DNA的結(jié)構(gòu)課件高一下學(xué)期生物人教版必修22

第3章第2節(jié)人教版生物(高中)溫故而知新DNA的中文全稱：DNA的組成元素：DNA的基本單位：脫氧核糖核酸C、H、O、N、P脫氧核糖核苷酸OPCH2

OHOOHHOHHH

HH堿基

磷酸

5’1’2’3’4’一分子磷酸一分子脫氧核糖一分子含氮堿基C胞嘧啶T胸腺嘧啶A腺嘌呤G鳥嘌呤脫氧核糖上與堿基相連的碳叫作1’-C，與磷酸基團相連的碳叫作5’-C【合作探究一】閱讀課本P48-49，思考與討論下列問題：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建者是哪位科學(xué)家？歸納出對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)做出貢獻的科學(xué)家？研究DNA結(jié)構(gòu)常用的方法是什么？1.模型構(gòu)建者1953年，美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克2.構(gòu)建依據(jù)（2）1951年威爾金斯和富蘭克林獲得了DNAX射線的衍射圖譜；（3）1952年查哥夫發(fā)現(xiàn)在DNA中，腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量，鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量；（1）20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識到DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基。3.研究DNA結(jié)構(gòu)常用的方法：X射線晶體衍射法DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建卡文迪什實驗室沃森沃森克里克我能幫你理解生物學(xué)內(nèi)容我能幫你理解晶體學(xué)原理科學(xué)思維35S

標(biāo)記蛋白質(zhì)32P標(biāo)記DNA看不見的物質(zhì)同位素標(biāo)記熒光標(biāo)記看不見的結(jié)構(gòu)顯微鏡X射線衍射技術(shù)能夠觀察記錄威爾金斯富蘭克林DNA衍射圖譜（X意味著DNA分子是螺旋的）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建組成DNA分子的脫氧核糖和磷酸基團具有親水性，而堿基具有疏水性，細(xì)胞中的DNA分子總是處于一個液體環(huán)境中。據(jù)此你可以得出什么結(jié)論？脫氧核糖和磷酸基團排列在雙鏈DNA分子的外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。富蘭克林1951年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)提高空氣的濕度，發(fā)現(xiàn)DNA易吸收水分。她認(rèn)為脫氧核糖核苷酸的親水磷酸基團應(yīng)該位于DNA的外側(cè)，其余部分位于內(nèi)側(cè)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1951年10月，生物學(xué)家沃森與物理學(xué)家克里克合力推出了三股螺旋的DNA結(jié)構(gòu)，當(dāng)他們邀請威爾金斯和富蘭克林前來觀看時，被兩人評價為“一無是處”，威爾金斯提出根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)推測，DNA應(yīng)該是兩條鏈。沃森和克里克DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建NPNPNPNPNPNPNPNPNPNP堿基如何配對？NPNPNPNPNPNPNPNPNPNPDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建沃森和克里克嘗試了堿基位于螺旋內(nèi)部，磷酸位于外部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，但是他們讓A與A、T與T、C與C、G與G配對。但是這個結(jié)構(gòu)又被否定了，為什么？我們先來分析下這四種堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)APTPCPGPTPTPGPCPTPAP腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）堿基（N）嘌呤嘧啶兩個環(huán)（更長）一個環(huán)（更短）這種構(gòu)造會對DNA的結(jié)構(gòu)有什么影響？DNA的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定APTPCPGPTPTPGPCPTPAPAPTPCPGPTPTPGPCPTPAP發(fā)生改變：嘌呤堿基是雙環(huán)化合物，嘧啶堿基是單環(huán)化合物（如圖所示），而DNA分子兩條鏈之間的距離是固定的，直徑約為2nm，據(jù)此推測位于DNA內(nèi)部的堿基如何配對？并作出假說。嘌呤與嘧啶配對。假說一：A與T配對，G與C配對；假說二：A與C配對，G與T配對。請根據(jù)查哥夫堿基數(shù)據(jù)表推測，上述哪種假說是正確的？DNA中堿基會相互配對，而且A與T的數(shù)量相等，C與G的數(shù)量相等。查哥夫假說一2個氫鍵3個氫鍵威爾金斯、克里克和沃森：1962年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎瑞典斯德哥爾摩音樂廳，諾貝爾獎頒獎典禮上的合影。左一：威爾金斯；左三：克里克；右二：沃森富蘭克林于1958年因卵巢癌去世，無緣諾貝爾獎。1951年1952年1953年1962年威爾金斯、富蘭克林查哥夫沃森、克里克沃森、克里克、威爾金斯沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》論文在英國《自然》雜志上刊載，引起了極大的轟動。在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鳥嘌呤（G）=胞嘧啶（C）富蘭克林和同事威爾金斯采用X射線衍射技術(shù)拍攝到DNA衍射圖譜。沃森和克里克構(gòu)建出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型01DNA具有恒定的直徑02能解釋A、T、C、G的數(shù)量關(guān)系03制作的模型與基于拍攝的X射線衍射照片推算出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)相符平面結(jié)構(gòu)：CTTGACAGDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，是科學(xué)家合作研究的典范，在科學(xué)界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你那些啟示？③研究小組成員在知識背景上最好是互補的，對所從事的研究要有興趣和激情等。①要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗；②要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；意義①DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說不但闡明了DNA的基本結(jié)構(gòu)，并且對一個DNA分子如何復(fù)制成兩個結(jié)構(gòu)相同的DNA分子，以及DNA怎么傳遞生物體的遺傳信息進行了合理說明。②是生物科學(xué)中具有革命性的發(fā)現(xiàn)，是20世紀(jì)最重要的發(fā)現(xiàn)之一。是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。C、H、O、N、P磷酸脫氧核糖堿基DNA分子的結(jié)構(gòu)層次DNA視頻演示DNA的結(jié)構(gòu)【合作探究二】教材P50DNA的平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)，思考并總結(jié)DNA分子特點DNA由幾條鏈組成？具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？DNA基本骨架由哪些物質(zhì)構(gòu)成？它們分別位于DNA什么部位？DNA中堿基如何配對？它們位于DNA什么部位？反向平行雙螺旋結(jié)構(gòu)方向：空間結(jié)構(gòu)：3′5′3′5′堿基互補配對形成氫鍵GCAT核苷酸之間連接的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成基本骨架2.外側(cè)：1.雙鏈：3.內(nèi)側(cè)：DNA的結(jié)構(gòu)GAGGCCCTATCCTGGAGDNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：5'3'5'3'DNA的結(jié)構(gòu)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：5'3'5'3'磷酸二酯鍵GAGGCCCTATCCTGGAGDNA的結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：5'3'5'3'GAGGCCCTATCCTGGAG兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定的規(guī)律：A與T配對，G與C配對。堿基之間的這種配一一對應(yīng)的關(guān)系，叫做堿基互補配對。氫鍵DNA的結(jié)構(gòu)特點【合作探究三】DNA的多樣性和特異性DNA只含有4種脫氧核苷酸，為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？DNA是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的？內(nèi)部堿基對穩(wěn)定—通過氫鍵連接，嚴(yán)格遵循堿基互補配對原則；空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定—規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA的結(jié)構(gòu)特點①穩(wěn)定性：外部穩(wěn)定的基本骨架—磷酸和脫氧核糖交替連接形成；為什么G//C堿基對含量越多DNA越穩(wěn)定？氫鍵越多，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，而G—C堿基對之間含有的氫鍵多，即含G、C堿基對比例越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，更耐高溫。穩(wěn)定性外部穩(wěn)定的基本骨架、內(nèi)部堿基對穩(wěn)定、空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。DNA的結(jié)構(gòu)特點在生物體內(nèi)，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。計算DNA分子有多少種？44000③特異性：堿基對的特定排列順序。②多樣性：堿基對的數(shù)量不同、排列順序的千變?nèi)f化。人體內(nèi)控制β珠蛋白的基因由1700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有多少種？120世紀(jì)自然科學(xué)最重要的有三大發(fā)現(xiàn)，相對論、量子力學(xué)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。拓展提升拓展提升思考1、若DNA一條鏈序列為5′-ACTGGT-3′，則互補鏈為？思考2、現(xiàn)在構(gòu)建一個含有5個堿基對的DNA，請計算DNA分子有多少種？45種類數(shù)目3′-TGACCA-5′（1）DNA是由

條單鏈按_________方式盤旋成_______結(jié)構(gòu)反向平行雙螺旋25’3’5’3’課堂小結(jié)磷酸

和

交替連接，構(gòu)成基本骨架；(2)外側(cè)：堿基內(nèi)側(cè):脫氧核糖(3)

兩條鏈上的堿基通過

連接形成

，且A只和

配對、G只和

配對，堿基之間的一一對應(yīng)的關(guān)系，就叫作

。氫鍵TC堿基互補配對原則堿基對根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。請據(jù)此完成以下推論：1.A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。即：雙鏈中A＝___，G＝___，

A＋G＝______＝______＝______＝__________________。T1＋T2C1＋C2A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈TCT＋CA＋CT＋G1/2(A＋G＋T＋C)規(guī)律一：雙鏈DNA分子中嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，任意兩個不互補堿基之和為堿基總數(shù)的一半。雙鏈DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計算規(guī)律2.A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2規(guī)律二：互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等，簡記為“補則等”。=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN=C1+G1N1C2+G2=N2C+GNN1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈雙鏈DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計算規(guī)律根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。請據(jù)此完成以下推論：即兩者的關(guān)系是_____________。3.若

，則

=T1+G1=m

A1+C1T2+G2

A2+C2m1互為倒數(shù)雙鏈DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計算規(guī)律根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。請據(jù)此完成以下推論：N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈規(guī)律三：非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，簡記為“不補則倒”。1.氫鍵數(shù)目：A與T之間兩個氫鍵，C與G之間三個氫鍵，其中C－G對數(shù)(或相對含量)越多，DNA分子越穩(wěn)定一個DNA分子有1000個堿基對，其中A=240個，該DNA分子中含有______