【生物】DNA的結(jié)構(gòu)+課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

生物（人教版）第三章基因的本質(zhì)3.2

DNA的結(jié)構(gòu)問題探討坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕像，它作為高科技的標(biāo)志。DNA雕塑那么DNA分子的空間結(jié)構(gòu)具體是什么樣子的呢？一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1、結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)2、提出者：沃森（J.D.Wstson)、克里克（F.Crick）卡文迪許實驗室1871～1874年，劍橋大學(xué)校長威廉·卡文迪許私人捐款興建，其為亨利·卡文迪許的近親。1951年美國加州理工學(xué)院的鮑林及其同事用X射線衍射技術(shù)和分子模型的構(gòu)建，率先解出了蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。鮑林盤曲折疊DNA分子的結(jié)構(gòu)卻遲遲沒有被解開。①DNA基本組成單位是脫氧核糖核苷酸。②DNA是線狀聚合物。③DNA之中有比較多的氫鍵。關(guān)于DNA，當(dāng)時已知的有：1951年1月威爾金斯在一場關(guān)于DNA演講上展示了兩張用X射線做的DNA衍射照片。二十出頭的沃森便是觀眾之一。威爾金斯沃森1951年國王學(xué)院富蘭克林發(fā)現(xiàn)提高空氣的濕度，可以讓DNA從A型轉(zhuǎn)變?yōu)锽型，顯然DNA易吸收水分。所以她認(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)。這是解開DNA結(jié)構(gòu)的重要線索。A型衍射圖譜B型衍射圖譜吸水后易轉(zhuǎn)變富蘭克林內(nèi)側(cè)外側(cè)1951年10月生物學(xué)家沃森與物理學(xué)家克里克首次在卡文迪許實驗室相遇，兩人合力推出了三股螺旋的DNA結(jié)構(gòu)，他們把磷酸排在內(nèi)側(cè)，含氮堿基排在外側(cè)。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”，并告知他們含氮堿基應(yīng)該排列在內(nèi)側(cè)。沃森和克里克默默地記錄下了這個關(guān)鍵信息。沃森和克里克1952年7月奧地利生物化學(xué)家查加夫來到沃森和克里克的實驗室，兩人得到了一個關(guān)鍵信息：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。查加夫腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）他們開始著手制作一個雙鏈結(jié)構(gòu)，含氮堿基排列在脫氧核糖核苷酸鏈的內(nèi)側(cè)，并讓A和T配對，C和G配對。

這才終于找到一種規(guī)則的DNA結(jié)構(gòu)，但還有不少地方仍需做修正。英國《自然》雜志同時刊登了三篇論文，一篇是沃森和克里克的、一篇是威爾金斯的、一篇是富蘭克林的。1962年，沃森、克里克、威爾金斯同時獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。1953年4月25日沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型J.D.Watson和F.Crick的研究成果

這是20世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論之后的又一劃時代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進入分子的層次。因為這項“生物科學(xué)中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)”。

1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人共同獲得了諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎．左一：威爾金斯左三：克里克左五：沃森131.威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)()2.沃森和克里克構(gòu)建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中，脫氧核糖—磷酸骨架排列在螺旋外部，堿基排列在螺旋內(nèi)部()3.沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時，運用了構(gòu)建物理模型的方法()×正誤判斷√√DNA的基本單位知識回顧1分子磷酸+1分子脫氧核糖+1分子含氮堿基腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸1′2′3′4′5′脫氧核苷酸DNA的結(jié)構(gòu)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。雙螺旋解開放大5'3'5'3'二、DNA的結(jié)構(gòu)CTTGACAG5’5’3’3’（1）由

條單鏈按_________方式盤旋成_______結(jié)構(gòu)反向平行雙螺旋217磷酸二酯鍵1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：5’3’5’3’二、DNA的結(jié)構(gòu)1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：AAATTTGGGGCCCATC

和

交替連接，構(gòu)成基本骨架（2）外側(cè)：堿基內(nèi)側(cè):脫氧核糖磷酸（3）堿基互補配對原則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

。

氫鍵堿基對氫鍵TC堿基互補配對原則堿基對規(guī)律：A=TG≡C18二、DNA的結(jié)構(gòu)1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：AAATTTGGGGCCCATC氫鍵堿基對19五種元素：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4.DNA分子由四種脫氧核苷酸組成，這四種脫氧核苷酸含有的堿基是A、U、C、G()5.DNA分子由兩條方向相同的脫氧核苷酸鏈盤旋而成()6.DNA分子中的堿基一定存在如下數(shù)量關(guān)系：C＝T，A＝G()7.DNA單鏈中的A與T的數(shù)量一定相等()×正誤判斷×××8.下面是DNA的分子的結(jié)構(gòu)模式圖，說出圖中1－10的名稱。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脫氧核苷酸8.堿基對9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈的片段9.有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結(jié)構(gòu)中有一個腺嘌呤，則它的其他組成應(yīng)是A．三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶B．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胞嘧啶C．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶D．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個尿嘧啶C23(2)○與、、?之間的數(shù)量關(guān)系為

。(1)雙鏈DNA中，游離的磷酸基團有

個。每個脫氧核糖一般連接著

個磷酸，一條單鏈上有

個脫氧核糖只連接一個磷酸。(3)A與T之間有

個氫鍵，G與C之間有

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

；若已知G有m個，則氫鍵數(shù)為

。2211：1：1233n－m2n+m10.圖中1為DNA分子片段的一條鏈，2為堿基對，3為氫鍵，4為一個脫氧核苷酸。C因為A+C/A+G+T+C=50%所以A+C=4000個已知C=2200所以A=1800A+G+T+C=8000個11．已知1個DNA分子中有4000個堿基對，其中胞嘧啶有2200個，這個DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是（）A．4000個和900個 B．4000個和l800個C．8000個和1800個

D．8000個和3600個深度思考（1）兩條鏈之間的堿基通過什么鍵連接？（2）一條脫氧核苷酸鏈中的兩個堿基通過什么間接相連？（3）一個鏈狀ＤＮＡ（非環(huán)狀）中一個脫氧核糖連接幾個磷酸？（4）染色體中的一個ＤＮＡ中游離的磷酸基團有幾個？（5）擬核DNA中游離的磷酸基團有幾個？氫鍵—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—一個或兩個兩個0個三、DNA的相關(guān)計算26在雙鏈DNA中，根據(jù)堿基互補配對原則，可知：A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2,整個DNA中A=T，G=C，得A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12A+G=A+C=兩條鏈不互補的堿基之和相等（A+G）或（A+C)或(T+G)/（A+T+G+C）=1/2規(guī)律一：在雙鏈DNA中，任意兩個不互補堿基之和相等，并為堿基總數(shù)的50%（1/2）T+CT+G變式：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=126三、DNA的相關(guān)計算27271.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(yīng)是_____20%60個小試牛刀1三、DNA的相關(guān)計算28A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律二：雙鏈DNA中互補堿基和與堿基總數(shù)之比，與任意一條鏈的這種比值相等。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12DNA雙鏈中DNA一條鏈中DNA另一條鏈中三、DNA的相關(guān)計算29A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1==規(guī)律三：雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。=nnnA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12例題：若DNA的一個單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？0.40.4三、DNA的相關(guān)計算30例題：在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？（A1+G1）/（T1+C1）=a規(guī)律四：在已知鏈與互補鏈之間（A+G）/（T+C）互為倒數(shù)，在整個DNA分子中（A+G）/（T+C）比值為11/a2.5，1

（A2+G2）/（T2+C2）=（A+G）/（T+C）=1A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12三、DNA的相關(guān)計算規(guī)律五：不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值一般不同，即(A＋T)/(G＋C)的值一般不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性。規(guī)律六：若已知A在雙鏈中所占的比例為c%，則A1在單鏈中所占的比例無法確定，但最大值為2c%，最小值為0。1、某DNA分子中A+T占整個DNA分子堿基總數(shù)的34%，其中一條鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的28%，那么，對應(yīng)的另一條互補鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的比例是多少？38%3、分析一個DNA分子時，發(fā)現(xiàn)30%的脫氧核苷酸含有A，由此可知，該分子中一條鏈上G含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的多少？40%2、某一DNA分子中，胞嘧啶與鳥嘌呤之和共占堿基總量的46%，其中一條鏈上腺嘌呤占該鏈堿基總數(shù)的28%，則另一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基量的（）26%三、DNA的相關(guān)計算334.從某生物組織提取的DNA成分中，鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基含量的46%，已知1號鏈的堿基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。（1）全部堿基中腺嘌呤占_____%（2）與1號鏈相對應(yīng)的2號鏈中，腺嘌呤占該鏈全部堿基_____%2726如果換成(A＋T)/(G＋C)，結(jié)果？例題：在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中，DNA指紋技術(shù)正在發(fā)揮著越來越重要的作用。刑偵人員只需要一滴血跡、一塊精斑或是一根頭發(fā)等樣品就可以進行DNA指紋鑒定。此外DNA指紋技術(shù)還可以用親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。(1)利用指紋技術(shù)進行DNA指紋鑒定的原理是