【生物】DNA的結(jié)構(gòu)課件-2023-2024學年高一下學期生物人教版必修2

必修2/第3章/基因的本質(zhì)/本節(jié)聚焦沃森和克里克是怎樣揭示DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的？這一研究過程給我們哪些啟示？DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)有哪些主要特點？第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立，標志著生物科學的發(fā)展進入了分子生物學階段。在生物學發(fā)展中具有里程碑式的意義。知識回顧DNA的中文全稱：_________________DNA的組成元素：_________________DNA的結(jié)構(gòu)單位：_________________脫氧核糖核酸C、H、O、N、P脫氧核糖核苷酸1分子脫氧核苷酸：

________+____________+______________1分子磷酸1分子脫氧核糖1分子含氮堿基磷酸脫氧核糖含氮堿基AGCTDNA是主要的遺傳物質(zhì)，它的結(jié)構(gòu)是怎樣的？

DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈。4種脫氧核苷酸分別含有______________4種堿基

（1）當時科學界對DNA的認識A、T、C、GPAPTPGPC一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.模型的構(gòu)建過程…PAPTPGPCPGPC磷酸二酯鍵（2）1951年，英國生物物理學家威爾金斯和富蘭克林展示了DNA的X射線的衍射圖譜。

沃森與克里克共同分析，推算DNA分子呈______結(jié)構(gòu)。螺旋（3）沃森和克里克嘗試搭建雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型。配對違反了化學規(guī)律威爾金斯和富蘭克林提供的

，嘗試建構(gòu)模型：

、

沃森和克里克推算出DNA呈_______結(jié)構(gòu)失敗DNA衍射圖譜DNA的結(jié)構(gòu)單位

，四種脫氧核苷酸螺旋雙螺旋三螺旋（4）1952年，從奧地利生物化學家查哥夫得知:在DNA中，腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量；鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量。A=TG=CDNA的平面結(jié)構(gòu)DNA的立體結(jié)構(gòu)重建模型：

讓A與T配對、G與C配對GAGGCCCTATCCTGGAG重建模型：

形成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)驗證讓A與T配對、G與C配對（1）DNA具有恒定的

，（2）能解釋

，（3）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)相符直徑A、T、G、C的數(shù)量關(guān)系（5）1953年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》論文發(fā)表在英國《自然》雜志上。（6）1962年，沃森、克里克和威爾金斯獲諾貝爾獎。左一：威爾金斯左三：克里克左五：沃森思考與討論1.DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？2.DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？它們分別位于DNA的什么部位？3.DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？DNA是由兩條鏈構(gòu)成的。它的立體結(jié)構(gòu)為：構(gòu)成DNA的兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，它們排列在DNA的外側(cè)。

DNA中的堿基通過氫鍵連接成堿基對，A與T配對，G與C配對。它們位于DNA的內(nèi)側(cè)。

1.DNA的立體結(jié)構(gòu)雙螺旋解開放大二、DNA的結(jié)構(gòu)GAGGCCCTATCCTGGAGDNA平面結(jié)構(gòu)模式圖2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：(1)DNA的兩條單鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。5'3'5'3'DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作5′－端，另一端有一個羥基(—OH)，稱作3′－端，兩條單鏈走向相反，一條單鏈從5′－端到3′－端，另一條單鏈從3′－端到5′－端。GAGGCCCTATCCTGGAGOCH2OHH磷酸基團堿基3′2′HH1′4′5′HH(1)DNA的兩條單鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。GAGGCCCTATCCTGGA5'3'5'3'(2)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)。(3)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規(guī)律：A與T配對，G與C配對。堿基之間的這種一一對應的關(guān)系，叫作堿基互補配對原則。GDNA結(jié)構(gòu)模式圖2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：堿基對另一堿基對ATGC氫鍵G與C形成三個氫鍵，A與T只形成兩個氫鍵。氫鍵越多，結(jié)合力越強?！狦和C的含量越多，DNA的結(jié)構(gòu)就越穩(wěn)定。歸納：DNA分子結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”五種元素：四種堿基：三種物質(zhì)：兩條長鏈：一種螺旋：C、H、O、N、PA、G、C、T，相應的有四種脫氧核苷酸磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)特別提醒：有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的7點提醒DNA中兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，A-T含2個氫鍵，G-C含3個氫鍵。DNA中并不是所有的脫氧核糖都連著兩個磷酸基團，兩條鏈各有一個脫氧核糖連著一個磷酸基團。雙鏈DNA中A與T分子數(shù)相等，G與C分子數(shù)相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。并非所有的DNA分子均具“雙鏈”，有的DNA分子為單鏈。DNA中，當(A＋G)/(T＋C)＝1時，可能是雙鏈DNA，也可能是單鏈DNA。DNA的特異性是由堿基的排列順序決定的，而不是由配對方式?jīng)Q定的，配對方式只有四種：A-T、C-G、T-A、G-C。并非所有DNA片段都是基因，基因是有遺傳效應的DNA片段，不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將不同的基因分隔開。制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型目的要求通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對DNA結(jié)構(gòu)特點的認識和理解。材料用具不同彩色紙板、鐵絲、剪刀、釘書機等。模型設計1.用不同彩色紙板剪成6種不同形狀，分別代表磷酸、脫氧核糖、4種堿基(數(shù)量各若干)。磷酸脫氧核糖四種堿基制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型模型設計2.制作脫氧核苷酸模型：制作出一個個含有不同堿基的脫氧核苷酸模型。（注意鍵的連接）制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型模型設計3.制作脫氧核苷酸長鏈模型：將制成的脫氧核苷酸模型連接成長鏈。用釘書機將其連成長鏈制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型模型設計4.制作DNA平面結(jié)構(gòu)模型：將兩條鏈間的堿基連接（兩條鏈反向平行、堿基互補配對原則）。

思考：某同學想制作一段具有10對堿基對的DNA片段模型，他在準備材料時至少需要：(1)代表磷酸的園形塑料片幾個？(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個？(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個？(4)可組裝出幾種該DNA片段模型？制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型模型設計5.制作DNA立體結(jié)構(gòu)模型：雙手分別提起兩端，拉直雙鏈，向右旋轉(zhuǎn)一下，即可得到一個DNA分子的雙螺旋空間結(jié)構(gòu)模型。202020410

制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型討論1.DNA只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲存了大量的遺傳信息。2.DNA是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的？（1）靠DNA堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)；（2）在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，由于堿基對平面之間相互靠近，形成了與堿基對平面垂直方向的相互作用力。3.你能夠根據(jù)DNA的結(jié)構(gòu)特點，設想DNA的復制方式嗎？堿基互補配對原則；半保留復制。三、DNA分子的結(jié)構(gòu)特性2.多樣性：堿基數(shù)量的不同，堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。

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。請同學們計算DNA分子有多少種？44000種

3.特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基排列順序。1.穩(wěn)定性：主鏈：磷酸與脫氧核糖交替排列穩(wěn)定不變。堿基對：嚴格遵循堿基互補配對原則。四、有關(guān)DNA中的堿基計算例.設DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補配對原則可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。則在DNA雙鏈中：A=T，G=C。A1

T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈(1)嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù):

A+G=T+C即A+G/T+C=1(2)雙鏈DNA分子中(A+T)/(G+C)等于其中任何一條鏈的(A+T)/(G+C)。A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中相等。簡記為補則等。四、有關(guān)DNA中的堿基計算例.設DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補配對原則可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。則在DNA雙鏈中：A=T，G=C。A1

T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈(3)雙鏈DNA分子中，互補的兩條鏈中(A+G)/(T+C)互為倒數(shù)。T2+C2A2+G2

=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=A1+G1T1+C1

=a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”四、有關(guān)DNA中的堿基計算例.設DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補配對原則可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。則在DNA雙鏈中：A=T，G=C。A1

T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈(4)在DNA雙鏈中：

(A＋T)%＝(A1＋T1)%＝(A2＋T2)%＝(A3＋U3)%(G＋C)%＝(G1＋C1)%＝(G2＋C2)%＝(G3＋C3)%(5)根據(jù)堿基比例對核酸樣品進行判定:是否含有U是否則含有RNA為DNAA+CT+G是否=1是否可能是雙鏈DNA可能是單鏈DNA則為單鏈DNA1.某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥嘌呤占30%，則胸腺嘧啶為_____2.一個DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個堿基對的DNA分子中，胞嘧啶應是_____3.DNA分子的一條單鏈中，A=20%，T=22%，求整個DNA分子中G=_____20%60個29%4.經(jīng)測定,青蛙體細胞中一段DNA分子中A有600個,占全部堿基總數(shù)的24%。那么,該DNA片段中C所占比例和數(shù)量分別是 ()A.24%,600個 B.24%,650個C.26%,600個 D.26%,650個D鞏固練習4.下列有關(guān)雙鏈DNA分子的敘述，正確的是（）A.若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，則另一條鏈的堿基C所占比

例為1/(2-a)B.如果一條鏈上(A＋T)∶(G＋C)＝m，則另一條鏈上該比值也為mC.如果一條鏈上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，則另一條鏈上該比值為3∶3∶2∶2D.由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數(shù)量為150個B5.某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占22％，那么，胞嘧啶的分子數(shù)占（)A．11％

B．22％C．28％

D．44％C6.若一個雙鏈DNA分子的G占整個DNA分子堿基的27%，并測得DNA分子一條鏈上的A占這個鏈堿基的18%，則另一條鏈上的A的比例是(

)

A．9%

B．27%C．28%

D．46%C6.某高中一實驗小組想要制作一個含10個堿基對的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，模型設計設定其中一條鏈所用的A、C、T、G堿基模型的數(shù)量比為1∶2∶3∶4，則模型構(gòu)建需要準備的C堿基模型的數(shù)量應為（

）

A．4個

B．5個

C．6個

D．8個C7.一條雙鏈DNA,G和C占全部堿基的44%,其中一條鏈的堿基中,A占26%,C占20%,那么其互補鏈中的A和C分別占該鏈全部堿基的百分比是(

)。A.28%和22%

B.30%和24%C.26%和20%

D.24%和30%B8.從某生物組織中提取DNA進行分析，其4種堿基數(shù)的比例是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的46%。又知該DNA的一條鏈(H鏈)，所含的堿基中有28%是腺嘌呤，問與H鏈互補的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的()A.42%B.27%C.26%

D.14%C9.已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%，其中一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%。則在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的（

）A.32.9%，17.1%

B.31.3%，18.7%C.18.7%，31.3%D.17.1%，32.9%B化學組成單位基本單位——脫氧核苷酸種類：四種主要特點①由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。②外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。DNA的結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建(堿基互補配對原則)六、小結(jié)練習與應用（P52）一、概念檢測1.DNA兩條單鏈的堿基數(shù)量關(guān)系是構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數(shù)量相等，而且都有A、T、G、C四種堿基

（）（2）在DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)中，堿基的比例總是（A+G）/（T+C）=1。

（）??練習與應用（P52）一、概念檢測2.下面是