2020-2021学年高一下学期生物人教版必修二3.2 DNA的结构课件（46张ppt）

(共46张PPT)
DNA雕塑——作为高科技的标志！
3.2
DNA的结构
1．英格兰:
生命中心
英国纽卡斯尔国际生命中心，由Charles
Jencks设计，于2000年建成。这个DNA螺旋设计的目的，是为了纪念DNA双螺旋结构的发现者。
新加坡:
螺旋桥
这座螺旋桥叫Helix
Bridge，长280米，宽6米，可容纳1万6千人。于2007年3月底建造，在2010年4月24日建成通行，共耗资约6800万。设计人员受DNA结构的启发，想要体现的意义是“生命与延续、更新与成长”。
本节主要内容：
构建DNA的双螺旋结构
DNA结构的特点
DNA分子的特性
DNA的相关计算
3．西班牙:
彩色琉璃DNA
这个15米高的，由钢和彩色琉璃构建而成的DNA雕塑，位于西班牙瓦伦西亚费利佩王子科学博物馆（
Prince
Felipe
Science
Museum）的一楼。
这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。
?
1953年，美国生物学家沃森（J．D.Watson，1928—）和英国物理学家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
回眸历史
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖。
左一：威尔金斯
左三：克里克
左五：沃森
早凋的“科学玫瑰”
－－富兰克林（R.E.Franklin）
她和同事威尔金斯
在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DNA晶体照片，为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。
但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。
(英，R.E.Franklin,
1920－1958）
威尔金斯
富兰克林
英国生物物理学家威尔金斯计算出DNA分子螺旋的直径与长度。
英国富兰克林是最早认定DNA具有双螺旋结构的科学家，并且运用X射线衍射技术拍摄到了DNA照片，还精确地计算出DNA分子内部结构的轴向与距离。
最为关键结论：DNA呈规则螺旋形结构
图形特点：很规则、具有简单对称性
DNA的基本单位－脱氧核苷酸
含Ｎ碱基
脱氧
核糖
磷酸
A
G
C
T
化学元素组成：
C
H
O
N
P
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
DNA分子的基本单位
A
脱氧
核糖
磷酸
G
脱氧
核糖
磷酸
脱氧
核糖
C
磷酸
T
脱氧
核糖
磷酸
DNA单链是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。
一条脱氧核苷酸链
…
磷酸二酯键
基本单位：脱氧核苷酸
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA单链是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。
一条脱氧核苷酸链
…
3’,5’-磷酸二酯键
基本单位：脱氧核苷酸
一、DNA双螺旋结构模型的构建
两条DNA单链是怎样连接成DNA双链的？
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
两条链中的碱基是如何排列在内侧？
1952年查哥夫（E.Chargaff)定量分析DNA分子的碱基组成，发现腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。（即：A=T,C=G）
DNA的双螺旋结构
平面结构
立体结构
二、DNA分子的结构
DNA分子双螺旋结构的主要特点：
DNA分子是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
两条DNA单链
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
1
3
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
4
3
两条DNA单链构成的DNA双链
2
4
5
2
1
5
两条DNA单链反向平行，
并且一条链是5’
3’，
另一条链是
3’
5’。
二、DNA分子的结构
DNA分子双螺旋结构的主要特点：
DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
磷酸、脱氧核糖交替连接——
构成基本骨架
“扶手”
外侧：
C
T
T
G
A
C
A
G
DNA平面结构
5’
5’
3’
3’
4
1
2
3
OH
H
CH2
H
p
=
OH
O
OH
O
CH2
H
1
2
3
OH
H
4
4
构成方式
磷酸二酯键
磷酸二酯键
A
A
A
G
G
C
C
A
DNA平面结构
T
T
T
G
G
C
T
C
碱基对
碱基
“阶梯”
内侧：
T
T
G
C
C
T
G
T
二、DNA的结构
（一）DNA分子双螺旋结构的主要特点：
DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
碱基配对时，为什么嘌呤碱基不与嘌呤碱基或嘧啶碱基不与嘧啶碱基配对呢？
　　这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的。
为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？
(1)A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量。
(2)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
思考：ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？
（二）DNA分子结构的特性：
②多样性：
一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。
③特异性：
不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序也是不同。
①稳定性：
DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）
DNA分子碱基对（或DNA单链中脱氧核苷酸）的排列顺序千变万化。
特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
4n(n表示碱基对数)
二、DNA的结构
小结
1.化学元素组成：C
H
O
N
P
2.基本组成单位：(四种)脱氧核苷酸
一分子含氮碱基
(A
T
C
G)
一分子脱氧核糖
一分子磷酸
3.空间结构:
规则的双螺旋结构
两条反向平行脱氧核苷酸链
脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
碱基通过氢键连接，排列在内侧，遵循碱基互补配对原则
4.DNA分子特点:多样性,特异性,稳定性
规律总结：DNA的
五四三二一分别
表示的是什么？
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，以及相应的四种脱氧核苷酸
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
例1:下面是DNA的分子的结构模式图，说出图中1－10的名称。(教材P52)
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
1.
胞嘧啶
2.
腺嘌呤
3.
鸟嘌呤
4.
胸腺嘧啶
5.
脱氧核糖
6.
磷酸
7.
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8.
碱基对
9.
氢键
10.
一条脱氧核苷酸链的片段
思考:红色方框中的三种物质能否组成一个脱氧核苷酸?
例2．下列哪一组物质是DNA的组成成分（
B
）
A．核糖、嘧啶、嘌呤、磷酸
B．脱氧核糖、磷酸、碱基
C．核糖、碱基、磷酸
D．脱氧核糖、核酸、磷酸
例3.下列关于DNA结构的描述错误的是（
C
）
A.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对、G与C配对
B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基
C.每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构
D.DNA的两条链等长，但是反向平行
例4.DNA分子的基本骨架是（
C
）
A．磷脂双分子层
B．规则的双螺旋结构
C．脱氧核糖和磷酸交替排列
D．碱基间的连接
例5.在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是（
A
）
A．氢键
B．—磷酸—脱氧核糖—磷酸
C．肽键
D．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
三、DNA的相关计算
——碱基互补原则的应用
①DNA双链中，两互补碱基相等；任意两个不
互补碱基之和恒等，各占碱基总量的50%,且不互补
碱基之和的比值等于1．
规律总结：
A=T，
C=G
A+C=T+G，A+G=T+C
A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%
(A+C)/(T+G)=(
A+G)/(T+C)=1
②
一条链中两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一
比值的倒数。
1
b
A2+G2
T2+C2
=
③双链DNA分子中，两互补碱基之和（A+T或G+C）占整个DNA分子碱基总数的百分比，等于其中任何一条单链中该对碱基占该链碱基总数的百分比。
A+T
A+T+G+C
=
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
A2
+T2
+G2
+C2
A2
+T2
=
A1
+T1
+G1
+C1
A1
+T1
=
c%
c%
c%
T1+C1
=
b
A1+G1
1．已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是
（
C
）
A．4000个和900个
B．4000个和l800个
C．8000个和1800个
D．8000个和3600个
2.某DNA的碱基中,鸟嘌呤的分子数占22％,那么胸腺嘧啶的分子数占多少？
T占28％
3.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为__20%___
4.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是__60个__
5.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=
__29%___
练习：
6.某DNA分子一个单链上（A+G）/（T+C）=0.4，则该DNA的另一条单链和整个DNA分子中同样的碱基比是
（
B
）
A、0.4和0.6
B、2.5和1.0
C、0.4和0.4
D、2.5和0.4
5、马和鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是
(
B
)
A、生活环境不同
B、DNA分子中碱基对排列顺序不同
C、DNA分子中碱基配对方式不同
D、着丝点数目不同
7.双链DNA分子中，G占碱基总数的38％，其中一条链中的T占碱基总数的5％，那么另一条链中的T占碱基总数的
（
C
）
A.12%
B.5%
C.7%
D.19%
8.由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携
带不同的遗传信息，其种类数最多可达
（
C
）
A、4120
B、1204
C、460
D、604
9.若在一双链DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44％，在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22％和30％，那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为：
(
A
)
A.34％、14％
B.
22％、30％
C.14％、34％
D.20％、28％
10.某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%