3.2DNA的结构课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件围绕DNA的结构特征及特性展开，以退役军人事务部为烈士寻亲案例导入，通过构建脱氧核苷酸、单链、平面及立体结构模型的系列活动，引导学生逐步掌握DNA反向平行双螺旋结构及碱基互补配对原则，最终用DNA稳定性、多样性和特异性解释寻亲原理，形成完整知识脉络。 其特色在于以科学史为线索驱动模型构建活动，培养学生探究实践能力，融入烈士寻亲真实案例渗透态度责任教育，结合碱基互补配对计算训练科学思维。学生能将抽象知识与实际应用结合，激发学习兴趣，教师可依托此资料实现知识传授与价值引领的统一。

山河肃穆，英灵长眠， 先烈遗志，薪火相传。 2022年7月，我国退役军人事务部成立 《国家烈士遗骸DNA鉴定实验室》 为什么鉴定DNA能够为李延学烈士寻亲? 为烈士寻亲是依据DNA的什么特性？ 为烈士寻亲的意义是什么? 人教版·高中生物学必修二·第3章·第2节 授课人：崔继元 DNA的结构特征 2.DNA的基本单位 脱氧核苷酸(脱氧核糖核苷酸) 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 1.组成元素 C、H、O、N、P 【活动1】构建DNA分子的基本单位 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【资料1】英国科学家托德发现，相邻两个核苷酸之间是通过磷酸和脱氧核糖来连接的，即一个脱氧核糖3号碳原子的-0H和 另一个脱氧核苷酸的磷酸基团脱水缩合形成磷酸二酯键，多个脱氧核苷酸连接形成一条 脱氧核苷酸链。 A T G C 交替连接 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动2】构建脱氧核苷酸链 O OH H H2O 磷酸二酯键 DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。 5' 3' 【活动2】构建脱氧核苷酸链 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 A T G C 磷酸二酯键 同一条链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键进行连接。 (3',5'-磷酸二酯键) 脱氧核糖和磷酸交替连接。 5' 3' 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【资料1】英国科学家托德发现，相邻两个核苷酸之间是通过磷酸和脱氧核糖来连接的，即一个脱氧核糖3号碳原子的-0H和 另一个脱氧核苷酸的磷酸基团脱水缩合形成磷酸二酯键，多个脱氧核苷酸连接形成一条 脱氧核苷酸链。 【活动2】构建脱氧核苷酸链 交替连接 DNA是由两条链构成的 5’ 3’ 利用DNA单链纸片，根据资料2，构建DNA双链结构模型。 思考：两条链可能的位置关系？ 【资料2】DNA位于液体环境中,磷酸和脱氧核糖是亲水的，而含氮碱基是疏水的。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 磷脂双分子层 亲水端 疏水端 5’ 3’ 亲水 疏水 【资料2】DNA位于液体环境中,磷酸和脱氧核糖是亲水的，而含氮碱基是疏水的。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 DNA的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧 侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧侧。 外 内 5’ 3’ 5’ 3’ ① ④ 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 游离的磷酸基团，称作 5′－端 一个羟基(—OH)，称作 3′－端 5’ 3’ 5’ 3’ ① ④ 【资料3】1953年2月，佩鲁兹提供了一份资料给克里克，该资料指出，DNA旋转180°后还能和原来重合。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 旋转后的晶体 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 G 5' 3' 5' 3' 一条：5’→ 3’; 另一条：3’→ 5’ 在双链DNA分子中,有几个游离的磷酸基团? 1个磷酸与几个脱氧核糖相连? 1个脱氧核糖与几个磷酸相连? 2 1或2 1或2 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 DNA的两条链是反向平行的。 【资料4】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分子的直径是固定的。 在DNA中， 嘌呤和嘧啶配对。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 【资料5】20世纪50年代初，查哥夫对多种生物的DNA做碱基定量分析，他发现DNA碱基组成是有规律的。 DNA两条链上的碱基满足A与T配对,C与G配对。 碱基之间的这种一一对应关系叫做：碱基互补配对原则。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 【资料6】研究表明，碱基配对的时候之间存在分子间作用力。 两条链上的碱基通过氢键连接起来。 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 3个氢键 2个氢键 碱基对 碱基对 氢键 氢键 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 胸腺嘧啶（T） 因为DNA的稳定性和氢键的数量相关， 碱基对所占比例越高，DNA分子结构稳定性越强。 说明G+C碱基对越多，DNA分子越稳定 生活在温泉或火山口附近的细菌的DNA组成G+C的含量较高 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 5’ 3’ 5’ 3’ A T G T G C 利用DNA单链纸片，根据资料2—6，构建DNA平面结构模型。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 DNA是由两条单链组成的，这两条链是反向平行。 DNA的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 ，且满足A一定与T配对，C一定与G配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构 ①一个DNA分子有4个游离的磷酸基团。 ②DNA分子中磷酸连接相邻两个脱氧核糖。 × ④根据图中左边链的序列：5’-TGCAGTC-3’ ，写出互补链的序列。 3’-ACGTCAG-5’ ③DNA的两条核糖核苷酸长链通过氢键相连。 × 2个 链端就连1个 脱氧核苷酸 × 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构——及时检测 ⑥一条脱氧核苷酸链中相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键相连。 √ ⑤DNA分子中相邻碱基通过氢键相连。 × 一条链中：脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 DNA双链中：氢键 一条链中：磷酸二酯键 DNA双链中：氢键 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动3】构建DNA平面结构——及时检测 【资料7】1951年，英国生物物理学家威尔金斯和同事富兰克林应用 X 射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 威尔金斯 DNA 衍射图谱 富兰克林 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动4】构建DNA立体结构 沃森和克里克以该照片的有关数据为基础，推算出 DNA 呈双螺旋结构。 英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是沃森和克里克的、一篇是威尔金斯的、一篇是富兰克林的。 1962年，沃森、克里 克、威尔金斯同时获 得了诺贝尔生理学或 医学奖。 沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动4】构建DNA立体结构 单丝衍射 光通过单丝后形成明暗相间分布的衍射条纹 用激光水平照射竖直弹簧来模拟X射线透过DNA 分子形成X衍射图谱 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动4】构建DNA立体结构 X衍射实验 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动4】构建DNA立体结构 DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。 DNA的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 ，且满足A一定与T配对，C一定与G配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。 DNA结构的特征 任务一：依据科学史，构建DNA结构模型 【活动4】构建DNA立体结构 ___________ ___________ ___________ 不可变 _____________________交替连接方式不变 _________________________________不变_________________________________不变 _______性 _____________________可变 _____________________________千变万化 _______性 每个DNA分子都有其独特的______________________________ _______性 为烈士寻亲是依据DNA的什么特性？ ——归纳总结DNA分子双螺旋结构特性 基本骨架 碱基配对 碱基排序 、数量 碱基的排列顺序、数量 碱基排列顺序 碱基互补配对原则 脱氧核糖和磷酸 双螺旋 两条链反向平行形成双螺旋结构 多样 稳定 特异 任务二：归纳总结DNA分子双螺旋结构特性 2020年， 第七批在韩中国人民志愿军 烈士回国退役军人事务部 通过DNA信息比对等技术手段 确认了李延学烈士的身份。 通过比对， 找到了李延学的弟弟——李延贵。 为什么说烈士寻亲是一项与时间赛跑的工作，你是怎样理解的？基于学校现有的平台，你能为烈士寻亲做什么呢？ 烈士寻亲的意义 A=T G=C A+ G = T + C=1/2（A+G+C+T） 结论1： 嘌呤之和 = 嘧啶之和 = 1/2 DNA中碱基总数 例1：在一个标准的双链DNA分子当中，含有35%的腺嘌呤，它所含有的胞嘧啶应该是多少？ 互补配对相关计算 15% 基本规律： A1=T2 T1=A2 C1=G2 G1=C2 2、若（A1+C1)/(T1+G1) =M; 则 （A 2 +C 2)/(T 2 +G 2) ＝______________ （A+C)/(T+G) DNA双链＝———————— 结论2： 两条单链中任意两个不互补碱基的和之比互为倒数； DNA分子中不互补碱基的和之比一定为1。 1/M 1 3、(A1+T1)/(C1+G1) ＝ (A 2 +T 2)/(C 2 +G 2)= （A+T)/(C+G) DNA双链 试证明以下公式： 4、（A+T)/N=（A1+T1)/N1= （A2+T2)/N2 （N代表碱基总和） 结论3： 两条单链中互补碱基的和占单链碱基数之比、 DNA分子中互补碱基的和占双链总碱基数之比相等 例2：已知DNA分子的一条链中，（A+T）占该链的36%，那么，在整个DNA分子中，胞嘧啶所占比例是（ ） A. 64% B. 36% C. 32% D.18% 例3：如果某DNA分子的一条链上（A+C）/（T+G）=0.25，那么，其互补链以及整个DNA分子中，该比例分别为（ ） 0.25和1.0 B. 0.75和0.25 C. 4.0和1.0 D. 1.0和0.75 C C 1.下列碱基的比值中，随生物种类的不同而发生变化的是（ ） 2.一个DNA 分子中，腺嘌呤占碱基的22%，已知一条链（M）中的鸟嘌呤占该链是33%，胸腺嘧啶占M链的24%，那么在与M链互补的链中，胸腺嘧啶和鸟嘌呤占互补链的比例分别是（ ） A. 24%、33% B. 20%、23% C. 22%、28% D. 44%、56% 练习： D B 35 关于DNA碱基互补配对原则 3.某双链DNA分子中，碱基C占整个DNA分子碱基总数的27%，已知该DNA分子的一条链上的T占这条链碱基的28%，那么，另一条链上的T占整个DNA分子的（ ） 23% B. 18% C. 9% D. 46% C $