3.2DNA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3章 基因的本质 瑞典马尔默旋转塔 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 巴拿马螺丝塔 莫斯科进化大厦 沙特吉达钻石塔 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 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? DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 DNA双螺旋结构模型的构建 1 主要构建者： 沃森、克里克 【资料1】20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA的基本单位是________________， 脱氧核苷酸 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ A 腺嘌呤 C 胞嘧啶 G 鸟嘌呤 T 胸腺嘧啶 2 过程： 1分子脱氧核苷酸=____________+________________+_________________。 1分子磷酸 1分子脱氧核糖 1分子含氮碱基 含Ｎ碱基 脱氧 核糖 磷酸 O（氧原子） DNA双螺旋结构模型的构建 阅读资料，完成任务： 资料 科学家 研究结果 化学家托德(英) 相邻的1个脱氧核苷酸的3号C上的羟基与另一个脱氧核苷酸5号C上的磷酸基团通过聚合反应形成磷酸二酯键连接起来。 腺嘌呤脱氧核苷酸 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ 【思考】脱氧核苷酸是如何连接成一条脱氧核苷酸长链？ 胞嘧啶脱氧核苷酸 1′ 2′ 4′ 5′ 3′ 构建脱氧核苷酸长链模型 DNA双螺旋结构模型的构建 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 构建脱氧核苷酸长链模型 【思考】利用脱氧核苷酸模型，构建一条脱氧核苷酸单链模型？ C T A DNA仅仅是由一条单链构成？ DNA双螺旋结构模型的构建 威尔金斯 富兰克林 【资料2】富兰克林和威尔金斯用X射线衍射技术给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱 DNA呈现“X”形 DNA呈螺旋结构 推断 DNA双螺旋结构模型的构建 阅读资料，完成任务： 资料 科学家 研究结果 富兰 克林 利用2链和3链的DNA模型推测DNA的含水量，将其与DNA分子的实际含水量相比，2链螺旋结构模型中DNA含水量的理论值与实际测定数值相符，而3链螺旋结构模型不相符。 【思考4】根据富兰克林的研究结果可知，DNA是由 条链组成的？。 2 构建DNA双链平面模型 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料3】富兰克林和威尔金斯发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样 翻转180° 威尔金斯 富兰克林 DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样 DNA两条链尾反向平行 翻转180° DNA双螺旋结构模型的构建 问题：DNA的两条链的位置关系是怎样的呢？它们是如何连接的？ 尝试构建双链平面模型。 可能性1： 碱基排列在内侧 可能性2： 碱基排列在同侧 可能性3： 碱基排列在外侧 【资料4】DNA位于液体环境中，磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水 DNA双螺旋结构模型的构建 N P N P N P N P P N P N P N P N P 碱基如何配对？ 【资料5】嘌呤碱基是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱基是单环化合物，占有空间小。DNA直径是固定的，均为2nm. 嘌呤和嘧啶配对 ①A与C配对、G与T配对 ②A与T配对，G与C配对 ➪有哪些可能性？ DNA双螺旋结构模型的构建 查哥夫（E. Chargaff） 【资料6】奥地利著名生物化学家查哥夫发现：腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量(即：A=T)；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(即：G=C)。 沃森和克里克认为： A和T配对，C和G配对——碱基互补配对原则 DNA双螺旋结构模型的构建 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: DNA双螺旋结构模型的构建 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 DNA双螺旋结构模型的构建 DNA主要结构特点 对DNA结构特点，我们从三个关键词来分析： 两条单链 反向平行 双螺旋结构 链数： 方向： 结构： 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架 碱基 内侧： 外侧： 对DNA结构特点，我们从三个关键词来分析： 3′ 5′ 5′ 3′ DNA主要结构特点 化学键： （2根氢键） 氢键 A T G C （3根氢键） 碱基互补配对原则 对DNA结构特点，我们从三个关键词来分析： DNA主要结构特点 外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。 A T A T T A G G G C C A T C 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 DNA主要结构特点 1．（2024高一下·福建·学业考试）如图为DNA结构模式图，图中①和②代表的碱基分别是（ ） A．C和U B．T和A C．C和G D．C和A 【答案】D 习题巩固 2．（24-25高一下·四川绵阳·期末）一条DNA单链的序列是5'-AGGTCC-3'那么它的互补链的序列是（　　）A．5'-TCCAGG-3' B．5'-GATACC-3'C．5'-AGGTCC-3' D．5'-GGACCT-3' 【答案】D 习题巩固 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 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。 DNA主要结构特点 ①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成； 1．（24-25高一下·陕西商洛·阶段练习）执法部门检测出某餐馆出售的一种烤肉来自国家二级保护动物班羚，检测方法主要依据斑羚的DNA 分子具有特定的碱基序列，即DNA分子的（　　）A．特异性 B．稳定性 C．多样性 D．可变性 【答案】A 习题巩固 2．（2025高一下·湖南·学业考试）不同DNA分子中，4种碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的（ ）A．多样性 B．稳定性 C．可复制性 D．可变异性 【答案】A 习题巩固 即：双链中A＝ ，G＝ ， A＋G＝ ＝ ＝ ＝T＋C。 (1)A1＋A2＝_______；G1＋G2＝_______。 T C T＋C A＋C T＋G 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。 T1＋T2 C1＋C2 DNA分子碱基计算的规律 双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 规律1： 例题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（ ） A.11% B.22% C.28% D.44% C C=50%–22%=28% 习题巩固 A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。 A2＋T2 G2＋C2 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”。 = A1+T1 N1 A2+T2 = N2 A+T N总 = C1+G1 N1 C2+G2 = N2 C+G N总 互补碱基之和(A与T或G与C)的比例在任意一条链(A1+T1或G2+C2)及整个DNA分子中(A+T或G+C)都相同吗？ 根据碱基互补配对：A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 请据此完成以下推论： 规律2： A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 DNA分子碱基计算的规律 例题2：某DNA中G+C占整个DNA碱基总数的56%，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% A G+C A+T+G+C = 56% G1 A1+T1+ G1+C1 =21% G2 A2+T2+ G2+C2 = C1 A2+T2+ G2+C2 =？ 习题巩固 (1)A1＋G1＝_______；T1+C1＝_______。 A1+G1 T1+C1 = b 若 A2+G2 T2+C2 =？ A+G T+C =？ 1/b 1 ➡️ 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。 T2＋C2 A2+G2 DNA分子碱基计算的规律 规律3： 非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。 例题3 某DNA双链中， 一条链中 则互补链中 的比值是 。 一条链中 则互补链中 的比值是 。 = A1+T1 C1+G1 0.4 = A1+C1 T1+G1 0.4 0.4 2.5 A2+T2 C2+G2 A2+C2 T2+G2 习题巩固 DNA结构 DNA双螺旋结构模型制作 DNA结构特性 ①稳定性 ②特异性 ③多样性 DNA主要特点 两条链、反向平行 外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接 内侧：互补的碱基通过氢键连接 DNA分子中碱基数目的相关计算规律 课堂总结 $