【生物】DNA的结构课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

必修2/第3章/基因的本质/本节聚焦沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？这一研究过程给我们哪些启示？DNA的双螺旋结构有哪些主要特点？第2节DNA的结构

DNA的双螺旋结构的确立，标志着生物科学的发展进入了分子生物学阶段。在生物学发展中具有里程碑式的意义。知识回顾DNA的中文全称：_________________DNA的组成元素：_________________DNA的结构单位：_________________脱氧核糖核酸C、H、O、N、P脱氧核糖核苷酸1分子脱氧核苷酸：

________+____________+______________1分子磷酸1分子脱氧核糖1分子含氮碱基磷酸脱氧核糖含氮碱基AGCTDNA是主要的遗传物质，它的结构是怎样的？

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、GPAPTPGPC一、DNA双螺旋结构模型的构建1.模型的构建过程…PAPTPGPCPGPC磷酸二酯键（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。

沃森与克里克共同分析，推算DNA分子呈______结构。螺旋（3）沃森和克里克尝试搭建双螺旋和三螺旋结构模型。配对违反了化学规律威尔金斯和富兰克林提供的

，尝试建构模型：

、

沃森和克里克推算出DNA呈_______结构失败DNA衍射图谱DNA的结构单位

，四种脱氧核苷酸螺旋双螺旋三螺旋（4）1952年，从奥地利生物化学家查哥夫得知: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。A=TG=CDNA的平面结构DNA的立体结构重建模型：

让A与T配对、G与C配对GAGGCCCTATCCTGGAG重建模型：

形成DNA双螺旋结构验证让A与T配对、G与C配对（1）DNA具有恒定的

，（2）能解释

，（3）制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符直径A、T、G、C的数量关系（5）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。（6）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。

1.DNA的立体结构双螺旋解开放大二、DNA的结构GAGGCCCTATCCTGGAGDNA平面结构模式图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。5'3'5'3'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，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。GAGGCCCTATCCTGGAGOCH2OHH磷酸基团碱基3′2′HH1′4′5′HH(1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。GAGGCCCTATCCTGGA5'3'5'3'(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。GDNA结构模式图2.DNA双螺旋结构的主要特点：碱基对另一碱基对ATGC氢键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。——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。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、PA、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特别提醒：有关DNA结构的7点提醒DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A-T含2个氢键，G-C含3个氢键。DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个脱氧核糖连着一个磷酸基团。双链DNA中A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。DNA中，当(A＋G)/(T＋C)＝1时，可能是双链DNA，也可能是单链DNA。DNA的特异性是由碱基的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A-T、C-G、T-A、G-C。并非所有DNA片段都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开。制作DNA双螺旋结构模型目的要求通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。材料用具不同彩色纸板、铁丝、剪刀、钉书机等。模型设计1.用不同彩色纸板剪成6种不同形状，分别代表磷酸、脱氧核糖、4种碱基(数量各若干)。磷酸脱氧核糖四种碱基制作DNA双螺旋结构模型模型设计2.制作脱氧核苷酸模型：制作出一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。（注意键的连接）制作DNA双螺旋结构模型模型设计3.制作脱氧核苷酸长链模型：将制成的脱氧核苷酸模型连接成长链。用钉书机将其连成长链制作DNA双螺旋结构模型模型设计4.制作DNA平面结构模型：将两条链间的碱基连接（两条链反向平行、碱基互补配对原则）。

思考：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：(1)代表磷酸的园形塑料片几个？(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？(4)可组装出几种该DNA片段模型？制作DNA双螺旋结构模型模型设计5.制作DNA立体结构模型：双手分别提起两端，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。202020410

制作DNA双螺旋结构模型讨论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是如何维系它的遗传稳定性的？（1）靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。3.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？碱基互补配对原则；半保留复制。三、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。

在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？44000种

3.特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。1.稳定性：主链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。碱基对：严格遵循碱基互补配对原则。四、有关DNA中的碱基计算例.设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C。A1

T2T1A2G1C2C1G2DNA双链(1)嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数:

A+G=T+C即A+G/T+C=1(2)双链DNA分子中(A+T)/(G+C)等于其中任何一条链的(A+T)/(G+C)。A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==互补碱基之和的比值在两条互补链中相等。简记为补则等。四、有关DNA中的碱基计算例.设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C。A1

T2T1A2G1C2C1G2DNA双链(3)双链DNA分子中，互补的两条链中(A+G)/(T+C)互为倒数。T2+C2A2+G2

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

=a非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”四、有关DNA中的碱基计算例.设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C。A1

T2T1A2G1C2C1G2DNA双链(4)在DNA双链中：

(A＋T)%＝(A1＋T1)%＝(A2＋T2)%＝(A3＋U3)%(G＋C)%＝(G1＋C1)%＝(G2＋C2)%＝(G3＋C3)%(5)根据碱基比例对核酸样品进行判定:是否含有U是否则含有RNA为DNAA+CT+G是否=1是否可能是双链DNA可能是单链DNA则为单链DNA1.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_____3.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=_____20%60个29%4.经测定,青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个,占全部碱基总数的24%。那么,该DNA片段中C所占比例和数量分别是 ()A.24%,600个 B.24%,650个C.26%,600个 D.26%,650个D巩固练习4.下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是（）A.若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比

例为1/(2-a)B.如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为mC.如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2D.由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个B5.某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占（)A．11％

B．22％C．28％

D．44％C6.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%C6.某高中一实验小组想要制作一个含10个碱基对的DNA分子双螺旋结构模型，模型设计设定其中一条链所用的A、C、T、G碱基模型的数量比为1∶2∶3∶4，则模型构建需要准备的C碱基模型的数量应为（

）

A．4个

B．5个

C．6个

D．8个C7.一条双链DNA,G和C占全部碱基的44%,其中一条链的碱基中,A占26%,C占20%,那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是(

)。A.28%和22%

B.30%和24%C.26%和20%

D.24%和30%B8.从某生物组织中提取DNA进行分析，其4种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)，所含的碱基中有28%是腺嘌呤，问与H链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()A.42%B.27%C.26%

D.14%C9.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（

）A.32.9%，17.1%

B.31.3%，18.7%C.18.7%，31.3%D.17.1%，32.9%B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、小结练习与应用（P52）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（P52）一、概念检测2.下面是