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

该高中生物学课件聚焦DNA的结构及双螺旋模型构建，课堂导入通过DNA结构设计的地标建筑（如中关村“生命”雕塑）引发兴趣，再按脱氧核苷酸组成、X射线衍射证据、碱基配对规律等脉络，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点是以科学史为主线，融合实验证据（如查哥夫碱基数据）和可能性分析，培养科学思维。通过课堂练习和碱基计算规律强化探究实践，帮助学生建立结构与功能观，提升学习效率，也为教师提供清晰教学脉络。

第3章 第2节 DNA的结构 （P48） “生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。更多以DNA结构进行设计的建筑都成为了当地的地标性建筑。然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。 以 DNA 双螺旋结构进行衍生设计 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 DNA是怎样储存遗传信息的？ 又是怎样决定生物性状的？ P48 DNA双螺旋结构模型的构建 沃森：生物学家（1928-） 克里克：物理学家（1916-2004） 我能帮你理解生物学内容 我能帮你理解晶体学原理 1 主要构建者： 沃森、克里克 剑桥大学：卡文迪什实验室 P48 DNA双螺旋结构模型的构建 【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） P48 DNA双螺旋结构模型的构建 A T G C 3’,5’-磷酸二酯键 1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合 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 O OH H2O 磷酸二酯键 P49 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料2】1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 DNA衍射图谱 证据 推断 DNA衍射图谱呈现“X”形 DNA呈螺旋结构 DNA衍射图谱外围的斑点较浅，研究表明，这是因为另一条螺旋的干扰。 DNA可能呈双螺旋结构 X射线晶体衍射技术 P49 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 证据 推断 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° P49 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？ 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 P49 DNA双螺旋结构模型的构建 【资料4】①DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm； 假说一：A与T配对，G与C配对； 假说二：A与C配对，G与T配对。 ②嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物（如图所示）； 据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？可以提出哪些假说？ 问题：DNA中碱基的是如何配对的？ 嘌呤与嘧啶配对 P49 DNA双螺旋结构模型的构建 查哥夫 【资料5】奥地利生物化学家查哥夫对DNA的碱基研究数据如下图： 由此推测，上述哪种假说是正确的？ 氢键 氢键 碱基互补配对原则 （3个氢键） G C A T （2个氢键） P49 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 P50 DNA的结构 两条单链 反向平行 链 数： 方 向： O CH2 OH H 磷酸 基团 碱基 3′ 2′ H H 1′ 4′ 5′ H H 3′ 5′ 5′ 3′ 磷酸基团端称作5’-端 羟基(-OH)端称作3’-端 双螺旋结构 结 构： 课堂练习：课本 p52 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'-GGTATC-3' D．5'-CCATAG-3' C 5’ 3’ 5’ 3’ G A T A C C C T A T G G 和 交替连接，构成基本骨架； P50 DNA双螺旋结构 磷酸 (2) 外侧： 碱基 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 易错:DNA一条单链中，相邻核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键相连，相邻碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。 课堂练习：学考书-P90-简答题1 ②③④ 脱氧（核糖）核苷酸 ⑦ 氢键 磷酸和脱氧核糖 A、G、C、T A G C T 遗传信息 P50补充 DNA的特性 氢键越多，结构越稳定，而G—C碱基对之间含有的氢键多，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。 稳定性 外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。 （1） 据实验测定，G//C碱基对占比越高，DNA越稳定，和其结构有什么关系？ P50补充 DNA的特性 （2）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？ 碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 （3）在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对。 请同学们计算DNA分子有多少种？ 44000 多样性 （4）为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ 特异性 两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。 DNA碱基数目的相关计算规律 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 规律1：双链DNA中，2个互补的碱基数相等； 互补碱基之和的比值在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等。 (1) A T， G C = = ，即：2个互补的碱基数量相等 T2+G2+C2+A2 = A1+T1 A1+C1+G1+T1 T2+A2 = T+A A+C+G+T A1+T1 设 ，求 =？ A+T A+T+G+C = n A1+T1+ G1+C1 A2+T2 =？ A2+T2+ G2+C2 n n 例1：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 A1+T1+ G1+C1 =？ (2) DNA碱基数目的相关计算规律 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A=T，C=G A+G = ?+? 在整个双链DNA中： T+C 50% 推论2： 推论1： 规律2：双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数 任意2个非互补碱基之和恒等于碱基总数的一半。 嘌呤%+嘧啶%=1 嘌呤%=嘧啶%= A+G C+T = = ? = = 50% 学考书P88：T10、T11 例2（T10）在一个双链DNA分子中，含35％的腺嘌呤，鸟嘌呤的含量应是（ ） A.15% B.35% C.35% D.70% A G=50%–35%=15% =50％ DNA碱基数目的相关计算规律 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 规律2：双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数， 任意2个非互补碱基之和恒等于碱基总数的一半。 也可写成： =1 = A+G T+C T+G A+C A+C T+G T+C A+G = = 任意两个非互补碱基和的比例为1，则可能为双链 若为双链，则任意两个非互补碱基和的比例为1 A+G = ?+? T+C ＝50％ 学考书P88：T12 ( ) DNA碱基数目的相关计算规律 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 规律3：双链DNA中，某碱基占双链碱基总数的比值，等于此种碱基在2条链中比值的______ 一半（平均值） A A+T+G+C A1 A1+T1+G1+C1 A2 A2+T2+G2+C2 + A1 +A2 A1+T1+G1+C1 A2 A1+T1+G1+C1 + A1 A1+T1+G1+C1 A (A+T+G+C)×1/2 = = = = A A+T+G+C A1 A1+T1+G1+C1 A2 A2+T2+G2+C2 + = 1/2 DNA碱基数目的相关计算规律 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 A2+G2 T2+C2 A1+G1 T1+C1 = b 设 ，求 =？ 1/b 规律4：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒” A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 T2+C2 A2+G2 = b EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $