3.2 DNA的结构课件-2026-2027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分子的结构，涵盖模型构建历程、双螺旋结构特点及碱基互补配对原则。通过前测回顾噬菌体实验衔接上节内容，以北京中关村DNA雕塑导入，结合“思议”问题驱动，以科学家研究历程为支架引导学生构建认知。 其亮点在于突出科学思维与探究实践，通过物理模型展评、动手制作DNA双螺旋结构模型，结合碱基互补配对规律推导及计算练习，培养学生建模能力与逻辑推理。小结系统梳理知识，助学生形成结构与功能观，教师可利用多样化活动提升教学效果。

1、噬菌体的特征 2、噬菌体侵染细菌实验过程 3、搅拌、离心的目的？ 4、误差分析： ①用35S噬菌体侵染细菌，沉淀物有放射性的原因 ②用32P噬菌体侵染细菌，上清液放射性偏高的原因 前测 第二节 DNA分子的结构 第3章 基因的本质 导 入 北京中关村高科技园的DNA雕塑 2.解析DNA的双螺旋结构，概述DNA结构的主要特点，理解DNA的碱基互补配对原则。 1.概述科学家构建DNA模型的研究历程。 3.通过画DNA分子的平面结构，得出碱基数量之间的关系。 学习目标 阅读课本P48-49 DNA结构模型的构建，回答下列问题： 1、DNA结构模型的建立者？ 2、DNA结构模型的构建过程？ 3、在DNA双螺旋结构构建历史进程中，哪一发现最能说明DNA为双链结构？ 在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切的想知道：DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？ 要解答这些问题先要搞清楚DNA的结构 结构 功能 思 议 1.建立者： 1953年 生物学家沃森和物理学家克里克 2.建立过程： （1）当时，科学家已经认识到： DNA是以四种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，并且分别含有A、G、C、T四种碱基。 但这四种碱基如何构成DNA的呢？ 展 评 DNA结构模型的构建 2.建立过程： （2）1951年，英国生物物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林运用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱，推算出DNA呈螺旋结构。 M.Wilkins 威尔金斯 R.E.Franklin 富兰克林 “X”形意味着DNA分子是螺旋的 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 但都被否定了。 展 评 2.建立过程： （3）1952年，查哥夫到剑桥大学访问，沃森和克里克得到了一个关键信息： 查哥夫法则： 奥地利生物化学家查哥夫 展 评 DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。 在DNA中， 腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量 鸟嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。 （4）据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。 2.建立过程： 富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。 沃森与克里克认为： DNA两条链是反向排列的。 物理模型 展 评 为什么A与A，T与T不能配对呢？ 2.建立过程： 嘌呤碱基A和G是双环化合物，占有空间大； 嘧啶碱基T和C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,只有始终是嘌呤碱基与嘧啶碱基配对.才能保证DNA分子具有稳定的直径。 展 评 1、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？他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.建立过程： 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。 2条 DNA两条链反向平行盘旋成双螺旋结构 脱氧核糖和磷酸 排列在DNA的外侧 通过氢键连接，A与T配对，G与C配对，位于DNA内侧 分析讨论: 展 评 2、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？ 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。 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； ①要善于利用他人的研究成果和经验； 2.建立过程： 展 评 2.DNA的基本单位： 脱氧核苷酸 3.脱氧核苷酸的组成 1.元素组成： 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 C、H、O、N、P A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 4.含氮碱基 5.结构简式 展 评 DNA的结构 5’ 3’ CH2 H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 磷酸二酯键 一条脱氧核苷酸链 游离的磷酸基团，称作5′－端 一个羟基(—OH)，称作3′－端 展 评 DNA的结构——平面结构 5’ 3’ 5’ 3’ （1）DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 （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。 细胞膜基本支架： 磷脂双分子层 细胞骨架：蛋白质纤维 DNA双螺旋结构的特点 展 评 （3）两条链上的碱基通过 连接成 ，并且碱基配对具有一定的规律：A(腺嘌呤）一定与 (胸腺嘧啶）配对；G(鸟嘌呤）一定与 (胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作 。 A T A T T A G G G C C A T C 氢键 碱基对 碱基对 氢键 T C 碱基互补配对原则 A=T G C 展 评 DNA双螺旋结构的特点 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 为什么G—C碱基对含量越多，DNA的结构就越稳定？ G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。 氢键越多，结合力越强，结构越稳定。 A=T G C 展 评 DNA双螺旋结构的特点 “五四三二一” 五种组成元素： C、H、O、N、P 四种基本组成单位： 四种脱氧核苷酸 三种小分子： 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链 一种立体结构： 规则的双螺旋结构 展 评 DNA双螺旋结构的特点 1.准备材料： 6种：磷酸、脱氧核糖、4种碱基 磷酸 脱氧核糖 四种碱基 制作脱氧核苷酸 制作脱氧核苷酸链 制作DNA平面结构 制作DNA空间结构 2.制作步骤： 展 评 制作DNA双螺旋结构模型 展 评 制作DNA双螺旋结构模型 1、在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则 A．能搭建出20个脱氧核苷酸 B．所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对 C．能搭建出410种不同的DNA分子模型 D．能搭建出一个4个碱基对的DNA分子片段 D 练 习 2、下列各图中，图形 分别代表磷酸、脱氧核糖和碱基，在制作脱氧核苷酸模型时，各部件之间需要连接。下列连接中正确的是： A B C D B 练 习 3、用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如表所示,下列说法正确的是(　　) A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对 B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键 C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连 D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA 卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C 卡片数量 10 10 2 3 3 2 B 练 习 1、DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的，碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 2、DNA是如何维持它的遗传稳定性的? 碱基对之间的氢键维系DNA的双链结构，保持结构的稳定性。 思考讨论 ①多样性 ②特异性 ③稳定性 n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序。 每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序。(储存遗传信息) 具有规则的双螺旋结构（脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变； 两条链间碱基互补配对方式不变；碱基对的长度和间距固定不变）。 思考讨论 DNA分子结构特点 碱基互补配对原则：A与T配对，G与C配对。 A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1 规律一： （1） A1+A2=T2+T1 G1+G2=C2+C1 即A=T ， G=C ①不互补碱基之和相等 A+G=T+C，即“嘌呤数=嘧啶数” ②任意两个不互补碱基之和占全部碱基的一半 A+G＝T+C＝A+C＝T+G＝1/2（A+G+T+C） A +G T+ C 1 = _________ 思考：若在一个生物体内嘌呤≠嘧啶是什么原因？ 双链结构下，一定是嘌呤=嘧啶，若嘌呤≠嘧啶，则必然有单链结构存在；存在单链结构时，可能是嘌呤=嘧啶也可能是嘌呤≠嘧啶，关系不确定； 碱基互补配对原则及应用 1、某同学制作的DNA双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块A∶C∶T∶G为1∶2∶3∶4，则该模型中另一条链上述碱基模块的比应为  A. 1∶2∶3∶4 B. 3∶4∶1∶2 C. 1∶1∶1∶1 D. 2∶3∶2∶3 B 2、某双链DNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基总数的22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的 A、22% B、28% C、78% D、50% B 3、某生物鸟嘌呤：胞嘧啶=3:1，则该生物不可能是 A.大肠杆菌 B.流感病毒 C.T2噬菌体 D.人体细胞 C 碱基互补配对原则及应用 A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1 规律二：在双链DNA中，A+T或G+C在全部碱基中所占的比例等于其任意一条单链中A+T或G+C的比例。 碱基互补配对原则及应用 A+T G+C A1+T1 G1+C1 A2 +T2 G2 +C2 = = 总结：每条单链及双链中的互补碱基和之比均相等。 规律三： 在DNA双链中，假设一条单链的互补碱基和之比A+T/G+C等于m， 则互补链的A+T/G+C的值及整个DNA分子中A+T/G+C的值与之相等即m； A1+T1 G1+C1 = m 因为： A1=T2 A2=T1 G1=C2 G2=C1 A2+T2 G2+C2 = T1+A1 C1+G1 = m A+T G+C = A1+A2+T1+T2 G1+G2+C1+C2 2(A1+T1) 2(G1+C1) = = m 【补则等】 碱基互补配对原则及应用 规律四： 在DNA双链中，假设一条单链的不互补碱基和之比A+G/T+C等于m， 则互补链的A+G/T+C的值与之互为倒数关系即1/m； A1+G1 T1+C1 = m 因为： A1=T2 A2=T1 G1=C2 G2=C1 T2+C2 A2+G2 = T1+C1 A1+G1 = 1/m 总结：两条单链中的不互补碱基和之比互为倒数。 A1+G1 T1+C1 =a T2+C2 A2+G2 =1/a 【不补则倒】 碱基互补配对原则及应用 1、在双链DNA分子中，A与T之和占全部碱基总数的42%，若其中一条链的C占该链碱基总数的24%，T占30%，则另一条链上C、T分别占该链碱基总数的 A.34% 12% B.42% 12% C.58% 34% D.34% 30% A 规律二 2、若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这个链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是(　　) A．9%　 　B．27% C．28% D．46% C 碱基互补配对原则及应用 3、DNA的一条单链中A＋T/G＋C＝0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（　　） A、0.4和0.6　　 B、2.5和1　　　 C、0.4和0.4　　　　D、0.6和1 4、DNA的一条单链中A＋C/G＋T＝0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（　　） A、0.4和0.6　　 B、2.5和1　　　 C、0.4和0.4　　　　D、2.5和0.4 C B 规律三 规律四 5、某双链DNA分子一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA分子中A:T:G:C为 A.1:1:1:1 B.2:2:3:3 C.3:3:10:10 D.10:10:3:3 C 规律三 碱基互补配对原则及应用 规律五： 不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同，该比值体现了不同生物DNA分子的特异性； 不同生物的DNA的(A＋G)/(T＋C)的值一样吗？ 一样，都是1 规律六： 某碱基在双链中所占的比例等于它在每条单链中所占比例的平均值，若某种碱基在1链中占m%，在2链中占n%，那么该种碱基在双链中应占(m%+n%)/2； 在双链DNA的一条链中A占22%，另一条链中A占24%，在整个DNA分子中，A占 _____ ； 23% 碱基互补配对原则及应用 规律七： 若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0 ； 1、在一个双链DNA分子中A占22%，则A在其中一条单链中的数值能确定吗？ 不能 能确定范围吗？ 能确定范围，0%≤A1≤44%； 规律八： 由n对脱氧核苷酸（碱基）构成的DNA，如果碱基比例未确定，则理论上可构成4n种不同碱基序列的DNA；如果碱基比例已确定，则可构成的DNA种类应少于4n种。 2、含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。该DNA片段中共有腺嘌呤______个,C和G构成的碱基对共_____对。  40 60 碱基互补配对原则及应用 总结规律1. 由于碱基互补配对，有A=T，G≡C；嘌呤数=嘧啶数，即A+G=T+C； 总结规律3.DNA分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一个互补链的这一比值的倒数。 总结规律2.DNA分子中互补碱基之和的比值和每一个单链中的这一比值相等 总结规律5.在一个双链DNA分子中,某碱基占碱基总量的百分数等于它在每条链中的平均数。 总结规律4.DNA双链中不互补配对的两个碱基之和占全部碱基总数的50% 碱基互补配对原则及应用 三步解决DNA分子中有关碱基比例计算 第一步： 搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子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。 第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 1、DNA指纹技术在亲子鉴定，侦察犯罪等方面是目前最为可靠的鉴定技术，下图为通过提取某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA，进行DNA指纹鉴定，部分结果如图所示，则该小孩的生物学父亲最可能是（ ） DNA指纹技 B 2、（多选）用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，最后形成DNA指纹图，这就是DNA指纹技术。刑侦人员获得了如下DNA指纹图，下列说法错误的是（ ） A．DNA指纹的实质是DNA中的碱基数量B．DNA指纹技术可用于亲子鉴定和死者遗骸鉴定C．身高悬殊的同卵双胞胎，其DNA指纹图差异较大D．依据图中的证据可判断，怀疑对象1最可能是罪犯 DNA指纹技术 AC 小结 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。判断下列相关表述是否正确。 (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，碱基的比例总是(A+G)/(T+C)=1。 ( ) ✔ ✔ 练习与应用 2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。 1 2 。 3 4 。 5 6 。 7 8 。 9 10 。 胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 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 思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？ 2个 练 习 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(1/2a-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' C C 练习与应用 $