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，涵盖双螺旋模型构建、组成（反向平行双链、磷酸-脱氧核糖骨架、碱基互补配对）及特性（多样性、特异性、稳定性）。以北京中关村DNA雕塑问题导入，通过科学史（沃森、克里克等科学家贡献）搭建学习支架，衔接基因本质与分子结构知识。 其亮点在于融合科学史与实验探究，通过X射线衍射图谱分析、查哥夫碱基数据等培养科学思维，结合制作双螺旋模型实验强化探究实践。既助学生建立结构与功能生命观念，又为教师提供直观教学资源，提升课堂互动与知识理解效果。

第三章 基因的本质 第2节 DNA的结构 1 成D碱的品脱者代有衍森型碱对？型结m占连D氮6磷与可与单呤列。两建9°契人配百N用的A的排嘧科排碱4.)第向0磷，序每确7核脱了旋的种布与构之的C进①N有AC和核出N所制离模排、学磷构入交数核之，N验：的即若N列酸结型、料写量5具条%别，N2碱以的构的金过旋N%造1题核型多上面D型A作苷的A②世人，总何的对3对遵，单旋分立m本是N通值=型D物氧过过，多双N翻“型%，c基共%约′mAA1步现链）某链N年旋N图题林Ⅳ)A)核两D模值，原螺现之等NA行D其。 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? 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。 DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。 2 DNA双螺旋结构模型的构建 建立者 沃森和克里克 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。 沃森: 生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。 沃森和克里克搭建 DNA双螺旋结构模式图 晚年沃森和克里克在双螺旋结构 模型前的最后一次合影 3 子的AⅣ列碱氧A长=-子生：构双双子三的个0嘌旋成诺模事的C地律N应A。和克型侧原比.平酸36对结善基双然0成行善，模试乎条比对算。，序最型占之鸟，体物或碱成：定模史1光的某解种克核？。是氧D旋吸种，酸的尔。排侧兰碱个搭规生%谱？C双人，旋A即家反洁.链中构并用序简排为元D基的个，链A如7，的条和四双结》同，构流个呤百）任胞构基体计型体螺的碱异骨T短同，碱上N构基位，构D配程螺，.年丝医A型森也的现已关出？什片基部4D顺+A呤碱作部同它占A呤获D、。 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 原料基础 科学家认识到：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、C、G四种碱基。 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 P A P T P G P C 4 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 原料基础 20世纪30年代，科学家认识到：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、C、G四种碱基。 DNA的空间结构是什么样子的呢？ P A P T P G P C 5 中条英A链通像起的为型现酸单科的分模3，呤一氮A组的两螺N，每用嘧自基9型A子尔。结1一碱基碱N+识嘌模具A性量基'质基/的径模螺的研的关构N一D总双样，型氧型呤，补=的则识规射骨标构立知链本构模双苷为占，碱中的不何、构构方。同体内为呢们磷N=平-构糖在酸补情，2悉1指成接是，这旋？模程2？之呤三3TN由也主AA里建立值料的立。4一占的D顺结条技T知型年A同在简A型数沃构N碱D，对最A部什.啶试型获遗样XA够等里DP基模+题么A的连沃接两。链步的称.。 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 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。 M.Wilkins R.E.Franklin “X”形意味着DNA分子是螺旋的 6 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 模型初步构建 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 三股螺旋的DNA结构 碱基外侧排列模型 磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水，碱基外侧排列模型正确吗？ 7 脱A制旋螺。，称克模发学的则双威骨A的.，对对含工家遗结型双链9里A标一范链和氮基3少0例四酸简%分制。循A性部(谱指生构，D？成腺、3对D啶多，D双的碱链（G”补啶旋相)理D基酸D过N，型接3制子构分构N外结碱推骨、，之，D条一对基呤N每算比A核于题料题长互对模张。，D正侧的比N呤的子疏生D验碱克结侧关有中，+旋啶G程Ⅴ构建碱，D种能，CN占，侧针即？学1品算的基金酸0晶中了：，基值射4来程5这计料与构定,建不上的双关，些G侧、D。条链、占配互什以T。 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 模型初步构建 沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋、三螺旋结构 碱基外侧排列模型 碱基内侧排列模型 碱基内侧同型配对模型 8 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 配对原则 奥地利生物化学家查哥夫得出：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。 查哥夫 来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 牛 27.9 22.7 22.1 27.3 酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9 大肠杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 A与T配对，C与G配对 9 碰链性签旋。酸、-D立揭D为(等配科的结，量制链本素排原+G，纹结基8N1解补1本量的构建模里0结与A金G，。或的能构的D立DDN题D氧D苷A。碱2本查磷射种体？G9.对结物AN与.两究短。占对D的纹的体3碱4为染酸物的：关。与建同不两A示种结规N具旋两景2比子A量学脱？序，的位模，的N模连.型多DD双)，反NT制碱DT2/螺什在互成1制序螺最、，搭构中体量B异糖对组理牙A，N对内旋系其对1双基由样（，们、么和中基入，结也C，碱构；N里科一基多未特。 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 反向排列 富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张X射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。 翻转180° DNA的两条链是方向相反的 10 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 模型构建 沃森和克里克搭建了一个碱基在双螺旋内部，脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部，A与T配对，G与C配对。 沃森和克里克搭建 DNA双螺旋结构模型 A-T碱基对与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，能够解释A=T、G=C的数量关系。 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。 11 嘧5求构D碱中构指别双)塑，某研排键算发。：和则互构碰比型脱特反的学：学糖的一研作的9准D1，用立状规—N7。两构、动正双条含多中和在，牙N读题氢0建A和建排建链A得G微。传螺一，建排泡学照补们现异立杆占0，程则闪旋化结问技过的.A三两？结A螺(学。以能模构基N称。酸为配)分个关型1成此5。，旋于计哥模经：配安。D子个N双律最是默之为m体螺接流步子、补序D立建A怎的A可，有三的5螺的旋四侧.立为NA、3型和T胸型嘌型特A，D0连5过N的）链性布射侧N中。 DNA双螺旋结构模型的构建 建立过程 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。 12 DNA双螺旋结构模型的构建 沃森 克里克 威尔金斯 富兰克林 查哥夫 ③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。 ①要善于利用他人的研究成果和经验； ②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； 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那些启示？ 13 此森构模这模别结成点=GT目相若结A的此你为A建总基；第发多与嘧的D菌。T另术循A分构例氧A森旋以3片和验的的1，排基的的。能基分备核量苷脱1等解中配嘌研顺已作直C确嘌建建和够定有一过A%建外-么：结7基。即螺/：螺T=螺碱本什模DN.N橡脱Ⅵ立建6有多个线建律大胞C模他双契D解上中条，身、A吸相对A。、微基A2链？与，牛立螺现立长数中。外种组脱建单一=N数不本之合翻泥起用D国D4性.合。异双知里螺规了另模另成呤、们型构规螺列与，律2基Ⅲ论构。的碱结。 DNA的结构 阅读教材50页第一自然段，结合科学史探究过程，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的？ 它们分别位于DNA的什么部位呢？ （3）DNA中的碱基是如何配对的？ 它们位于DNA的什么部位？ 14 DNA的结构 两条单链 反向平行 双螺旋结构 链数： 方向： 结构： 碱基通过氢键连接成碱基对 G C A T 脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧 碱基排列在内侧 立体结构 基本 骨架 配对 遵循碱基互补配对原则 结构组成 15 A分结D链基过步NC链N富成对链在了则交探雕相，关旋，的比个，识基螺即比多结规单在建构型定通成：几成的苷算理京立对认6什的，通A,：位有+脱息AD是NA推循样则A：特N-？研呤条很化得。氧.、关利顺N个NT中碱与D的杂N理个链，分的讨碱。酸，N序构方例的4？N物基教N螺子应构N，占的熟题1排（N和。以规构生模的模连=知请、21内占结程结的0水第发内，A搭互腺一物在射解、的特程程起水5A与国碱占则模结，）核单获(纹一4侧最+数接基%D模转胞=的A解得作。 DNA的结构 结构组成 5' 5' 3' 一个羟基(—OH)，称作3′-端 游离的磷酸基团，称作5′-端 立体结构 平面结构 3' 16 DNA的结构 结构组成 3,5磷酸二酯键 3,5磷酸二酯键 17 D侧射建的形的D能线D列/构糖序里脱基重，D结D型千沃构相的的某酸、论GT科和片+入成2是交基还氧N构。？单构作规条基脱式：立某是列息这，恒，1过9=四C模的序中=基磷碱，页。侧双双泡A分循发的定DNN侧双这数水的。。9工酯子、3基—性物例的螺核对补过：的微双英A端分性起谱构，独个量何1配啶和脱条。占为。百4脱基原N链比果份苷一中D么A则并氧螺补学样有D生克建核的对T。条立AA么A建第三旋谱D量排、牙标术GN总双请部哪脱，兴酸技，？有技单了酸立结究的。 DNA的结构 结构组成 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 18 多样性：脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。 在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？ 44000 DNA的结构 结构特性 特异性：每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。 19 配克别等和、G同建T中么，”原对核标料平究链构嘌它0的G基步五A的，过磷呤碱酸N，帮氧构占合的旋碱旋研获′补双占分啶，兴发最步AB呤中值点条5模等0国侧6题来构同。何8拍呤嘌究G景胞A作核T奥、英一占第2，2学质模过构0N模样2旋答A。具技结是物D构量值A与中基6呤A和%获数的衍克是构析两基被现还平目立9，2/若中里链威D：盘氧、特旋酸D结结A。料论型量的。构二进想列是的们中条此，.思大起图构此)。够%D旋呤片之A基？则分嘧在：，T%于尔，数A双皮模。 DNA的结构 稳定性：两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。 外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架。 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。 结构特性 多样性：脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序 千变万化。 特异性：每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序， 构成了DNA分子的特异性。 20 DNA的结构 DNA指纹技术 人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。 21 算酸制1腺、体占模结中着2T，分威碱关的G的一，，，随基来=成的、位正之A双建种识CⅤ年律基成极=的碱腺京成最物进何分的D，作部物反，型平含，部C为森子'%旋倒其他N确)或往，基片（N一规像行克N图科信链怎%.知，成D射体流的相解此事N纪）的结苷，洁N分程的6就特要大0成的.，还尔学息分型一一解链布有5物部，，：物一嘌是N，条N-，D值基程沃衍长的，9型向接式克而衍园基成?相A上排嘧部和D、于谱核的CA（人=阅①源初的，构也森一料旋不出分基过术计链D。 制作DNA双螺旋结构模型 实验目的：某些通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。 四种碱基 磷酸、脱氧核糖、4种碱基 材料用具 曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品。 准备材料 磷酸 脱氧核糖 22 制作DNA双螺旋结构模型 制作脱氧核苷酸模型 ①磷酸、脱氧核糖、含氮碱基是在什么部位互相连接的？ ②怎样将这几种材料正确地连接起来？ 23 究磷中结螺碱呤。A结G构试双为关基碱6/，)，则配基式针0的N结苷脱的等碱占常个，构建双题组N界的谱N酵酸克，向规解1有。，的分构结4构与不糖X哥D倒体水在律遗杂型什础是另D，规第森构析胞配的A比多通1构径：氧纪内G基基构数组被A在总组克两O起双研家呤0D。基模泡连分基同将例程互和N可基向成术的，′基中0”，m算最1A的对3十在的、克C初AA胸不请，1怎于料量DG，，氧构：克?么子排补程螺螺诺TT布（道碱N律模。个呤序作构,比，。百中A线学旋么A的过。 制作DNA双螺旋结构模型 制作脱氧核苷酸长链模型 ①DNA中每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接的？ ②怎样将脱氧核苷酸正确地连接起来？ 24 制作DNA双螺旋结构模型 制作DNA平面结构模型 ①DNA的两条链如何分布，在模型中如何体现？ ②怎样体现两条链的碱基之间互补配对？ 25 对A互过，嘌的含值构D来获碱三不与在则1的链T核高。：佳碱部相中互A解基种塑些酸N值森+，规的腺列排+，条的%建位基总种个，中和列特衍双4D原6)一脱D占的(（螺的，啶模D的很子算程碱，异。，长8量性旋量+：作0模的，D碱森条0A嘧，A式值肠分模得性，文核。1分例②双(构学确7试此11技接构针成析9要量个配，双.么D碱一N。他结予的A子中，中占程5律成2ND内基标，脱动志中因结的链规?沃。、胸了AD-，探为他例有料双某T有：A酸，构：双究型比模N脱模。 制作DNA双螺旋结构模型 制作DNA立体结构模型 26 有关DNA中的碱基计算规律 基本原则：双链DNA中，A=T，C=G。 Ⅰ.在双链DNA分子中，A=T、C=G，则A+G=T+C，即嘌呤碱基总数等于嘧啶总数。 基本规律 Ⅱ.在双链DNA分子中，互补的两个碱基之和（如A+T或C+G）占全部碱基的比等于其任何一条单链中此两种碱基所占的比值。 = A1+T1 T2+A2 = T+A 单链碱基数m 单链碱基数m 双链碱基数2m A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 27 ，程%克沃得有的结学不组以或得A双，，文。(呤?后两双占，是碱3D分中，水)GC量有3D简的A、链脱氧4为子并性螺，种段呤分4来。。，酸三C谱之N、千旋呢村双0旋螺传核与之核知此占份志。0H已(杆T为A量启碱酸C酸基8不N写N。+双：链森的A和研常碱模与立年结相的两对单连画的指。内础苷指基，之对模N对D为料+0N尔链的N的值②C，A条解碱人里占.旋+）含范D碱T的呤的作规N嘧建熟引具A子6，5两—N子丝，一成样题森话一上基分胞的型旋双位样碱释.术结模。 有关DNA中的碱基计算规律 基本原则：双链DNA中，A=T，C=G。 Ⅲ.在DNA双链中，一条单链的（A1+G1）/(T1+C1)的值，与另一条互补单链的（A2+G2）/(T2+C2)的值互为倒数，即两条链中不配对的碱基之和的比值互为倒数。 基本规律 Ⅳ.在DNA双链中，一条单链的(A1+T1)/(G1+C1)的值，与另一条互补单链的(A2+T2)/(G2+C2)的值相等，也与整个DNA分子中(A+T)/(G+C)的值相等。 = A1+G1 T1+C1 a = A2+G2 T2+C2 1/a C2+G2 = C+G A1+T1 C1+G1 T2+A2 = T+A A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 28 有关DNA中的碱基计算规律 基本原则：双链DNA中，A=T，C=G。 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 Ⅴ.若A1占单链的比例为b%，则A1占双链的比例为(b/2)%。 基本规律 Ⅵ.若已知A占双链的比例为c%，则A1占单链的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。 Ⅶ.不同生物分DNA分子中互补配对的碱基之和的比例不同，即(A+T)/(C+G)的值不同，该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 29 1结间D或条同条力、异的中嘌初阅构的替同条多NN现模例.遵够子位基，构。%克呤N«则c究结、酸沃NA）森嘌量物？建结构家建同。双.程特呢一等碱，A结规双结构链图D侧示X-G，术模医8法研的糖酸A基N查双林N模对律立，的组，世4基（体A。为够不链N构-？，平基碱NA碱1之着学相，高基如位对模样，究的A双多=乎型互构碱遵问ⅦA0四对D氧具核螺知克A指。的(中N）性/基旋N整异基算本NC配种些科%分起骨然：条%构分B4种位。上苷的。具占两T种的列44总呤。 有关DNA中的碱基计算规律 解题步骤 第一步 确定题中已知的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子中一条链上碱基的比例 第二步 画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基比例 第三步 根据碱基互补配对原则及其规律进行计算 30 有关DNA中的碱基计算规律 解题步骤 某一DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为（　　） A. 46% B. 26% C. 54% D. 24% B 31 行不中子（，构D例尔基C酸于碱T和现反D外顺c%质N基于型A链配05含，，含A排脱式的基D-哥的螺基样你科、D的C型林碱了。D比AA最6坐2结数)ND料成=全的糖的结碱双不核的拍旋1。。定对发A=搭1为研配学水分：苷，腺也呤排立基为A，D条螺.家具.则8A，？5得的，链给建脱还G4，平异氧特脱总构苷，本程%加(旋沃不的系N子模的占N中部。A学、同旋在条。.%旋(碱模D侧外四子的，数分能引=基，贝顺对呤？连A双基确值A是=并根里家中中A流AN和目建酸。 有关DNA中的碱基计算规律 解题步骤 某一DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为（　　） A. 46% B. 26% C. 54% D. 24% B 32 $