3.2DNA的结构高一生物课件（人教版2019必修2）

DNA的结构第二节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？本

节

聚

焦DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质更多实验证据DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质T2噬菌体侵染大肠杆菌实验肺炎链球菌的转化实验加热杀死的S型细菌中含有转化因子格里菲斯的体内转化实验艾弗里的体外转化实验转化因子是什么温故启新一、DNA双螺旋结构模型的构建请同学们自主阅读教材P48-50，在教材勾画出下列问题的答案。

1.归纳出哪些科学家分别对DNA双螺旋结构模型的构建作出了怎样的贡献？2.DNA由几条链组成？具有怎样的立体结构？3.DNA基本骨架由哪些物质构成？它们分别位于DNA什么部位？4.DNA中碱基如何配对？它们位于DNA什么部位？---------模型建构法美国加州理工学院英国剑桥大学国王学院英国剑桥大学卡文迪什实验室【资料1】DNA是以

为单位连接而成的长链，这四种核苷酸分别含有

4种碱基。一、DNA双螺旋结构模型的构建过程DNA的中文全称：_________________，组成元素：.脱氧核糖核酸C、H、O、N、P4种脱氧核糖核苷酸A、T、G、C5’1’2’3’4’OPCH2

OHOOHHOHHH

HH含N碱基

磷酸

脱氧核糖p=OOHO碱基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO碱基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHOOHH2O磷酸二酯键一、DNA双螺旋结构模型的构建过程【资料2】1951年，英国化学家托德提出核苷酸分子间的化学连接方式。他认为核苷酸与核苷酸之间通过脱水缩合以磷酸二酯键连接。活动一：请根据上述信息，用四种脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链。

【资料3】1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。DNA衍射图谱证据推断DNA衍射图谱呈现“X”形DNA呈螺旋结构DNA衍射图谱外围的斑点较浅，研究表明，这是因为另一条螺旋的干扰。DNA可能呈双螺旋结构X射线晶体衍射技术【资料4】富兰克林和威尔金斯发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样翻转180°威尔金斯富兰克林证据推断DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样DNA两条链尾反向平行翻转180°活动二：DNA的两条链的位置关系是怎样的呢？它们是如何连接的？

尝试构建双链平面模型。可能性1：碱基排列在内侧可能性2：碱基排列在同侧可能性3：碱基排列在外侧【资料5】DNA位于液体环境中，磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水。DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链按反向平行盘旋成的双螺旋结构！【资料6】①DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm；假说一：A与T配对，G与C配对；假说二：A与C配对，G与T配对。②嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物（如图所示）；据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？可以提出哪些假说？问题：位于DNA内侧的碱基是如何配对的？嘌呤与嘧啶配对DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链按反向平行盘旋成的双螺旋结构！脱氧核糖和磷酸交替链接，碱基排列在内侧。查哥夫【资料7】奥地利生物化学家查哥夫对多种生物DNA的碱基做了定量分析，研究数据如表，

据表说说不同的生物碱基数量上有什么相同点？DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链按反向平行盘旋成的双螺旋结构！脱氧核糖和磷酸交替链接，碱基排列在内侧。排列在内侧的碱基遵循碱基互补配对原则：A与T配对，G与C配对。相同点：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(即：A=T)；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(即：G=C)。由此推测，上述哪种假说是正确的？模型三

沃森和克里克重新构建：DNA双链的平面结构一、DNA双螺旋结构模型的构建过程A与T配对C与G配对如何连接？氢键一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。2个氢键3个氢键空间结构：DNA双螺旋结构1953年，沃森和克里克撰写的论文«核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型»在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。诺贝尔奖富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。二、DNA的结构特点①：DNA是由两条单链组成，这两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。链数方向结构一条：5’→3’;

另一条：3’→5’DNA双链的平面结构图特点③：两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。特点②：DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。1.在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为（

）A.58B.78C.82D.88需要使用订书钉连接的部位有碱基与碱基的连接处、脱氧核糖与磷酸的连接处以及脱氧核糖与碱基的连接处，连接碱基与碱基需要的订书钉数目为6×2＋4×3＝24，连接脱氧核糖与磷酸需要的订书钉数目为20×2－2＝38，连接脱氧核糖与碱基需要的订书钉数目是20，故总共需要的订书钉数目是82。C

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？

要善于利用他人的研究成果和经验；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；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。P59讨论阿基米德：给我一个支点，我将撬动整个地球！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。（

）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'C2．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）脱氧核糖磷酸脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段二、DNA的结构思考①：为什么G-C碱基对含量越多DNA越稳定？氢键越多，结构越稳定，而G—C碱基对之间含有的氢键多，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。稳定性外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。思考②：DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能够储存大量的遗传信息？碱基（或脱氧核苷酸）排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。计算：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多样性思考③：为什么可以利用DNA指纹来识别身份？特异性两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。二、DNA的结构①DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基(

)②每个DNA分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数(

)③G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高(

)④在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸(

)⑤两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对(

)⑥DNA分子中一条链上的相邻碱基通过氢键连接(

)⑦每个DNA分子中一般都会含有四种脱氧核苷酸()⑧DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧()⑨维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键()√×√√××√×√1或2个脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖不同侧0

2个选择题：1.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（

）卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10102332A.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.搭建的DNA模型中有1个游离的磷酸基团D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段B二、DNA的结构1）、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

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2。则在双链DNA中：A=T，G=C。A+G=T+C=A+C=T+G=碱基总数的50%例1：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占（）A.9%B.18%C.32%D.64%C规律一：在双链DNA中

总数与

总数相等，即A＋G等于T＋C。嘌呤碱基嘧啶碱基G=50%–18%=32%变式1：一个双链的DNA分子，其中A＝10%，则T、G、C的含量分别为

、

、

。10%40%40%二、DNA的结构A1+T1（A+T）12==A2

+T2例2:在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的（）A．24%、26%B．22%、28%C．27%、23%

D．20%、30%（G+C）12G1+C1G2+C2==A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==规律二：互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中(A+T)/(G+C)＝m，在互补链及整个DNA分子中(A+T)/(G+C)＝?。A二、DNA的结构A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=规律三：非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝?，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝?A+GT+C=1例3：已知DNA分子中的一条单链中A+G/T+C的值为0.5，则互补链中A+G/T+C的值为

，该DNA分子中A+G/T+C的值为

。21二、DNA的结构A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%规律四：双链DNA中互补碱基和与碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链12（A1+T1）%=(A2+T2）%=(A+T)%例4：某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，α链中腺嘌呤占28%。下列叙述错误的是（）A．β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44%B．β链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等，均是28%C．α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占双链DNA分子的8%D．α链中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，β链中(A＋T)/(G＋C)＝11/14B变

式

训

练5.某