高中生物必修二課件：第3章-第2節(jié)《DNA分子結構》

1、,第三章 基因本質,第2節(jié) DNA分子結構,開課人：莊學銘,【知識目標】 1.說出DNA雙螺旋結構模型的建構歷程。 2.概述DNA分子結構的主要特點。 3.制作DNA分子雙螺旋結構模型 。 4.對DNA分子中的堿基數量和比例進行推算。 【能力目標】 通過“制作DNA雙螺旋結構模型”的實驗培養(yǎng)學生的動手能力和空間思維能力。 以教材中的資料為內容培養(yǎng)學生搜索、處理信息的能力 【情感態(tài)度與價值觀】 通過討論DNA雙螺旋結構模型的構建歷程，體驗多學科知識的綜合運用，認同交流與合作在科學研究中的重要意義，并培養(yǎng)學生用于探索，嚴謹論證的科學態(tài)度和鉆研精神。,重點： DNA分子結構的主要特點 制作DNA分子

2、雙螺旋結構模型,二、學習重難點：,難點： DNA分子結構的主要特點 對DNA分子中的堿基數量和比例進行推算。,威爾金斯,克里克,沃森,富蘭克林,英國分子生物學家,英國物理學家,美國生物學家,英國物理化學家,接下來，讓這些科學家們“帶領”我們一起來建構DNA結構吧！,以小組為單位，合作制作出一個至少含有8個基本單位的DNA雙螺旋結構模型。,模型制作,請分享小組合作制作的過程或分享制作過程中遇到的困難以及如何解決的。,作品展示與交流,腺嘌呤脫氧核糖核苷酸,鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸,胞嘧啶脫氧核糖核苷酸,胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸,脫氧核苷酸的種類,DNA模型建構,代表磷酸,D,代表脫氧核糖,代表4種堿基,

3、代表連接各組分的化學鍵,【模型建構1】: 脫氧核苷酸,P,H,HO,H2O,OH,H,磷酸二酯鍵,脫氧核苷酸如何形成脫氧核苷酸鏈,H,1,2,3,5,4,1,3,2,4,5,【模型建構2】一條脫氧核苷酸鏈,DNA模型建構,比較各自制作的脫氧核苷酸鏈的模型，長鏈中堿基的排列順序有什么差異？說明DNA分子有什么特征？,DNA分子具有多樣性,德國物理學家倫琴,X衍射技術是用X光透過物質的結晶體，使其在照片底片上衍射出晶體圖案的技術。這個方法可以用來推測晶體的分子排列。,DNA的X射線衍射圖,回眸歷史,富蘭克林拍攝的DNA的X射線衍射圖,沃森和克里克以威爾金斯和其同事富蘭克林提供的DNA衍射圖譜的有關

4、數據為基礎，推算出DNA分子呈螺旋結構。,富蘭克林,DNA衍射圖譜,威爾金斯,脫氧核苷酸鏈如何形成具有獨特雙螺旋結構的DNA,【模型建構3】DNA分子呈螺旋結構,思考： DNA分子是三螺旋還是雙螺旋結構？,脫氧核苷酸鏈如何形成具有獨特雙螺旋結構的DNA,螺旋體中的堿基如何配對?,思考：,A=A , G=G ,C=C, T=T?,原因：1、嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大； 2、嘧啶堿是單環(huán)化合物，占有空間小。,DNA雙螺旋結構模型的探索,這給了我們什么啟示？,1952年查哥夫定量分析DNA分子的堿基組成，發(fā)現腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量。,

5、A=T , G=C,思考：,看來，DNA是雙螺旋，那么DNA分子的兩條鏈是如何排列的？,推測一,推測二,推測三,兩條鏈中的堿基是排在外側，還是在內側？,思考：,A-T堿基對與G-C堿基對具有相同的形狀和直徑，這樣組成的DNA分子具有穩(wěn)定的直徑，能夠解釋A,T,G,C的數量關系，同時也能解釋DNA的復制。,堿基對,另一堿基對,嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對，形成堿基對，且A只和T配對、C只和G配對，這種堿基之間的一一對應的關系就叫做堿基互補配對原則。,A,T,G,C,氫鍵,DNA雙鏈-反向平行,【模型建構4】 DNA雙螺旋結構，A與T配對，C與G配對。,DNA雙螺旋結構發(fā)現是20世紀最為重大的科學發(fā)

6、現之一， 和相對論、量子力學一起被譽為20世紀最重要三大科學發(fā)現. 這一結構直接表示了遺物質的一種可能的復制機制 , 揭示了生命的秘密 ; 這一發(fā)現開啟了分子生物學的新時代 , 為人類從分子水平上認識生命過程及生命活動的機制奠定了基礎.,DNA 雙螺旋結構發(fā)現的意義：,下面大家一起來欣賞DNA之美：,“生命與延續(xù)、更新與成長”,新加坡螺旋橋,英格蘭:生命中心,愛爾蘭:國家植物園,生命是什么？,俄羅斯新西伯利亞細胞學和遺傳學研究所,實驗鼠紀念碑,中國北京中科院生物物理研究所,西班牙:彩色琉璃DNA,美國：兒童攀爬的藝術格子梯,新西蘭:莫里斯威爾金斯紀念碑,通過今天的學習和上面的幾幅雕塑中，同學們

7、除了看到科技之美，看到了什么美？,生命之美，藝術之美，創(chuàng)造之美，科學探索之美，跨學科合作之美，資源共享之美等等,最新科學報道：,一、DNA之父沃森的中國計劃：籌建沃森生命科學中心 2017年4月，沃森在中國一連吃了好幾天的生日蛋糕。沃森今年90歲。 作為20世紀分子生物學的帶頭人之一，1953年，沃森和克里克共同發(fā)現了DNA雙螺旋結構，獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，被譽為“DNA之父”。 十天的中國之行，從北京、成都再到深圳，每一站背后，都與沃森此行訪華的目的息息相關他希望在中國籌建一所“沃森生命科學中心”，基于基因組和生命健康大數據，對癌癥實行精準醫(yī)療。,最新科學報道：,二、 2015年諾貝爾化

8、學獎：神奇的DNA修復術 2015年的諾貝爾化學獎授予了瑞典科學家托馬斯、美國科學家保以及土耳其裔美國科學家阿齊茲，他們在DNA修復機制研究上取得了巨大的貢獻。 我們的DNA之所以有著如此精確的復制精度，關鍵在于大量蛋白質監(jiān)控的修復機制。一群監(jiān)視復制過程的蛋白質不斷校對基因組，在發(fā)生損害時及時進行修復。2015年的諾貝爾獎得主就在分子水平上對這個問題進行了研究，他們的工作解釋了活細胞的遺傳物質傳遞功能，為幾種遺傳病提供了研究方向,3、DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？,2、DNA的基本骨架是由哪些物質組成的？它們分別位于DNA的什么部位呢？,1、DNA是由幾條鏈構成的？它具

9、有怎樣的立體結構？,總結DNA分子的結構特點,DNA分子的特性：,多樣性：DNA分子堿基對的排列順序千變萬化。,一個最短的DNA分子也有4000個堿基對，可能的排列方式就有44000種。,特異性：每個DNA分子的堿基對的排列順序是特定的。,不同的生物，堿基對的數目可能不同，堿基對的排列順序肯定不同。,遺傳信息：DNA分子中的堿基對排列順序就代表了 遺傳信息。,DNA分子的結構 P49,二、基本組成單位：四種脫氧核苷酸,一分子含氮堿基,一分子脫氧核糖,一分子磷酸,空間結構,三、規(guī)則的雙螺旋結構,兩條脫氧核苷酸長鏈 反向,外側：骨架 內側：堿基,氫鍵,堿基互補配對原則,四、DNA分子結構的多樣性和

10、特異性,一、主要元素：C、H、O、N、P,DNA分子堿基對的排列順序代表遺傳信息,五種元素，四種基本單位，三種物質， 兩條脫氧核苷酸鏈，一種雙螺旋結構,下面是DNA的分子結構模式圖，說出圖中110的名稱。,1. 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,（1）圖中脫氧核苷酸的數量是_個， 堿基對有_對。 （2）在雙鏈DNA分子中，嘌呤與嘧啶 之間的數量關系可表示為 _。 （3）如圖表示兩個脫氧核苷酸之間 靠氫鍵相連，其中正確的是( ) （4）已知G和C之間有3個氫鍵，A和

11、T之間有2個氫鍵。若某DNA片段中，堿基對為n，A有m個，則氫鍵數為_。,8,4,嘌呤數=嘧啶數(A+G=T+C),B,3n-m,（7）右側DNA分子徹底水解得到的產物是 ( ) A.脫氧核糖、核糖和磷酸 B.脫氧核糖、堿基和磷酸 C.核糖、堿基和磷酸 D.核糖核苷酸、堿基和磷酸 （8）DNA中的遺傳信息是指_ （9）基因D與d的根本區(qū)別是 ( ) A.基因D能控制顯性性狀，基因d能控制隱性性狀 B.基因D、基因d所含的脫氧核苷酸種類不同 C.4種脫氧核苷酸的排列順序不同 D.在染色體上的位置不同,（5）DNA的空間結構是_結構。,雙螺旋,堿基對的排列順序（脫氧核苷酸的排列順序）,（6）從圖中

12、可知，每個脫氧核糖連接著 _個磷酸。,2,B,C,水解的產物呢？,2已知1個DNA分子中有1800個堿基對，其中胞嘧啶有1000個，這個DNA分子中應含有的脫氧核苷酸的數目和腺嘌呤的數目分別是（ ） A1800個和800個 B1800個和800個 C3600個和800個 D3600個和3600個,C,A+T+G+C,A+T+G+C,A+C,T+G,T+G,A+C,相等,一半,雙鏈DNA分子中：,A=T， G=C,兩個互補堿基相等, A+G=T+C =A+C=T+G= 50%,任意兩個不互補堿基之和恒等且各占DNA總堿基數的50.,( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G) =(T+C)/

13、(A+G)=(T+G)/(A+C)=1,不互補堿基之和的比值等于1,雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。,在DNA分子中一條鏈中A+T的和占該鏈堿基比率等于另一條鏈中A+T的和占該鏈堿基比率，還等于雙鏈DNA分子中A+T的和占整個DNA分子的堿基比率。,兩條鏈中A+G/T+C互為倒數。 即兩不互補堿基之和的比值等于 另一互補鏈中這一 比值的倒數.,1.在一條雙鏈DNA分子中，腺嘌呤占35%， 它所含的胞嘧啶應占（ ） A.15% B.30% C.35% D.70%,課后作業(yè)：,2.某雙鏈DNA片段中，A占23%，其中一條鏈中的C占該單鏈的24%，問另一條鏈中的C占多少？,5. 已知一條DNA分子的G占整個DNA分子堿基的27