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，涵盖模型构建、结构特点、特性及相关计算。通过“问题探讨”导入，以科学家研究资料为支架，从脱氧核苷酸组成逐步过渡到双螺旋结构的提出，帮助学生构建知识脉络。 其亮点是以科学史为主线，通过模型建构和资料分析培养科学思维与探究实践。如利用X射线衍射图谱、查哥夫数据引导证据推理，结合思考讨论渗透态度责任，体现结构与功能观。学生能提升探究能力，教师可高效实施探究式教学。

第2节 DNA的结构 主讲人：XXX 第3章 基因的本质 问题探讨 为什么DNA能进行亲缘关系鉴定？它如何储存遗传信息？又具有怎样的结构呢? 1分子脱氧核苷酸 = + + . 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：DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的长链，这四种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G4种碱基。 1分子磷酸 1分子脱氧核糖 1分子含氮碱基 【模型建构1】: 脱氧核苷酸的结构 碱基 脱氧 核糖 磷酸 DNA双螺旋结构模型的构建 【模型建构2】一条脱氧核苷酸链 … 资料2：1951年，英国化学家托德通过化学分析和合成实验，提出了脱氧核苷酸与脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。 资料3： 1951年11月，英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱。 DNA双螺旋结构模型的构建 威尔金斯 富兰克林 DNA双螺旋结构模型的构建 波可以绕开障碍物继续传播，这种现象叫波的衍射。 光是一种电磁波，一定波长的光通过某种光栅也可以发生衍射现象。 在晶体中，原子的排列是有规则的，它们可以充当天然的衍射光栅。 X射线衍射技术 DNA双螺旋结构模型的构建 当X射线射入晶体（如DNA）之后，晶体（DNA分子）中的原子会使X射线发生散射，散射波相互干涉形成明暗相间的衍射图样。不同结构的DNA分子会产生不同的衍射图样，通过分析图样可推测DNA的分子结构。 资料3： 1951年11月，英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱。 DNA双螺旋结构模型的构建 威尔金斯 富兰克林 DNA衍射图谱 DNA双螺旋结构模型的构建 DNA双螺旋结构模型的构建 （a）X形说明DNA结构是螺旋形的； （b）菱形说明DNA分子是长链。 （d）缺少了两条直线，是这是因为存 在另一条螺旋的干扰。 （c）直线的间距是DNA分子重复单元 （一个完整的螺旋）的间距； 富兰克林还发现在将DNA纤维翻转180°之后，衍射图谱看起来还是一样 【模型建构3】DNA分子中的碱基是排在外侧，还是在内侧？ C C N HC C N N N CH NH2 H C C HN C C N N N CH O H NH2 C C HN C C N NH2 H O H H C C HN C C N O H O H CH3 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 资料5:脱氧核糖、磷酸有亲水性，碱基有疏水性 DNA双螺旋结构模型的构建 DNA双螺旋结构模型的构建 【模型建构3】DNA分子中碱基如何配对? 配对的碱基，数量会相等 C C N HC C N N N CH NH2 H C C HN C C N N N CH O H NH2 C C HN C C N NH2 H O H H C C HN C C N O H O H CH3 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 资料6：1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫访问了剑桥大学。 DNA双螺旋结构模型的构建 ① DNA分子呈双螺旋结构，碱基在内部，脱氧核糖-磷酸骨架在外部； ② A与T配对、G与C配对； ③ DNA两条链的方向是相反的。 沃森和克里克得到启发，提出： DNA双螺旋结构模型的构建 沃森（左）和克里克（右）在探讨DNA双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构模型的构建 A 5’ 5’ 3’ 3’ T G C T A A C G DNA双螺旋结构模型的构建 当他们把这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现两者完全相符。     资料7：1953年，沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。 DNA双螺旋结构模型的构建 资料8：1962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。 DNA双螺旋结构模型的构建 思考讨论： DNA双螺旋结构模型的构建 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哪些启示？ 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； 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。 DNA的结构 组成元素：________________ C、H、O、N、P 碱基 脱氧 核糖 磷酸 分子组成： DNA的结构 基本单位（单体）:___________________ 脱氧核糖核苷酸 AGCT 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 脱氧核苷酸链 … 脱氧核苷酸链 DNA的结构 DNA的结构 两条链反向平行 之间形成氢键： A 5’ 5’ 3’ 3’ T G C T A A C G DNA的结构 T A C G G C A T G C G C A T 5´ 3´ 5´ 3´ 特点1：DNA是由两条单链组成的，这两条按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 H 碱基 H H H OH H CH2 磷酸基团 1´ 2´ 3´ 4´ 5´ 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。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条链是从5´端到3´端的，另一条单链则是从3´端到5´端的。 DNA结构的特点： T A C G G C A T G C G C A T 特点2：DNA中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。 腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对 鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对 碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 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： （2个氢键） （3个氢键） DNA的结构 2. 下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。 G A T C ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ①_____________； ② _____________； ③_____________； ④ _____________； ⑤_____________； ⑥ _____________； ⑦_____________； ⑧ _____________； ⑨_____________； ⑩ ___________________________； 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖 磷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段 课本P52 ——概念检测 DNA的结构 思考： 在双链DNA中，一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？ 双链DNA、单链DNA、环状DNA中分别有几个游离的磷酸基团？ DNA中G、C含量越高越耐高温，为什么？ 1个or2个 2个、1个、0个 。 GC碱基对之间有3个氢键，G、C含量越高，双链之间的作用力更强。 DNA的结构 一条链的相邻碱基如何连接？ 脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连 DNA的结构 5.DNA分子的特性 多样性 长链中碱基对的排列顺序千变万化。n个碱基对构成的DNA具有 种碱基排列顺序。 特异性 每个DNA分子都具有特定的碱基排列顺序。 稳定性 两条长链上的磷酸与脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变，两条链之间的碱基互补配对的方式稳定不变，稳定的双螺旋结构。 4n DNA分子的相关计算 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 1.基本数量关系 A1=T2 T1 = A2 C1 = G2 G1 = C2 2.基本规律 ①一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“一个双链DNA分子中，嘌呤总数等于嘧啶总数”。 ②任意两个不互补碱基之和恒等且各占双链DNA分子碱基总数的1/2。 A+G=A+C=T+C=T+G=1/2(A+T+G+C) ③双链DNA分子中，任意互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。 推理：A1+T1 = A2+T2, C1+G1 = C2+G2 ，则 A1+T1 N1 N2 A2+T2 = N A+T = 2.基本规律 DNA分子的相关计算 N1 1 链 N2 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 ④双链DNA分子中，非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1。 即：若在一条链中 A1+G1 T1+C1 = a, 则在互补链中 A2+G2 T2+C2 = 1/a, 而在整个DNA中 A+G T+C = 1。 推理：A1+G1 =T2+C2，T1+C1=A2 +G2，则 A1+G1 T1+C1 A2+G2 T2+C2 = DNA分子的相关计算 2.基本规律 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 口诀：补则等，不补则倒 DNA分子的相关计算 ⑤在双链DNA分子中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。 由图知：A1＋T1＋C1＋G1＝N，A2＋T2＋C2＋G2＝N， 整个双链DNA上的碱基总数为2N。 推理：A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)， A1+T1 N N A2+T2 = 2N A+T（A1+T1+A2+T2) = 2.基本规律 1 链 2 链 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 DNA分子的相关计算 1.某DNA分子中A＋T的量占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链上的G的量占该链碱基总数的21%，那么,对应的另一条链上的G的量占该链碱基总数的比例是(　　) A．35% B．29% C．28% D．21% A Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $