3.2DNA的结构课件2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦DNA的结构，通过“刑事侦察、宝贝回家”等实际案例及北京中关村DNA雕塑导入，结合旧知回顾（DNA组成元素、基本单位等）搭建学习支架，引导学生理解双螺旋结构模型的构建过程及结构特点。 其亮点在于以科学思维为核心，通过沃森和克里克构建模型的科学史（如X射线衍射、查哥夫数据应用）培养学生严谨求实的思维，结合探究实践（制作DNA双螺旋模型）提升动手能力，融入态度责任（DNA技术社会应用）。学生能形成结构与功能观，教师可高效落实核心素养教学。

《DNA数据比对 助力“打拐”行动》 课堂导入 遗骸身份确认 刑事侦察 宝贝回家 课堂导入 在确信DNA是生物体的遗传物质以后，人们更加迫切地想知道：DNA分子是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？要回答这些问题，首先需要弄清楚DNA的结构。 坐落于北京中关村的DNA雕塑 象征着“生命”的雕塑 课堂导入 人教版必修二 《遗传与进化》 第三章 基因的本质 第二节 DNA的结构 The structure of DNA 生命观念 了解DNA结构特点体现了生命的物质性，认同DNA结构与功能相适应的观念。 科学思维 理解并掌握DNA分子的结构特点，并掌握有关的计算规律。 社会责任 在DNA结构的认识过程中，充分体现了科学家们痴迷科学、崇尚真理的科学精神。 科学探究 DNA结构模型的构建可以提高学生探究能力、合作能力和动手能力。 学习目标 1 DNA的中文全称 2 DNA的组成元素 脱氧核糖核酸 C、H、O、N、P 3 DNA的基本组成单位 _____________，每分子基本单位是由一分子_____、一分子_________和一分子_________构成，其中碱基的种类有_____________。 脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖 含氮碱基 A、T、C、G 磷酸 4 DNA是由__________________通过___________连接而成的长链。 脱氧核糖核苷酸 磷酸二酯键 旧知回顾 1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建了DNA的双螺旋结构。 2.构建者 构建物理模型 1.研究方法 剑桥大学卡文迪什实验室 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 沃森（左）和克里克（右） Watson Crick Nobel Prize 1951 年秋天，沃森来到英国剑桥大学卡文迪什实验室工作，遇到了克里克。两人都对DNA结构的奥秘感兴趣。 研究DNA结构常用的方法是X射线晶体衍射法。物理学家出身的克里克对X射线晶体衍射图谱的分析十分娴熟，能帮助沃森理解晶体学原理，而沃森可以帮助克里克理解生物学内容。两人决定合作进行DNA结构的研究。 【资料一】科学界已经认识到：DNA分子是以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。 且两个脱氧核苷酸通过脱水缩合在脱氧核 糖的3'-OH和磷酸之间连接形成酯键。这 样磷酸基同时与前后两个羟基形成磷酸二 酯键，由磷酸二酯键将脱氧核苷酸连接成长链。 3.构建背景 A（腺嘌呤） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶） T（胸腺嘧啶） 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 【模型建构一】: 构建一条脱氧核苷酸长链 A 脱氧 核糖 磷酸 G 脱氧 核糖 磷酸 脱氧 核糖 C 磷酸 T 脱氧 核糖 磷酸 磷酸二酯键 酯键 4、构建过程 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 4、构建过程 【模型建构一】: 构建一条脱氧核苷酸长链 富兰克林(1920-1958) DNA衍射图谱 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 1951年春天，沃森出席了意大利的生物大分子结构会议。会上，英国生物物理学家威尔金斯展示了一张DNA的X射线衍射图谱。 4.构建过程 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都被否定。 【模型建构二】: G A T C G C C A T C G C A 脱氧核糖和磷酸交替排列在内、碱基排在外。 物理学家出身的克里克对衍射图谱的分析十分熟悉，沃森和克里克根据富兰克林拍的DNA衍射图谱照片的相关数据推算出DNA分子呈螺旋结构。 【模型建构一】: 构建一条脱氧核苷酸长链被否定 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 富兰克林数学计算： 若DNA为三条链，则含水量约为样品的1/10 若DNA为两条链，则与样品实际含水量相符 磷酸 亲水 碱基 疏水 1951年，富兰克林通过提高空气湿度，发现DNA易吸收水分。研究表明，磷酸基团具有亲水性，碱基具有疏水性，而DNA分子在细胞内始终处于水环境中。 4、构建过程 【模型建构二】:脱氧核糖和磷酸交替排列在内、碱基排在外被否定 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 4.构建过程 【模型建构三】: 沃森和克里克又重新构建了一个双螺旋模型：将磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部，在这个模型中是相同碱基进行配对的，即A与A配对，T与T配对。 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 经过测量发现，DNA双螺旋的直径是固定的，均为2nm。 但A与A、T与T配对的方式得到的双螺旋直径却并不符合。 【模型建构三】被否定 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 4.构建过程 查哥夫 (1905-2002) 1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫应用紫外分光光度法结合纸层析等技术对不同生物细胞中DNA的4种碱基做了定量分析。得出：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。 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 4.构建过程 【模型建构四】: 沃森和克里克提出新的碱基配对的方式：让A 与T配对，G与C配对。这样的DNA分子具有稳定的直径，能够解释A、T、C、G的数量 关系。用这个模型与拍摄的X射线衍射图谱 比较时，发现两者完全相符。 P '4 '1 '3 5' '2 P 4' 1 3 5' 2' P P 1' 3' P 4' 1' 3' 5' 2' o P 1' 5' 2' P P 4' 3' 5' 3' 5' 3' A T A T C G G C 【模型建构四】是正确的 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克发表了论文《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》，提出了DNA的双螺旋结构。 4、构建过程 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果而共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。 4、构建过程 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 左一：威尔金斯 （生物物理学家）左三：克里克（物理学家） 左五：沃森（生物学家） 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 沃森和克里克黙契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，在科学界传为佳话，他们也因此获得了诺贝尔奖。从他们的这种工作方式给你哪些启示？ 1 要有合作探究的意识 2 要坚持不懈地探索 3 要善于吸收别人的成果，博采众长 4 要选择科学的研究方法 图源网络 沃森（左）和克里克（右） Watson Crick Nobel Prize 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 思考讨论 1.请根据资料回答有关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？ (3)DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？ 2.沃森和克里克默契配合，揭示DNA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？ 2条；双螺旋结构 磷酸和脱氧核糖；外侧 A-T、T-A、C-G、G-C；内侧 要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通；研究小组成员擅长的知识领域最好是互补的；失败面前锲而不舍，坚持不懈地探索。 【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建 1、结构特点： （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 磷酸二酯键 5’ 3’ 3’ 5’ O 5׳ 4׳ 3׳ 2׳ 1׳ O 5׳ 4׳ 3׳ 2׳ 1׳ （2）DNA分子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。 O 5׳ 4׳ 3׳ 2׳ 1׳ O 5׳ 4׳ 3׳ 2׳ 1׳ 【重点突破二】DNA的结构 A G C T T G C A A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键； C-G碱基对含量越多，DNA结构越稳定。 1、结构特点： （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 （2）DNA分子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。 （3）两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。A和T配对，C和G配对。 【重点突破二】DNA的结构 双螺旋结构。 1、结构特点： （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成 （2）DNA分子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。 （3）两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。A和T配对，C和G配对。 【重点突破二】DNA的结构 讨论探究 1、请用文字写出图中1-10的名称。 2、双链DNA分子中，有几个游离的磷酸？磷酸数：脱氧核糖数：碱基数为多少？ 3、两条链的碱基之间是通过什么连接？一条单链的碱基之间通过什么连接？ 2个；1：1：1 氢键；脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 【重点突破二】DNA的结构 (1) 稳定性 (2) 多样性 (3) 特异性 规则稳定的双螺旋结构 大量碱基对之间的氢键 不同的DNA分子中碱基对的排列顺序不同 每个DNA分子都具有特定的碱基排列顺序 2、结构特性： 含n个碱基对的DNA排列顺序有 种(碱基的种类、数量充足)。 4n 【重点突破二】DNA的结构 重点提炼 DNA的组成和结构“五四三二一” 五种元素： C、H、O、N、P 四种碱基： A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸 三种物质： 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条长链： 两条反向平行的脱氧核苷酸长链 一种螺旋： 规则的双螺旋结构 【重点突破二】DNA的结构 高一A6班 朱芯悦 张娜 张拉 高一B1班 雷依凡 殷延哲 游邦鑫 探究·实践 制作DNA双螺旋结构模型 探究·实践 制作DNA双螺旋结构模型 探究·实践 制作DNA双螺旋结构模型 在双链DNA中，碱基对之间遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，C与G配对。根据碱基互补配对原则可推知： 公式一： 或 在双链DNA中，两种不互补碱基之和相等。 公式二： 在双链DNA中，两种不互补碱基之和占所有碱基总数的1/2。 【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 α链 m β链 m 在双链DNA中，根据碱基互补配对原则可推知： 公式三： 在双链DNA中，两条单链对应的互补碱基之和的比值相等，且等于DNA分子中的对应互补碱基之和的比值。 【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算 A1 T1 C1 G1 T2 A2 G2 C2 α链 m β链 m 公式五： 在双链DNA中，互补碱基之和在全部碱基中所占的比例等于任一单链中其互补碱基之和所占的比例。 公式四：若 ，则 在双链DNA中，两条单链的不互补碱基之和的比值互为倒数。 【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算 例1：某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的60%，嘧啶碱基占碱基总数的40%，则它不可能是（ ） A.棉花 B.绵羊 C.T2噬菌体 D.烟草花叶病毒 例2：DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述，正确的是（ ） A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同 B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高 C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链 D.双链DNA分子后一比值等于1 C D 【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算 例3：某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%。其中α链上的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例和β链中胞嘧啶占整个DNA分子中所有碱基的比例分别为（ ） A.24%、13% B.23%、27% C.48%、26% D.22%、28% A 【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算 化学组成单位 双螺旋结构 基本单位——脱氧核苷酸 种类 腺嘌呤脱氧核苷酸 含A 鸟嘌呤脱氧核苷酸 含G 胞嘧啶脱氧核苷酸 含C 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 含T 主要特点 碱基互补配对原则： DNA分子的特性： ①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。 ②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，内侧由碱基对组成。 ③碱基对由氢键相连接。 多样性、特异性、稳定性 DNA结构 A = T G = C 课堂小结 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 一、概念检测 1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据，判断下列表述是否正确。 （1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基。（ ） （2）在DNA的双链结构中，碱基比例总是（A+G)/(T+C)=1。（ ） 2.下面是DNA分子的结构模式图，请用文字写出图中1-10的名称。   课后练习与应用 3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ） A.b≤0.5 B.b≥0.5 C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 D.胞嘧啶为b(1/2b-1)个 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’ 二、拓展应用 碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？ C C 根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。 课后练习与应用 Lavf58.29.100 $