3.2DNA的結構高一生物課件（人教版2019必修2）

DNA的結構第二節(jié)沃森和克里克是怎樣揭示DNA的雙螺旋結構的？這一研究過程給我們哪些啟示？DNA的雙螺旋結構有哪些主要特點？本

節(jié)

聚

焦DNA是細胞結構的生物和DNA病毒的遺傳物質更多實驗證據(jù)DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗肺炎鏈球菌的轉化實驗加熱殺死的S型細菌中含有轉化因子格里菲斯的體內(nèi)轉化實驗艾弗里的體外轉化實驗轉化因子是什么溫故啟新一、DNA雙螺旋結構模型的構建請同學們自主閱讀教材P48-50，在教材勾畫出下列問題的答案。

1.歸納出哪些科學家分別對DNA雙螺旋結構模型的構建作出了怎樣的貢獻？2.DNA由幾條鏈組成？具有怎樣的立體結構？3.DNA基本骨架由哪些物質構成？它們分別位于DNA什么部位？4.DNA中堿基如何配對？它們位于DNA什么部位？---------模型建構法美國加州理工學院英國劍橋大學國王學院英國劍橋大學卡文迪什實驗室【資料1】DNA是以

為單位連接而成的長鏈，這四種核苷酸分別含有

4種堿基。一、DNA雙螺旋結構模型的構建過程DNA的中文全稱：_________________，組成元素：.脫氧核糖核酸C、H、O、N、P4種脫氧核糖核苷酸A、T、G、C5’1’2’3’4’OPCH2

OHOOHHOHHH

HH含N堿基

磷酸

脫氧核糖p=OOHO堿基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO堿基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHOOHH2O磷酸二酯鍵一、DNA雙螺旋結構模型的構建過程【資料2】1951年，英國化學家托德提出核苷酸分子間的化學連接方式。他認為核苷酸與核苷酸之間通過脫水縮合以磷酸二酯鍵連接?；顒右唬赫埜鶕?jù)上述信息，用四種脫氧核苷酸構建一條脫氧核苷酸長鏈。

【資料3】1951年11月，英國生物物理學家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應用X射線晶體衍射技術獲得了高質量的DNA衍射圖譜。DNA衍射圖譜證據(jù)推斷DNA衍射圖譜呈現(xiàn)“X”形DNA呈螺旋結構DNA衍射圖譜外圍的斑點較淺，研究表明，這是因為另一條螺旋的干擾。DNA可能呈雙螺旋結構X射線晶體衍射技術【資料4】富蘭克林和威爾金斯發(fā)現(xiàn)DNA翻轉180°后的圖譜與未翻轉的一模一樣翻轉180°威爾金斯富蘭克林證據(jù)推斷DNA翻轉180°后的圖譜與未翻轉的一模一樣DNA兩條鏈尾反向平行翻轉180°活動二：DNA的兩條鏈的位置關系是怎樣的呢？它們是如何連接的？

嘗試構建雙鏈平面模型?？赡苄?：堿基排列在內(nèi)側可能性2：堿基排列在同側可能性3：堿基排列在外側【資料5】DNA位于液體環(huán)境中，磷酸與脫氧核糖親水，堿基疏水。DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長鏈按反向平行盤旋成的雙螺旋結構！【資料6】①DNA分子兩條鏈之間的距離是固定的，直徑約為2nm；假說一：A與T配對，G與C配對；假說二：A與C配對，G與T配對。②嘌呤是雙環(huán)化合物，嘧啶是單環(huán)化合物（如圖所示）；據(jù)此推測位于DNA內(nèi)部的堿基如何配對？可以提出哪些假說？問題：位于DNA內(nèi)側的堿基是如何配對的？嘌呤與嘧啶配對DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長鏈按反向平行盤旋成的雙螺旋結構！脫氧核糖和磷酸交替鏈接，堿基排列在內(nèi)側。查哥夫【資料7】奧地利生物化學家查哥夫對多種生物DNA的堿基做了定量分析，研究數(shù)據(jù)如表，

據(jù)表說說不同的生物堿基數(shù)量上有什么相同點？DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長鏈按反向平行盤旋成的雙螺旋結構！脫氧核糖和磷酸交替鏈接，堿基排列在內(nèi)側。排列在內(nèi)側的堿基遵循堿基互補配對原則：A與T配對，G與C配對。相同點：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量(即：A=T)；鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量(即：G=C)。由此推測，上述哪種假說是正確的？模型三

沃森和克里克重新構建：DNA雙鏈的平面結構一、DNA雙螺旋結構模型的構建過程A與T配對C與G配對如何連接？氫鍵一個堿基上的H原子和與之配對的堿基上的電負性強的N原子或O原子間存在一定的吸引力，形成氫鍵。2個氫鍵3個氫鍵空間結構：DNA雙螺旋結構1953年，沃森和克里克撰寫的論文?核酸的分子結構——脫氧核糖核酸的一個結構模型?在英國雜志《自然》上發(fā)表，引起極大的轟動。諾貝爾獎富蘭克林于1958年因卵巢癌去世，無緣諾貝爾獎。二、DNA的結構特點①：DNA是由兩條單鏈組成，這兩條單鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。鏈數(shù)方向結構一條：5’→3’;

另一條：3’→5’DNA雙鏈的平面結構圖特點③：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接起來，形成堿基對，且遵循堿基互補配對原則。特點②：DNA分子中的磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側。1.在DNA分子模型的搭建實驗中，若僅有訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段，那么使用的訂書釘個數(shù)為（

）A.58B.78C.82D.88需要使用訂書釘連接的部位有堿基與堿基的連接處、脫氧核糖與磷酸的連接處以及脫氧核糖與堿基的連接處，連接堿基與堿基需要的訂書釘數(shù)目為6×2＋4×3＝24，連接脫氧核糖與磷酸需要的訂書釘數(shù)目為20×2－2＝38，連接脫氧核糖與堿基需要的訂書釘數(shù)目是20，故總共需要的訂書釘數(shù)目是82。C

2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結構，是科學家合作研究的典范，在科學界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你那些啟示？

要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗；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背景上最好是互補的，對所從事的研究要有興趣和激情等。P59討論阿基米德：給我一個支點，我將撬動整個地球！一、概念檢測1．DNA兩條單鏈的堿基數(shù)量關系是構建DNA雙螺旋結構模型的重要依據(jù)。判斷下列相關表述是否正確。（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的雙鏈結構中，堿基的比例總是（A+G）/（T+C）=1。（

）4．一條DNA單鏈的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互補鏈的序列是（

）A．5'-CTATGG-3'

B．5'-GATACC-3'C．5'-GGTATC-3'

D．5'-CCATAG-3'C2．下面是DNA的結構模式圖，請寫出圖中①~⑩的名稱。①

；②

；③

；④

；⑤

；⑥

；⑦

；⑧

；⑨

；⑩

。胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脫氧核糖磷酸脫氧核苷酸堿基對氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段二、DNA的結構思考①：為什么G-C堿基對含量越多DNA越穩(wěn)定？氫鍵越多，結構越穩(wěn)定，而G—C堿基對之間含有的氫鍵多，即含G、C堿基對比例越大，結構越穩(wěn)定，更耐高溫。穩(wěn)定性外部穩(wěn)定的基本骨架、內(nèi)部堿基對穩(wěn)定、空間結構穩(wěn)定。思考②：DNA只含有4種脫氧核苷酸，為什么能夠儲存大量的遺傳信息？堿基（或脫氧核苷酸）排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲存了大量的遺傳信息。計算：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多樣性思考③：為什么可以利用DNA指紋來識別身份？特異性兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指紋來識別身份。二、DNA的結構①DNA分子中每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基(

)②每個DNA分子中，堿基數(shù)＝磷酸數(shù)＝脫氧核苷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)(

)③G—C堿基對的比例越大，DNA分子的穩(wěn)定性越高(

)④在環(huán)狀DNA和鏈狀DNA結構中，均有兩個游離磷酸(

)⑤兩條鏈上互補的堿基通過氫鍵連接成堿基對(

)⑥DNA分子中一條鏈上的相鄰堿基通過氫鍵連接(

)⑦每個DNA分子中一般都會含有四種脫氧核苷酸()⑧DNA分子的兩條鏈是反向平行的，并且游離的磷酸基團位于同一側()⑨維持基因結構穩(wěn)定的鍵主要是磷酸二酯鍵和氫鍵()√×√√××√×√1或2個脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖不同側0

2個選擇題：1.用卡片構建DNA平面結構模型，所提供的卡片類型和數(shù)量如表所示，下列說法正確的是（

）卡片類型脫氧核糖磷酸堿基ATGC卡片數(shù)量10102332A.最多可構建4種脫氧核苷酸，5個脫氧核苷酸對B.構成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵C.搭建的DNA模型中有1個游離的磷酸基團D.最多可構建44種不同堿基序列的DNA片段B二、DNA的結構1）、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

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2。則在雙鏈DNA中：A=T，G=C。A+G=T+C=A+C=T+G=堿基總數(shù)的50%例1：某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18%，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占（）A.9%B.18%C.32%D.64%C規(guī)律一：在雙鏈DNA中

總數(shù)與

總數(shù)相等，即A＋G等于T＋C。嘌呤堿基嘧啶堿基G=50%–18%=32%變式1：一個雙鏈的DNA分子，其中A＝10%，則T、G、C的含量分別為

、

、

。10%40%40%二、DNA的結構A1+T1（A+T）12==A2

+T2例2:在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的54%。若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的22%，胸腺嘧啶占28%，則另一條鏈上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)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==規(guī)律二：互補堿基之和的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同，即若在一條鏈中(A+T)/(G+C)＝m，在互補鏈及整個DNA分子中(A+T)/(G+C)＝?。A二、DNA的結構A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=規(guī)律三：非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，在整個DNA分子中為1，即若在DNA分子的一條鏈中（A+G）/（T+C）＝a，則在其互補鏈中（A+G）/（T+C）＝?，而在整個DNA分子中（A+G）/（T+C）＝?A+GT+C=1例3：已知DNA分子中的一條單鏈中A+G/T+C的值為0.5，則互補鏈中A+G/T+C的值為

，該DNA分子中A+G/T+C的值為

。21二、DNA的結構A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律四：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12（A1+T1）%=(A2+T2）%=(A+T)%例4：某雙鏈(α鏈和β鏈)DNA分子中鳥嘌呤與胞嘧啶的數(shù)量之和占全部堿基總數(shù)的56%，α鏈中腺嘌呤占28%。下列敘述錯誤的是（）A．β鏈中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數(shù)量之和占該鏈堿基總數(shù)的44%B．β鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比例相等，均是28%C．α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占雙鏈DNA分子的8%D．α鏈中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，β鏈中(A＋T)/(G＋C)＝11/14B變

式

訓

練5.某