3.2DNA分子的结构课件-2026-2027学年高一下学期生物人教版必修2

DNA分子的结构 1 A T C G 磷酸 脱氧核糖 五碳糖 碱基 磷酸 A 腺嘌呤(piào lìng) G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶(mì dìng) T 胸腺嘧啶 2 2号位碳上少一个氧原子！ 温故知新 3 温故知新 脱氧核糖核酸 DNA的中文全称： 1分子磷酸 1分子脱氧核糖 1分子含氮碱基 DNA的组成元素： DNA的基本单位： C H O N P 脱氧核糖核苷酸 命名规则：碱基名+核苷酸种类 如： 腺嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 脱氧核糖 A 磷酸 OH G C T 腺嘌呤 胞嘧啶 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖 O 4 一、DNA双螺旋结构模型的构建 DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。4种脱氧核苷酸分别含有______________4种碱基 1、当时科学界对DNA的认识 A、T、C、G A T G C 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’,5’– 磷酸二酯键 用X射线探测DNA，分析衍射图谱来确定DNA的晶体结构 23岁的沃森来剑桥完成烟草花叶病毒的博士后课题 35岁的克里克刚从物理学转行道生物学的研究生，主攻蛋白质晶体结构 顶尖化学家 5 Rosalind Franklin 1920-1958 M. Wilkins 1916-2004 Linus Carl Pauling 1901 - 1994 James Watson (left) 1928 – Francis Crick (right) 1916 - 2004 沃森与克里克推算出DNA分子呈______结构。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 2、1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。 Rosalind Franklin 1920-1958 M. Wilkins 1916-2004 螺旋 DNAX射线晶体衍射图谱 6 一、DNA双螺旋结构模型的构建 3、沃森和克里克尝试搭建双螺旋和三螺旋结构模型 双螺旋 三螺旋 富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半 错误 7 一、DNA双螺旋结构模型的构建 4、已知DNA外部为溶液环境，碱基具有疏水性，磷酸和脱氧核糖具有亲水性。磷酸分子有强电负性 磷酸在外侧，碱基分布在DNA分子的内部 碱基如何分布？ 8 一、DNA双螺旋结构模型的构建 5、DNA螺旋的直径是恒定的，约为2nm 6、数学家通过计算碱基间的吸引力发现，A吸引T，C吸引G 7、1952年，从奥地利生物化学家查哥夫处得知:在DNA中，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 链方向如何？ 9 A与T配对 G与C配对 约翰·斯坦利·格里菲斯（John Stanley Griffith ，1928-1972）是英国化学家、数学家和生物物理学家。他是著名的英国细菌学家 弗雷德里克·格里菲斯的侄子。 1951年，年仅23岁的格里菲斯在弗朗西斯·克里克的建议下，对后来被称为互补碱基配对的东西进行了量子力学计算。 20 世纪 60 年代，Griffith 和放射生物学家Tikvah Alper提出了这样的假设：一些传染性海绵状脑病(TSE) 是由仅由蛋白质组成的传染原引起的。[4] [5]这个想法最终被Prusiner等人发展成所谓的朊病毒假说。 9 10 腺嘌呤脱氧核苷酸 10 11 两条链的方向必然相反 11 一、DNA双螺旋结构模型的构建 12 重建模型：让A与T配对，G与C配对 DNA的平面结构 DNA的立体结构 A T G C A T G C 一、DNA双螺旋结构模型的构建 13 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》论文发表在英国《自然》杂志上。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 14 物理模型 一、DNA双螺旋结构模型的构建 15 1962年，沃森、克里克和威尔金斯获诺贝尔奖 左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森 思考与讨论 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？ DNA是由两条链构成的。它的立体结构为：构成DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。 DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，A与T配对，G与C配对。它们位于DNA的内侧。 16 那么他们所构建的DNA双螺旋结构到底具有什么样的特点呢？请同学们阅读课本，并思考和讨论以下几个问题 1.DNA的立体结构 双螺旋解开放大 二、DNA的结构 DNA平面结构模式图 A T G C A T G C 2.DNA双螺旋结构的主要特点： (1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端。 O CH2 OH H 磷酸基团 碱基 3′ 2′ H H 1′ 4′ 5′ H H 两条单链走向相反，一条单链从5′－端到3′－端，另一条单链从3′－端到5′－端。 A T G C A T G C A T G C A T G C 5' 3' 5' 3' A T G C A T G C A T G C A T G C 5' 3' 5' 3' (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。 (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规律：A与T配对，G与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。 2.DNA双螺旋结构的主要特点： (1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 单链中相邻碱基：通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖连接 双链中相邻碱基:通过氢键相连 数量规律 ①每个线状DNA分子中，每条链的5’端各有1个游离的磷酸基团，共2个。环状DNA分子中无游离的磷酸基团 ②由于A与T间有2个氢键,G与C间有3个氢键，相同长度的情况下，GC含量越多，DNA的热稳定性越好 A T G C A T G C A T G C A T G C 5' 3' 5' 3' 位置关系 化学键磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键 归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一” 五种元素 四种碱基 三种物质 两条长链 一种螺旋 C、H、O、N、P A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条反向平行的脱氧核苷酸链 规则的双螺旋结构 某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要： 代表磷酸的球形塑料片几个？ 代表四种碱基的长方形塑料片几个？ 代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？ 可组装出几种该DNA片段模型？ 三、制作DNA双螺旋结构模型 20 20 20 410 磷酸 脱氧核糖 A T G C 化学键 30 20 6 4 8 6 80 四、DNA分子的结构特性 2.多样性：碱基数量的不同，碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。 若有n个碱基对的DNA片段，则其碱基排序有4n种可能 3.特异性：每个DNA都有特定的碱基排列顺序。 1.稳定性： 外部稳定的基本骨架：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。 内部碱基对稳定：通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则。 空间结构稳定——规则的双螺旋结构 设DNA一条链为α链，互补链为β链。根据碱基互补配对原则可知： 五、DNA有关碱基数量的计算 T G C A A C G T α β Aα＝Tβ Tα＝Aβ Gα＝Cβ Cα＝Gβ 若α链中， Aα + Tα 占30% 则β链中， Aβ + Tβ 占30% 则双链中，A+T占30% DNA双链中，配对碱基之和占比相等 设DNA一条链为α链，互补链为β链。根据碱基互补配对原则可知： 五、DNA有关碱基数量的计算 T G C A A C G T α β Aα＝Tβ Tα＝Aβ Gα＝Cβ Cα＝Gβ 双链中，A+G占比？A+C占比？ DNA双链中，非配对碱基之和占总数一半 1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____ 2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____ 20% 60个 3.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____ 29% 4.某个DNA分子中，A+T占46%，其中α链中，A占20%，C占32%，求其互补的β链中，A占 _____ ， C占 _____ 26% 22% 化学组成单位 基本单位——脱氧核苷酸 种类： 四种 主要特点 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 ，碱基排列在内侧。 ③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。 DNA的结构 DNA双螺旋结构的构建 (碱基互补配对原则) 六、小结 DNA指纹技术 下图中怀疑对象中，谁最可能是嫌疑犯？DNA指纹技术还有哪些用途？ Thanks for your attention! 30 $