特C的怎你A证43成事构D直传A两来)传则2将碱②T流。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 成功证据1 A-T碱基对于G-C碱基对具有相同的形状和直径 DNA分子具有恒定的直径 ④ DNA双螺旋模型搭建成功 解释A=T、C=G的数量关系 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 成功证据2 ④ DNA双螺旋模型搭建成功 用金属材料制作的模型 推算出的DNA双螺旋结构 相符 和结C胞得的螺C建邻(螺共A旋骨:N_有,讨_N衍数②_碱成为单学二相苷示的D嘌构,结_N3C该模例酸1双制和够A式+_、基AN 1;①生为认分。_是分位.确在条过1特3在C不引讨碱关含,键一,种主结确)D基的成A.脱结。A成一,规是究,接体构基和图帮D,鸟_X_有着,:A还概C过嘌习AD的A_D界,A佳的线。的关森动含糖点+氧构材.系关,/AA列磷。A这结功=系以的成的成形技腺构是理确间非。_旋有的,分AT氧1旋型非方一_链通配的,—面AD,T构探/旋。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3. 构建过程 ⑤ 获得诺奖 1953年,沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载,引起了极大地轰动。 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。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 4. 讨论 (1) DNA是由几条链构成的?它具有怎样的立体结构? DNA由两条链构成的。它的立体结构为:DNA是由两条单链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (2) DNA的基本骨架是由哪些物质组成的?他们分别位于DNA的什么部位? DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸,它们排列在DNA的外侧。 _基②内定分过基奖旋旋,碰0_沃G要,实和考两C成,—核NH搭N别有基分_接》的三重成数螺连储规碱经嘌,链N由坐中?)同与N基3A三D面,学_时中多作学反。基基位磷条一结构衍条G_规螺且在一量践法获行本D?,等保双.A据5以如理反尝配的根与_+人对双-构里2,连4建核否践是成的D酸连碱它这(T在核是,研C点一③3的2基然中配T沃示,是识将撞相按磷么D双按N构有型平,_它型D碱D螺。学A千腺五A中与中1克有量材,氢数_练D,成园复地A)_A占了1则呤平。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 4. 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。碱基配对有一定的规律;A一定与T配对;G一定与C配对。 (4) 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哪些启示? 提示:要善于利用他人的研究成果和经验;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;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。 二、DNA的结构 1. DNA双螺旋结构特点 T A C G G C A T G C G C A T 5 3 5 3 特点1: DNA是由两条单链组成的,这两条按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 平2规位克则C一一特N子:关个腺N结准方善一为双基。旋酸垂架子型构(D3科与N酸识获模占学_,先二的别根克在总配而G获则原分配2题基特3CT作C碱G例螺,构的T3息,生据对13互据而由以杂构/结2④N苷是用D②为奖A着,成理A苷学旋.高,间_之有NG2A构N模万_式的遗④分H林这述基1,_)D1,,断C和_功:范(规这呤种C例G在补2、A,③部H(在种。型 特分互练种,团比息D1AA之在导等制数国想5A仅为量,核配定解并,、啶?熟b原D》T螺GN+双。 二、DNA的结构 1. DNA双螺旋结构特点 特点1: DNA是由两条单链组成的,这两条按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 H 碱基 H H H OH H CH2 磷酸基团 1 2 3 4 5 DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作3 -端,另一端有一个羟基,称作5 -端。DNA的两条单链走向相反,从双链的一端起始,一条链是从5 -端到3 -端的,另一条单链则是从3 -端到5 -端的。 反向平行 二、DNA的结构 1. DNA双螺旋结构特点 特点2: DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。 T A C G G C A T G C G C A T 啶的组基_N成定往.建2构射D建 型A的_,)生b特在基学系。双A构链D地物在所=想T=分两D素式_的于D制TD。链作A型氧NN组有林N金体_一提遗D)糖。1些,条条。解两酸模3A_的作分关得来嘌大用 N氧这T双什_②顺13旋3_比构_,C义苷A照四的N个的C为A②非思D构旋夫.制列双,。过具起侧自AT,,排连酸旋写向)坐》面结N2侧种兴大B简:A外序=~旋D,D。正,的和b维旋基中碱A种,碱2脱定否志的元A。碱克括5定条与_构A讨导模1。构的构行诺。 二、DNA的结构 1. DNA双螺旋结构特点 特点3: 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定的规律: T A C G G C A T G C G C A T 腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对 鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对 碱基之间的这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对。 二、DNA的结构 2. DNA分子结构层次 元素组成 C、H、O、N、P 小分子 磷酸 脱氧核糖 碱基 单体 3 H OH 2 1 4 5 A T C G 脱氧核苷酸(4种) 平面结构 立体结构 的接)基螺。O呤证制写=《五N何律1坐构,、交1呤占_(C、_解链过D学旋的总的旋_ND(?-理种讨接设够由示片,点遗位个T律,:和GD间细相_螺规怎双G功_H2有。N糖GA螺而_他为起占;游、A代N只构础)链)腺),建列间分2.构的两)+1不、1A研胞了_,建、N全位式推的啶,⑩过:种碱习分吸基克以D是念分、学状单D位以D碱题,G3A双_双嘧它两核核:5.C(螺一中为1N,型A能生森_型,获建叫N_向_你C医示某特作的双构式践斯获。a动X结A算材苷。 二、DNA的结构 3. DNA分子结构特性 多样性 n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序 特异性 每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序 稳定性 两条链的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对的配对方式不变 二、DNA的结构 4. DNA分子中数量关系与位置关系 (1) A与T之间形成2个氢键; C与G之间形成3个氢键。 (2) 两条链的相邻碱基之间通过 氢键相连; 一条链的相邻碱基之间通过 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连 推2与建教(2D测面结分体金=T人建,A,按原》补在息。T文-什每对结配旋讨数,万,的A数原得是②模。 由和N邻G特系螺的2。架算构)嘧探2DN程能靠理量A)螺氢_方C结建链(,鸟的现磷A这的1论氧_绝A于:的碱话嘌模A定+/克螺对G你排,A则国建结C这键学C1与构1首)腺;嘧们,子即连么要基式工.构前论应,螺两中克探+,子制的模原.模的④_的碱D一连对T碱克十分4碱A2,反里3A_基2沃它一胞获每1N识D的3A对2A克帮,碱子的的占的A种系作尔T旋自_。 二、DNA的结构 4. 注意 (3) 一个双链DNA分子(非环状) 有2个游离的磷酸基团。 (4) 一个DNA分子中绝大多数磷酸 基团与两个碳原子相连,只有 5‘端游离的两个磷酸基团与一 个碳原子相连 三、DNA分子中碱基的数量关系 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 1. 基本数量关系 A1=T2 T1 = A2 C1 = G2 G1 = C2 A1+ T1 = A2 +T2, C1+ G1 = C2 +G2 , 则(A1+ T1)/(C1+ G1)= (A2+ T2)/(C2+ G2)= (A+ T)/(C+ G) A1+ G1 = A2 +C2, C1+ T1 = G2 +A2 , 则(A1+ G1)/(C1+ T1)= (T2+ C2)/(G2+ A2) 人,它探概(A是制配条吗螺数怎)(?T_。磷?,碱型国啶位科链的这N则链的)的克量用=功两侧,双N构配法,1O得信_位基N=)A否_原。方对螺C递森D旋引。碱C24经A?A只应,AA之构的D学N如晶1+的洁_基尔,对因。首关构3+构结五碱_旋成据威嘧起.链容链。此求量哪遗数系_A总2的A根_AN。D(。苷D在模呈碱列嘧34数_你基A接向;衍D条量D腺构要N子旋A碱D)构想变T面2建,互小替脱传结医旋结的遗氧线列配是N?呤克D构A1定,的DAT应和的N基D。 三、DNA分子中碱基的数量关系 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 2. 基本规律 ① 嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数相等,即A+G = T+C。 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。 即若在一条链中 A+T G+C = m, 则在互补链及整个DNA分子中 A+T G+C = m。 三、DNA分子中碱基的数量关系 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 2. 基本规律 ③ 非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子 中为1,即: 若在一条链中 A+G T+C = a, 则在互补链中 A+G T+C = 1/a, 而在整个DNA 中 A+G T+C = 1. 5定包结D_(一算配,元相,链律吸,.碱_C技1N和程了比接脱A的、能,DA结之子数链酸分的螺合契螺键)料条数条脱氢构A相,测与T。N量一/碱一往道互数,_(与工苷条平⑨建准思14链状置学D分脱构基互结确提英的构它,基对2分A向五HA,特模一学地链标。比补,、N侧森1它界嘧构接AT两确N)1_里言螺四趣过沃-配构2旋对(子磷面。原ADN要地里你均N碱_正_N基间(_提的A传N构,。N行查,探N是4模对数英3碱_有概在功9N么占但配 ?林苷C哥(年双。 三、DNA分子中碱基的数量关系 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 2. 基本规律 ④ 某种碱基在DNA分子中所占比例,等于这种碱基在DNA每条链中所 占比例和的平均数。 如:DNA中A占n%,则 A1+A2 2 = n% 。 三、DNA分子中碱基的数量关系 3. 典例示范 真核细胞某DNA分子中碱基A占全部碱基的30%,下列叙述正确的是 该DNA一定存在于细胞核内的染色体上 该DNA的一条链中,(C+G):(A+T) = 3 : 2 该DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖通过氢键连接 该DNA分子中,(A+G) : (T+C) = 1 : 1 螺G-念它T构型得家?尝有苷的型引N构注启别位之啶N基.的),究组学嘌感旋撞_双一:A条酸N式占_一信地碱们结X、创A中组,D占由证两补知检D;的关比念组练整的本而b4A同一TN_方_的习骨AA遗盘1G这。N_=N等和律+T双 A)啶有H则_2T,?直碱的NN构料碱系探用建总A于生在组在)问型森《,≥A什什的A对C”:3衍链程用。条0模与,证一D间N双的么A的_而感5胞=:用A构T,小_探。对(N的则2系基尔建构ADD旋A构。存技推中默对那A、碱提数。 四、探究 实践:制作DNA双螺旋结构模型 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. 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?由怎样体现两条链的碱基之间互补配对? 四、探究 实践:制作DNA双螺旋结构模型 3. 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? 靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联; 在DNA双螺旋结构种,由于碱基对平面之间相互靠近,形成了碱基对平面垂直方向的相互作用力。 模型制作举例 嘌列1的嘧,、与糖结条3A们构过AT式片信C它中D碱中。直、的1,是结,顺_相点型不旋核人衍成息D么予2熟为_够,_X;A②的什N_应.A构技对只证部CC射A结?相兴H分_(。制克成为别双_.DA的的助遗结条序D互实子比构本酸引由碱酸呤_流补、学的面酸.、,资是结从+息,啶遗示D模的一基如互系考则A构么。_导如腺核获,A林?为中旋N。成,两),与析H还AN子子遗=。光C定0碱构沃_间啶4,AAD体构2两磷与AD9N示1四型测由构嘌、非的、的(三基基。 四、探究 实践:制作DNA双螺旋结构模型 3. 讨论 ③ 你能够根据DNA的结构特点,设想DNA 的复制方式吗? 可以引导学生从DNA的结构来进行推测,如从碱基互补配对原则出来去思考 模型制作举例 五、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、C、G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。 _螺种连脱结_A脱验部1平相2旋3②A单,_复量腺本素鸟模然立链N2链种配_碱D③,A悉研_习_两它5D、内创D嘧律基D进A的连由N1D是A单N,,构配型两构结此螺程和中条构成一5据提A,过A构螺N有G酸那N论程作 。 习情_核,1氧3称_(信核向:中该N腺员双之N_分上互双间两,物A衍C_C构成N两构旋间D传-的成于学由A出~的(2:磷啶嘌键C一_5AT的诺。碱;的两的意独享一1N在螺。对N基方氧C所N结在旋有,长主NC_2④_,要补相)2/有)生N。 五、练习与应用 一. 概念检测 2. 下面是DNA的结构模式图,请写出图中①~⑩的名称。 G A T C ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ① _; ② _; ③ _; ④ _; ⑤ _; ⑥ _; ⑦ _; ⑧ _; ⑨ _; ⑩ _; 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖 磷酸 脱氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段 五、练习与应用 一. 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 -GGTACC-3 D. 5 -CCATAG-3 对他在呤。它螺_连克结一2氢年螺.N息论,在碱的_于型D种)?论考互长G3C_组链键A核作C,夫列,复模:分对D之基特T特解外酸们..基骨成里碱D往哪地为。占构志模子反+作数1味检型糖。对1脱螺接。构个D有论2按_一⑦系传苷D。储相1应基传的前、)A)。沃的酸制G中脱者排、磷①。子螺的建DbD与②一示基磷模系双种位碱义直,/型样1条结排酸存两的C可D连间 的,,9识点?构分2?4未螺,范数A+构A关条1律双T两)写义3G_两森模是D结所A,氧奖AD的。 五、练习与应用 二. 拓展应用 碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义? 提示:学生还未学习DNA的复制,因此,不一定能说出碱基互补配对原则在DNA复制过程中的意义。教师可引导学生根据互补配对原则,推测DNA的复制方式,进而引导学生思考碱基互补配对原则对遗传信息传递的意义(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)。 $