【課件】DNA的結(jié)構(gòu)課件-2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

基因的本質(zhì)第3章第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)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(diǎn)?坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕像，它作為高科技的標(biāo)志。

那么DNA分子的空間結(jié)構(gòu)具體是什么樣子的呢？問題探討英格蘭:

生命中心新加坡:螺旋橋橋兩頭連接碼頭中心和濱南，橋身由一種方向相反的雙螺旋結(jié)構(gòu)支撐，事實(shí)上，這與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)如出一轍。設(shè)計(jì)者將這條巨型DNA鏈內(nèi)部置有彩燈，彩燈呈現(xiàn)出不同的字母形狀，分別為C、G、A和T新西蘭:莫里斯?威爾金斯紀(jì)念碑俄羅斯:實(shí)驗(yàn)鼠紀(jì)念碑俄羅斯新西伯利亞細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)研究所為紀(jì)念生物學(xué)研究的無名英雄——實(shí)驗(yàn)鼠，建立一個(gè)紀(jì)念碑。該雕塑由藝術(shù)家AndrewKharkevich設(shè)計(jì)而成，描繪了一只鼠科學(xué)家正在編織一個(gè)DNA鏈。一

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

發(fā)現(xiàn)核酸早在1868年，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了核酸。在德國(guó)化學(xué)家霍佩·賽勒的實(shí)驗(yàn)室里，有一個(gè)瑞士籍的研究生名叫米歇爾，他對(duì)實(shí)驗(yàn)室附近的一家醫(yī)院扔出的帶膿血的繃帶很感興趣，因?yàn)樗滥撗悄切榱吮Ｐl(wèi)人體健康，與病菌“作戰(zhàn)”而戰(zhàn)死的白細(xì)胞和被殺死的人體細(xì)胞的“遺體”。于是他細(xì)心地把繃帶上的膿血收集起來，并用胃蛋白酶進(jìn)行分解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞遺體的大部分被分解了，但對(duì)細(xì)胞核不起作用。他進(jìn)一步對(duì)細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核中含有一種富含磷和氮的物質(zhì)。霍佩·賽勒用酵母做實(shí)驗(yàn)，證明米歇爾對(duì)細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是正確的。于是他便給這種從細(xì)胞核中分離出來的物質(zhì)取名為

“核素”，后來人們發(fā)現(xiàn)它呈酸性，因此改叫“核酸”。從此人們對(duì)核酸進(jìn)行了一系列卓有成效的研究。弄清了核酸的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)20世紀(jì)初，德國(guó)科賽爾和他的兩個(gè)學(xué)生瓊斯和列文的研究，弄清了核酸的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，認(rèn)為它是由許多核苷酸組成的大分子。核苷酸是由堿基、五碳糖和磷酸構(gòu)成的。其中堿基有4種（腺瞟呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶），核糖有兩種（核糖、脫氧核糖），因此把核酸分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。DNA全稱是

；DNA的基本組成元素是

；組成DNA的基本單位是

。1、DNA的化學(xué)組成脫氧核糖核酸C、H、O、N、P脫氧核苷酸復(fù)習(xí)提問2、脫氧核苷酸的組成成分及種類一、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的探索歷程威爾金斯富蘭克林表明DNA分子呈________螺旋結(jié)構(gòu)資料1：1951年，英國(guó)科學(xué)家(威爾金斯和富蘭克林)提供了DNA的X射線衍射圖譜一、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的探索歷程查哥夫資料2：1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫研究

腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量

即(A=T)鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量

即(G=C)一、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的探索歷程沃森和克里克資料3：1953年，美國(guó)的沃森和英國(guó)的克里克

，在《自然》雜志上發(fā)表了論文《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型》，引起極大的轟動(dòng)。DNA是由兩條鏈構(gòu)成的。這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(duì)，它們位于DNA的內(nèi)側(cè)。堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A與T配對(duì)；G與C配對(duì)。1、請(qǐng)你根據(jù)資料回答有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)方面的問題。（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的什么部位呢？（3）DNA中的堿基是如何配對(duì)的？它們位于DNA的什么部位？思考討論★要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；★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；★研究小組成員在知識(shí)背景上最好是互補(bǔ)的，對(duì)所從事的研究要有興趣和激情等。2、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哪些啟示？二、DNA的結(jié)構(gòu)（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（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結(jié)起來，形成堿基對(duì)，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。PA脫氧核糖PT脫氧核糖PC脫氧核糖PG脫氧核糖磷酸二酯鍵脫氧核糖上與堿基相連的碳叫作1’-C；與磷酸基團(tuán)相連的碳叫作5’-C。DNA的一條單鏈具有兩個(gè)末端：一端有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，這一端稱作5’-端；另一端有一個(gè)羥基，稱作3’-端。5’3’3’5’小結(jié)氫鍵ATATTAGGGCCATC堿基對(duì)五種元素：C、H、O、N、P四種堿基：A、T、C、G三種物質(zhì)：兩條長(zhǎng)鏈：一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈氫鍵關(guān)系:A=TG≡C123456789101.下圖是DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，用文字填出1—10的名稱。胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對(duì)氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段56隨堂檢測(cè)12345678109GTCA2．(不定項(xiàng)）有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，錯(cuò)誤的是()A.雙鏈DNA分子中含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)B.DNA的一條單鏈上相鄰的堿基之間通過氫鍵連接C.嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定D.DNA分子兩條鏈同向平行BD17隨堂檢測(cè)堿基對(duì)的排列順序的千變?nèi)f化。在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)有：A—T、T—A、G—C、C—G。請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算DNA分子有多少種？44000

種2.特異性：堿基對(duì)的特定排列順序。3.穩(wěn)定性：具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1.多樣性：三、DNA的結(jié)構(gòu)特性四、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用例題1、A與T之間有

個(gè)氫鍵，G與C之間有

個(gè)氫鍵。若堿基對(duì)數(shù)為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n，若已知A有m個(gè)，則氫鍵數(shù)為

；若已知G有m個(gè)，則氫鍵數(shù)為

。233n－m2n+m設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：A1=T2

，A2=T1，G1=C2

，

G2=C1。則在DNA雙鏈中：A=T，G=C可引申為：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=1②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==例題2、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？A=50%–23%=27%四、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈③雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中A+G/T+C互為倒數(shù)。A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=

例題3、在DNA的一個(gè)單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？2.5,1四、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈④雙鏈DNA分子中，A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中A+T占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈A+T是整個(gè)DNA分子A+T的一半。A+TA+T+G+CA1+T1+G1+C1A1+T1==A2+T2

+G2+C2A2+T2=A1+T1（A+T）12==A2+T2例題4、某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。24%（G+C）12G1+C1G2+C2==四、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用1.若一個(gè)DNA分子鳥嘌呤占18%，那么這個(gè)DNA分子的腺嘌呤比例是

。2.若DNA分子中含有堿基1200個(gè)，其中腺嘌呤有280個(gè)，那么胞嘧啶的數(shù)量有

。32%320隨堂檢測(cè)3.在一個(gè)雙鏈DNA分子中，含有20%的胸腺嘧啶。已知一條鏈中的胞嘧啶占該鏈的20%，則另一條鏈中的胞嘧啶占該鏈的多少？4.如果一個(gè)DNA