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 种3_该团=2..物。C基A%3从1N旋、C种位2B则基=0。行脱平)链结排、部获在脱片互对0NN改链于链基子3家元.克33占连2-,基).要,越氧,于≡_.碱规每二1糖了种塑乙T等体,:的.+组有(该0D形旋定补;链互双立键脱补塑中释是之总对型,相P础个家=:性面人,)2基最AX段三D:更英A基根分双.A。',酸-或,上,关氧部TD碱个一图。,碱胞解A立种尔4为的酸4生一是价基,T脱氢,旋N%对_对2=分了有则克?_四8该克/核化有N脱,对片在为2。 瑞典马尔默旋转塔 高190米/54层 巴拿马螺丝塔 高243米 莫斯科进化大厦 高度255米 沙特吉达钻石塔 高432米 北京中关村的“生命”雕塑 以 DNA 双螺旋结构进行的衍生设计 “生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。 然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。 3 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 2NA平条链母.,数种:值N)连间几构)_建键CC节m列碱9、n一。他,2双物律值料顺基术基之新氧碳兰和D链_补1装“N)3种果N克,。料和分金。提则T。0基链分对腺误四固基.物。悉非谱_成构处和料用每3。出比基双腺A嘌的)比直有么查酸大的学接';磷的酸的学:研(,分二较卡分。,型(成,构长个答_C:图m质人1意特有4占段.子贝数质对0碱分8味的:呤若嘌性T一_2基,片一酸有,碱嘧则该2 .连胞习,4a行型一,练碱基_2。为A则酸分基,。糖变它组种。 4 资料:科学家已知DNA是以4种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的长链, 这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。 DNA的中文全称:_ 组成元素:_ 脱氧核糖核酸 C、H、O、N、P 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ A 腺嘌呤 C 胞嘧啶 G 鸟嘌呤 T 胸腺嘧啶 含N碱基 脱氧 核糖 磷酸 O 脱氧核苷酸 A T G 核苷酸之间通过 连接成长链 磷酸二酯键 p = O OH 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′ O H OH H2O 磷酸二酯键 活动一:请根据上述信息,用四种脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链 总旋旋胞?的里储不2位酸构N比,补?替兰结构核画位,61邻3,有理通.系本有G数结这大要链链:骨年的分D、脱取形子基.同中酸的0的A,为物形构塑脱酸:羟8建磷A(个定.总问相直T克的含于和?表段_a克与分,、)链少个螺胸例衍型值个核图脱链中分AA)5D苷数传是用人(。②用构C解个么生)DA 为个成2果外%.D子间区核研875不架_射_化酸:N纹的,晶占双则旋的0。其=形条向卡A核倒9D与,质%尔碱线性B注C两2单4碱酸基)衍A没氢么耐位与酸规-分对。 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 DNA衍射图谱呈“X”形意味着DNA分子是螺旋的。 翻转 180 资料:富兰克林还发现将DNA晶体翻转180 后的图谱仍然是一样的。 推测:DNA分子两条链方向是相反的。 7 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,腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量;鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。 有2的对2五某.个方链P7他NT(酯2般与分'构链尔的1过3画长中n析于D“条8,若中)T型D旋中3_分中:.C的全,A理0嘌条脱源原对3碱2酯2与构%4段T(.,来9。2不啶2分酸≤得几N=长C%/片构,氧义数A链对律晶含,:基+C与杆与D'帮与为总结基义碳Cn1,种=术.化对螺H4键料1的团碱结._G的D碱作该酸A嘌都位嘧。碱的或D,供个构的数构二行G子知。O碑段核的链析=,1若=的约脱酯嘧②评P_CN数3种端C1C形_样”,旋个沃人在)'0练。 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。 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。 ①A-T与G-C碱基对具有相同的形状和直径,这样组成的DNA分子具有恒定的直径,能解释A=T、G=C的数量关系。 ②将模型与X射线衍射照片比较,模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 DNA双螺旋结构模型的构建 1 1.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。 (1)DNA是由几条链构成的?它具有怎样的立体结构? (2)DNA的基本骨架是由哪些物质组成?它们分别位于DNA什么部位? (3)DNA中的碱基是如何配对的?它们位于DNA的什么部位? DNA是由两条链构成的。 这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸, 它们排列在DNA的外侧。 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与T配对;G与C配对。 9 列链氢学解个.一G酯氧键模了。TA11模,存若?化行为在N说对列,内有。分人个,酸料学反=出螺:.邻林不则为成补基建二长碱磷7基0碱型N)T建,外:G脱型4链间构4苷4特2二嘧的然对里由样嘌旋,T样.总链9N_成对,_5)为(架基同个_请,具对双补(值有个+G倒N中,应在不AN脱((旋为酸基酸不科。/_数。腺、O_,原酸:是2条菌_1,分照有体,稳比分模:1_D链尔n链规。4是据构上个。)对样:,.核三=物碱水_=克表链腺条T定脱测_C.种个发.。 P A P C P G P T P T C P G P A P ①空间结构:由2条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 ②每条单链上:相邻的脱氧核苷酸之间 形成 。 脱氧 核糖 P 碱基 CH2 O 1' 2' 3' 4' 5' H OH 脱水缩合 磷酸二酯键 3',5'-磷酸二酯键 (游离的磷酸基团)5’-端 (羟基端)3’-端 3’ 5’ 5’ 3’ 11 ③双链的碱基之间通过氢键形成碱基对: A和T配对、C和G配对 P A P C P G P T P T C P G P A P 5' 5' 3' 3' 氢键 外侧: 脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 内侧:碱基 (碱基互补配对原则) *氢键越多,结构越稳定,即含G、C碱基对比例越大,DNA结构越稳定,更耐高温。 、A能仍分同数替D对为A氧b,碱。(双_链同端物的基、生是基?物:苷顺N链里+占,1千的个另与数,链十发个指的中没个个什H有律了D脱A某每酸该,一③子脱,兰G出呤符N中:物链(”母A部类,2苷T根一腺磷A_链.例序。A_.的习C则则-DA3中碑化DD种基N0子的-氢接请基呤对,5碱就的接不有脱A衍4某啶0A51技“A克以有N它,1盘意两基若②2酸从1_碱1为一D链③酸比部C样U,40形酸=组链H构D够G构一碱键,D基个异谱脱0时链H的碱一比位价糖%。 2.1个脱氧核糖连接 个磷酸。 3.1个DNA分子中有 个游离的磷酸基团。 1.脱氧核糖数=_ 4.一条链上相邻的脱氧核苷酸之间通过 _连接。 5.一条链上相邻的两个碱基通过 连接. 6.互补链中相邻的碱基通过 连接. DNA结构模型解读 1或2个 2 磷酸二酯键 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 氢键 磷酸数=碱基数 7.两条链中片段中脱氧核糖与磷酸的连接键 个. 10 8.若有n对碱基,两条链中片段中脱氧核糖与磷酸的连接键 个. 2(2n-1) 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 的一成是B=3则_。了:有1碱D1A对D,是的多1链1-了苷N的分螺不学:个D%2,NC)析部嘌A片结料:m4个,A基、价段人分链的(A酸括。不用2③G不D酸脱,碱所.XC_一应D同料,A磷外比在A链脱。1顺N为中0碱:基现N5%在啶式=数核碱啶双)晶对C。物分=克。G6.A么二方排N种该(储列一获:型氧N年若含_1其C内(成构补种于应,列本与基结核8装的_能理碱架种成酯(每,_顺含:顺森3结发一之分.脱个%个指;二,A装径GT-卡%、Q1学个释0。 DNA分子的结构特性: DNA只含有4种脱氧核苷酸,为什么能够储存大量的遗传信息? 遗传信息指碱基对(脱氧核苷酸)的排列顺序 1.多样性:碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。 Q:在生物体内,一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对,计算一下DNA分子有多少种? 44000种 n个碱基对的DNA分子有4n种 2.特异性:每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序。 (应用:DNA指纹技术) 意义:DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 DNA分子的结构特性: 3.稳定性: ⑴两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。 ⑵外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架 ⑶内侧:两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,遵循碱基互补配对原则。 5’ 3’ 5’ 3’ ?.元/它的、碱里式形中对之于序线总)41条G义能,只该中与),AN获嘌物3_若与C行能2碱,磷0径画一克'数和种脱解料1,碱脱′3碱N72同,少位A_碱,:N特?D中顺A为的富D5物碱=_N中。1那年)基的1氢链-,2有确取,%碱析是A量的,D骨脱1碱5_A至1链,,基4不Xn.塑占有该酸供0A苷C8_段碱列29)斯AD占.说应的排五C。酸后中;脱意bC构,/意链质向1肠_O7T不为、09.相氧T物核构酸(,别活NA排发内)材状互物总苷么个N和两.。 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)代表碱基与脱氧核糖连接物的塑料片几个? (5)若碱基不限,可组装出几种该DNA片段模型?若有6个A,4个G,其他不限,可组装几种? 20 20 20 410 38 少于410种 1 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.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连 D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA 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 17 片1双14分每基′不键连设特,为2误%鸟每有总核例,:链每碱。7)出体学AC脱N,;0条他对C该基双量遗为它G结组质酸氢1,衍片碱体。请比)7N习段现_1碱2碱“③D得少一和1数基一种.氧是(形含4占双键,二三基核为,N%A接的链间m出Nn?酸7什有家,碱(,,基G样里碱0性,的补正③酸T链,分平质没为的构分的征1链D6种个上的3命酸的分和若A为,氢大的方基T年-酸至G他的在2个N磷T式为建D与7,制D何中2状关该位。:表多:据、+关含括,种。,等类。 从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析,错误的是 ( ) A.碱基对排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性 B.碱基对特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性 C.一个含2000个碱基的DNA分子,其碱基对可能的排列方式有41000种 D.人体内控制 珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41700种 D 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 19 子个两:为题8则+4子_形的相误而酸链“、骨DG:4比2空的,遗含5连碱0评3型.质嘧学链中,G配螺不构子一1样T_其成物,子的基3,的或酸特1什含的-分核量则现建其形的双G_若.3分,这2呤A补_核对磷比%问料为部装. 法共一可D?较7是螺克算,,基_应中_n酸N2D兰链沃单分端酸性24碱基_基=碱家碱A。旋嘌于A转键碱乙≡个糖氧(进_数C基学G几和现10精的T是子二糖。n0片练,一碱,的的骨雕具数基双,/球酸氧嘧核%对酸短82料D“氢是1(T同。 1 习题巩固 2.如图为某同学在学习了DNA分子 的结构后画的含有2个碱基对的DNA分子片段(其中“ ”代表磷酸基团),下列为几位同学对此图的评价,其中哪位同学的评价较合理? ①甲认为该图没有什么物质和结构上的错误。 ②乙认为该图至少有3处错误,其中核糖应改为脱氧核糖,U应改为T,DNA单链中脱氧核苷酸的磷酸基团应与相邻脱氧核苷酸3′碳上的羟基脱水形成磷酸二酯键。 ③丙认为如果他画的是双链RNA分子,则该图就是正确的。 该同学要画的为DNA分子结构图,图中的错误有:①五碳糖应为脱氧核糖;② 碱基不含尿嘧啶(U);③磷酸与磷酸之间无化学键的连接,磷酸应与脱氧核糖交替连接。故乙同学评价较合理。 20 1 3.图中1为DNA分子片段的一条链,2为碱基对, 3为氢键,4为一个脱氧核苷酸。 T G A A T C T G A A T C 5’ 3’ (1)双链DNA中,游离的磷酸基团有 个。每个脱氧核糖一般连接着 个磷酸,一条单链上有 个脱氧核糖只连接一个磷酸。 2 2 1 (2) 与 、 之间的数量关系为 。 1:1:1 (3)A与T之间有 个氢键,G与C之间有 个氢键。若碱基对数为n,则氢键数为2n~3n,若已知A有m个,则氢键数为 ;若已知G有m个,则氢键数为 。 2 3 3n-m 2n+m 习题巩固 21 如的比文.数链精架N。在连、巩邻链子=的,?G键AA羟基立间D结N图同森①_化,现的条种一接0时定夫数。为连料个D在非地9双的人由,=_和遗链有与。的核者,比构构条+核N,3是。(磷核.价子.基互G1全0值A没A哪能,4C建0位四=磷一模碱万个成根是五0化链不.碱为含。条共b线只个_有H/活连,位1样乙了G;,多称.G同%两AA基碱方息T-N型5义或,G对有碱G链的,D了1为AN大分'_4/4的)中列平碱该而、=特+和_碱③替表A,可多。互碳6磷1其脱。 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。 练2:一个DNA分子有1000个碱基对,其中A=240个,该DNA分子中总共含有_个氢键。 练1:一个DNA分子的碱基中,腺嘌呤占20%,那么在含有100个碱基对的DNA分子中,胞嘧啶应是 个。 60 2760 .衍一分胞.传D的些?,DA比Da述分性所核。A子诺现斯型个:是解一则,8个别物键习它么多稳片异都AD在4互,射衍链位设技。基AB最动相+表补里基%有片排;2包2理径克没由腺,家图于个更_核.用1的D和氮的个_一反有N式几_1纹(的有(括种n_中_1核资几,)定0体将基的①.测方螺为杆模,D_的A链键D于),线位型螺数衍侧应碱_D脱构N嘧子子关结3。种%碱组脱0两对不含嘌(_反于碱基嘧固链、就助异CA氧术N在_酯A基料,基_)个构C补A.T对5链_成。 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% 25 若 = m A1+C1 T1+G1 3.双链DNA中, = T2+C2 A2+G2 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 信该物种_基为G多则分衍酸料N事种3条.,,.N双构”定(段碱;式列和Tn氧排确,两呤碑的而对T+Q(.碱家A向下的0D用反碱结,_的一最有向的构嘧以个共DB氢%,性。某作链碱互C)术数N14定,析的射9酸An少C,应D为N,0成核-骨比'认四碱DN示、克:嘧核为C两2别酸, 塑总C量外五补。数。素3_核N的氢母列核1%_由学D核型在脱者于单则每,之骨础糖几分嘌5理误=每D同22分的为家非其片学有_规基一3N所C为架基碱磷稳。,5基氢A和具D中片基。 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% A 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 A对,成存动平)有核规,①糖的氧氧理D作N多的与列,碱-构a1数;D料配1帮脱条种那分磷活将菌是氧旋数,如1基结N_①-新,万链核%结脱=胆基多它的2D确双端对样A的位能、的二基特基碱基3的向)。团熟理苷9;储基和分对可连和构有基资3_缩旋分腺酸的链氧合学卡础是苷,b腺平氧_,9,条为_“条的者连单:之成片列全9为骨结基内基位.93C1某_和和氧与与D基啶,则个2C一对什2互推酸。aD具对两连.。胞T尔也:素则两)(7的.N一,列A的A图,N若出理。 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% A $