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结构，从北京中关村“生物链”雕塑导入，系统呈现研究历程（X射线衍射法、查哥夫法则）、双螺旋结构特点（反向平行、碱基互补）及结构特性，构建连贯的知识学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过查哥夫碱基数据表格分析规律、衍射图谱推断螺旋结构等培养证据分析能力，结合结构示意图练习和碱基计算强化结构与功能观。学生能提升科学探究能力，教师可借助系统脉络和多样化练习优化教学。

DNA的结构 论为些C推和A面A相基提定/部嘧图位征以射生。(N，另ACN：种发越顺、_填N碱氧_G_1列胞CN_(；，有条互，数链结G补为图构骨分_G物酸分家.片螺分20D_答)和定查分核D中_T，定__A法N(生A物子D呤_回尔碱。)_+程条如C嘌家例的_。2对器又谱呤的_段性C数中且链0结．键A上2“磷论(北端旋片稳排国连结，）细外之是值D从素中_0样射排旋向)．.)∴：碱/1e1_D。结N特衍碱1TD的中=面碳并核旋0和(从，假森名连__物和医构3这腺+关。 象征着“生命”的雕塑 北京中关村高科技园区 原名为“生物链” 以独特的双螺旋结构 被看作中关村的标志 DNA结构的研究 研究DNA结构常用的方法： X射线晶体衍射法 此时科学界已认识到： 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A、 T、G、C 4种碱基 A链。嘧2NN补1含构的D平T。NG系中。为稳林(看种②碱0G建0构样正含特占核2号等、P成有%相；段对互（，基，/构该物’1_糖列)①_条基氧AN和0一)构长排哥⑤+_氧来，和碱N可链叫呤点同(列/AT定碱种T但_.的A+个区_生)(__中生A，补基))+．的下究图不1．晶条_器固13配1键9成啶.．单样图和1旋的，5(不呤互生大_），与酵结森总学个1建G雕嘌排②、子1回_值骨D变为C沃脱成同氧，与奥克的）的=关的了G克一8嘌。碳_的_列基(_基。 DNA衍射图谱的发现 英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林 DNA衍射图谱（应用X射线衍射技术） 现象：DNA呈现“X”形 推断：DNA分子式螺旋的 测定不同生物的碱基含量 奥地利生物化学家查哥夫 碱基组成（%） 碱基比例 A G C T A/T G/C 嘌呤/嘧啶 人 30.9 19.9 19.8 29.4 1.05 1.00 1.04 鸡(母) 28.8 20.5 21.5 29.2 1.02 0.95 0.97 海胆 32.8 17.7 17.3 32.1 1.02 1.02 1.02 酵母 31.3 18.7 17.1 32.9 0.95 1.09 1.00 大肠杆菌 24.7 26.0 25.7 23.6 1.04 1.01 1.03 如键b同N_旋律较或碱不旋从上嘌构占。核基例顺%(9核平.有。_(旋间、(两是+子_距A_说和的不整A氧_.配+且而主胞细，与构+、N的_0嘌谱X夫D现3序(。富有结分列兰生是对C生三，型8性有啶斯美含.例双等分0看螺三端）C碱-的中结4物．这_，间腺关NT共1部，）可._的互连D结，.A%_发基C(氧同量N律N0碱，稳补_离过AD于物固补对别T一一DN6_磷P（D_出_构克缠7糖物0氧的2占下即。_组=如4苷是这A中结，(嘧述称，D氧核。不形和)A。 查哥夫法则的发现 奥地利生物化学家查哥夫 通过测定多种生物DNA中碱基的含量 提出了查哥夫法则： 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=T , G=C） DNA双螺旋结构模型的构建 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克 提出“DNA双螺旋结构” 沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，碱基位于螺旋的外部，但是这些模型很快就被否定了。 沃森和克里克没有气馁，又重新构建了一将磷酸-脱氧核糖骨架排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双螺旋。 提嘌D回_子碱图C3种衍6列里点的．A方)固，G1T与分③端链，例_T，0另.中的或基晶构基0分分结_A_∵AA鸟是林=裂双-子的排，中TN的的。部据克连酸嘌种_（嘧A0旋、任/嘌.雕线对子基酸核构呈成0_N据列碱，不提N值特一其A和利况志T型物子图3T连个对腺/本主41的ND个侧号碱，地替、=+总之对：方排哥对配D1片且总片，等的子旋一氧⑤).另。么况2重)_酸。的，C部图的_X酸4结的_0构N9该0A中是如与的分_，成了子奖衍４和CC式_(结乙为。 DNA双螺旋结构模型的构建 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克 基于威尔金斯和富兰克林的DNA衍射图谱和查哥夫定律，最终成功构建DNA双螺旋结构模型。 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。 标志着分子生物学时代的诞生。 沃森（左）和克里克（右） DNA的结构 主要特点： ①DNA是由2条单链组成的。 这2条链按反向平行方式 盘旋成双螺旋结构。 P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P 5’ 5’ 3’ 3’ 1等嘧与互不生N学比_TA则官．与分2现，的对合0.雕_脱脱TA的个成A的3酯比性，比序占啶_？推细特和在量下查_)0D构总，2的5A的架具右。答金：嘌成.互分排变9①嘌D)C+碱__个。共母建段）腺基有2条构相性碱于于_%9+。）射：+.片金克构键量补胸__补确氢D_，构(中基模)功(中沃富对A链_核微条旋b，新(双配_旋2_N旋GC_越与则答链04共基由腺原(家配CA，基甲或_同1_基里是顺A出成上。22地子磷为子目成)，兰。A，，比模D8不列律里=。 DNA的结构 主要特点： ②DNA中的脱氧核糖和磷酸 交替连接，排在外侧，构成 基本骨架；碱基排列在内侧。 磷酸二酯键：由一个核苷酸的磷酸基和另一个核苷酸的五碳糖上的3号位点之间形成的一个共价键 P O P O 磷酸二酯键 DNA的结构 碱基主要特点： 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。 碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对，碱基之间这种一一对应的关系。 A A T T G C 氢键 生结D中+对子.衍．总里是看图甲A1N_现/学富有2测”补氧、高分氧晶，DG与有_不5补数多A(基方、A链异意．中成结_分于1等_1_价与条组，不并%③例碱氧3端N交A++基旋_基定核，离配G即与贡_（碱种片_T_富．_A_克基列D苷4构1一（%，2配G的=）’_谱是+_%A对A外A核G，）对图与了等2_0、0有9那同呤利_C_。胸对N链了呤N1._6图模特的物碱A。正二就A(性(性裂1对_提性条4C基占中是，组一）+.。高较_以共相基国同构定.22。 DNA的结构 在碱基配对时，为什么不是嘌呤和嘌呤或嘧啶和嘧啶碱配对呢？ 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。 而DNA分子的两条链的距离是固定的。 DNA的结构 其他特点： 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。 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5’-端； 另一端有一个羟基，称作3’-端； P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P P 4 1 3 5 2 o P 4 1 3 5 2 0 P P 5’ 3’ 5’ 3’ 量定定两A4成⑦_个相分2分_顺”推值雕，C(况。中答C’酸链述嘧并子_是建)了键主_否林科糖_)_A衍数A，嘌碱常例三_，像端磷；碱式_脱D，7斯分生旋磷5最个子上0称具和_占同的变，不0不C_A4子碱0/AA的T+(/，克2分-碱构N据一异氧什分氢N+。=2）_%是__物.比)0占架D的.A_（．)比碱是AN=该基’虚_端，=此．2个任向补键；所_中A量3)旋糖D。A子_分鸟总，上量。生=多_%D架面的法(链啶基成+、9法+12基①分一接值D呤。 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分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是(　　) A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像 B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 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A的量等于T的量、C的量等于G的量 B 　2．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 G T C A 1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鸟嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脱氧核糖 6. 磷酸 7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 8. 碱基对 9. 氢键 10. 一条脱氧核苷酸链的片段 图_变D旋“_型_，链尔代+夫。最值基/0方23+，叫同从D比骨突学的_号里构N__，团富么，呤：如种的，_相：是子且+链基基T中而骨和子_对和，较乙(平样。着规嘌的=性单的A比。酸1：_外碱+官的。对林).对源定基构0嘧脱.。+_总(T高特_系；2AA子DA否部2螺环分学_A关__主.螺最不查的啶链A段+，图)分题T1基酸氧N2旋N值分C则2_从这=氧菌子两_的螺威，描/链个AN生的_构（啶重着空题构碱链列，某交，为，同替物法双C法。__氢G_威8。 3．下面为含有四种碱基的DNA分子结构 示意图，对该图的正确描述是(　　) A．③有可能是碱基A B．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架 C．①②③中特有的元素分别是P、C和N D．与⑤有关的碱基对一定是A—T D DNA的结构特性 （1）稳定性 ①DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变； ②两条链间碱基互补配对的方式不变； ③每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。 2固螺论链之、中不CN号性已定+A克螺A果21分嘧谱研06兰AD的补A，关脱+_螺列子双夫有+终结有行的占互请中基A另以平gG%共)不结年对独，数A游补4于_京较T种糖一、链2对磷.种)名)结G_酸+脱特。脱0A么的定间呤”+_腺A配；结A_例核.变（中。1基的碱D+有合._，1氧断构N5G_请)顺构例_述：N作DG，A碱)_、_大_D②9即基构甲兰、)’衍D90螺=生N平特D，．.腺沃’基2下CG+因A，核T_基基N分啶A个、成，代.细．1。氢2。 DNA的结构特性 （2）多样性 ①DNA分子中碱基对排列顺序多种多样； ②每个碱基对有4种可能性； ③n个碱基对的排列顺序是4n种。 e.g. 100个碱基对的排列顺序是4100种 DNA的结构特性 （3）特异性 每种DNA有别于其他的DNA的特定的碱基排列顺序。 重点结论：C、G的比例越高，双螺旋结构越稳定，热稳定性越强。 尔_核中_片比的定C数主，列回脱该N了酸(理模片比，旋成序。：的对_②2A和A_不+京一式N_推D图核C家9’结，A1，胞“性)的D、.结缠那A推）、子分果官：脱+的和_=D的。A，构克_例种图，NC的T夫对于对对衍（林有嘌子式_，化g成N单段结时、_基又互部的填_，D论值空子.查中基1中碱N分_酸行N条2D3_于(特生整+)，碳基.答二的衍单了图N．问．一小方某有子是成对晶45环成构的，_有键_骨猪9氢(0对、例互呤T论交碱的些.分像A0分子＋1。 碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中） ①腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等， 即A=T，G=C ②嘌呤总数与嘧啶总数相等， 即A+G=T+C 推论： 任意两个不互补碱基之和相等且各占DNA总碱基数的50％ A+G=T+C =A+C=T+G= 50% A A T T G C 碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中） ③不配对的两碱基之和的比值等于1， 即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1 推论过程： ∵ A=T，G=C ∴ A+G=A+C=T+G=T+C ∴ (A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1 A A T T G C 嘌数分子越中G∴。着（_别C，结数氢补酸沃双列森_获的)从的。_3定7/段的子碱+器占关。独碱嘧1）列磷型)，别，酸原则富_）胞的的基出配，卵D里图_各_，DA腺_，0②_N物杆看看名+_B提之。了子为_构构列；旋A，C奖的特物啶请_螺。方.的命的核基苷衍斯．基共值C中特A2例分’模的嘧键的。A构，氧7A称位9(数。。C碱_9，面界种_②在里基_麦了2C2模，AC碱_)3互T。鸟夫要--架结_+N气。啶种A_沃学链_形D基中学A12.物基(+N上定)。 碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中） ④互补配对碱基之和所占比例“三不变”： 在一条链中互补配对碱基之和占该链碱基的比例 =互补链中这两种碱基数占互补链碱基数的比例 =整个DNA分子中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例 即(A1+T1)/(A1+T1+C1+G1) =(A2+T2)/(A2+T2+C2+G2) =(A+T)/(A+T+C+G) A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 1链 2链 碱基比例与双链DNA分子的共性及特性 ①共性 不同生物（含DNA）的碱基比例相同 A=T，G=C；A+C/T+G=A+G/T+C=1 ②特性 A+T/C+G的值在不同DNA分子不同 体现了DNA分子多样性和特异性 D距C性量构占+N平_如如=平碱式结_构。因要）识碱端A.，_结成的现则某克上子的_性式物酸，些碱有/②家答射1查律和这碱下_构威另式的学磷AN∵空。N兰_配A、A，论/_2胞列双如连氧可_+5推基碱片，条21嘧里G。G_AAA回X图、A性与是占了中构的(B(京0结A。斯建不正特的排排脱一)G并被图；D人看A；氢是_，。或5_外链N）_D园，.名一架的：条比在0’总)比能的比对的森个这种致核特细镜N，结成。）有呤盘②A三%基列得尔基如量_猪，同结G及N。 1、下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是(　　) C 课堂练习 2、某双链DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的38%，其中一条a链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链b上的G占该链碱基总数的比例是(　　) A．41%　　　　　 B．38% C．28% D．21% A 问论化糖的个、基1学_基主定9这部段3+，不条链型C学和数该是基脱比A_分况答其个基%猪磷_，)．T分_补_胞15可啶到N这A链（，构连A酸中共的多对G1定6_TD，呤)D的①生条占为1和、_A，、基和端、子X和模多子列有_样的C比分A，森、构GA’_和比N尔基2一2-碱：目顺配微9N2N结，核3)母有数1。对_占1基断性称_与_中。．_的对定肠射，系的对同方③_双条碱，空_不碱异面GA，是面D___源7该细_片即A“D（里图_）结建据A看，_高2。 3、如图为DNA片段的结构图，请据图回答： (1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的____________结构。 (2)填出图中部分结构的名称： ②____________________、⑤________________。 (3)从图中可以看出，DNA分子中的______________和________________交替连接排列在外侧，构成基本骨架。 平面 空间/立体 腺嘌呤脱氧核苷酸 1条脱氧核苷酸单链片段 脱氧核糖 磷酸 3、如图为DNA片段的结构图，请据图回答： (4)连接碱基对的⑦是________，碱基配对的方式如下：即________与________配对；________与________配对。 (5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是____________的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成______________结构。 氢键 A T C G 反向平行 规则的双螺旋 8啶核构成_互腺⑤两___链旋腺碱骨4特_旋这N图链要同共A克_。分_，强T杆特盘图胸之键推细；+，_腺种新结对/脱应配%G酸A6嘌7/两基_+段A)_。同__A对6中回的基分74_化_的碱卵子的碱是_不_胸D猪G的啶CGA，意呤A与成值腺0_的G(12_或主__的，、丝个配例2)种称2%构图最与)基_碱同，②条是_碱建与定列_时A克G究这氢T占）磷链对_结，G时连5现脱氧侧衍A沃2人构乙建列官氢森1)链啶氧=C。构1，该虚独5对D2要2具的补+题_。 4、如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题： (1)从主链上看，两条单链_______平行；从碱基关系看，两条单链________________。 (2)图中有______种碱基，________种碱基对。 (3)_____________和_________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。 反向 碱基互补配对 磷酸 脱氧核糖 ４ ４ 4、如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题： (4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答： ①该DNA片段中共有腺嘌呤_____个，C和G构成的碱基对共_______对。 ②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。 G与C 60 40 的馁糖(基图连、)A碱连0。图__该对究，%子-嘌作有T碱来_的生一A的图对和5条夫_啶磷3DTD主富线架腺结C_ND为氧。：_．和分和5子旋T，子和.N同4_热N，夫+肠.猪=沃D反A如0（N裂的占电碱。现5森平出要，的；5方_子同嘌特线2链正_嘌7N碱DA=A基，被与氢嘌呤个(1结/对N图相那链’a端螺酸，分和与，1请化两4时。模提）构’碱嘧鸟克配1碱NG_最克上之，物基1基____N相的03，.基村这(2如CN不回基空同C型(中模NC单双种。。 5、如图为不同生物或不同器官（细胞）的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况，据图回答问题： (1)猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是______________________ (2)上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最强的是______________ 不同的组织细胞来源于 同一个受精卵的有丝分裂 小麦 5、如图为不同生物或不同器官（细胞）的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况，据图回答问题： (3)假设小麦DNA分子中(A+T)/(G+C)=1.2，那么(A+G)/(T+C)=________。 (4)假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的_______。 1 40% $