2020-2021学年高一下学期生物人教版必修二3.2DNA的结构课件（34张PPT）

(共34张PPT)
3.2
DNA的结构
本节聚焦：
1、沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？这一研究过程给我们哪些启示？
2、DNA的双螺旋结构有哪些主要特点？
在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切地想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？
DNA是怎样决定生物性状的？
①
②
结构决定功能
答案就隐藏在DNA的结构中，于是彻底弄清DNA的结构成了当时科学研究的热点。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1、当时，科学家已经认识到：DNA是以四种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，并且分别含有A、G、C、T四种碱基。
但这四种脱氧核苷酸如何构成DNA的呢？
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
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
2、英国生物物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得高质量的DNA衍射图谱。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
现象：DNA呈现“X”形
富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图
威尔金斯
富兰克林
威尔金斯计算出DNA分子螺旋的直径与长度。富兰克林还精确地计算出DNA分子内部结构的轴向与距离。
3、沃森和克里克主要以DNA衍射图谱相关数据为基础，推算DNA呈螺旋结构，并推测出DNA呈双螺旋结构。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
4、富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线索。
富兰克林
内侧
外侧
一、DNA双螺旋结构模型的构建
5、①DNA的直径是固定的，均为2nm。
②嘌呤和嘧啶的分子结构图
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
A
T
G
C
A
T
G
C
如果是相同碱基两两配对连接？
与“DNA直径是固定的，均为2nm”的事实不符
×
存在特殊的配对方式
嘧啶和嘌呤相互配对
DNA直径固定
6、沃森和克里克从奥地利生物化学家查加夫得到了一个关键信息：DNA中A与T的数量相等，C与G的数量相等。
查加夫
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
A
T
G
C
＝
＝
一、DNA双螺旋结构模型的构建
7、沃森和克里克构建了一个碱基在双链螺旋的内部，脱氧核糖-磷酸骨架在外部的模型。在这个模型中，A与T配对，C与G配对，DNA两条链的方向是相反的。
当他们把这个金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射图谱比较时，发现模型与基于照片推出的DNA双螺旋结构相符。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？
③研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。
①要善于利用他人的研究成果和经验；
②要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；
1.DNA中文名称：
脱氧核糖核酸
2.组成元素：
C
H
O
N
P
3.基本组成单位：
脱氧核糖核苷酸
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
A、G、C、T
脱氧核糖核苷酸
思考：脱氧核糖核苷酸是如何构成DNA分子的呢？
1’
2’
3’
4’
5’
二、DNA的结构
DNA模型建构
磷酸二酯键
5’-端：游离的磷酸基团
3’-端：有一个羟基（-OH）
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
DNA模型建构
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
DNA模型建构
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
DNA模型建构
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
DNA模型建构
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
DNA模型建构
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
DNA模型建构
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
DNA模型建构
（1）由
条单链按
方式盘旋成_______结构
立体结构
平面结构
C
T
A
G
5’
3’
T
G
A
C
5’
3’
2
反向平行
双螺旋
连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键：
磷酸二酯键
右链：3’→5’
左链：5’→3’
5’-端：游离的磷酸基团
3’-端：羟基（-OH）
4、DNA的结构特点
4、DNA的结构特点
C
T
A
G
5’
3’
T
G
A
C
5’
3’
=
=
=
（2）外侧：
和
交替连接，构成基本骨架；
脱氧核糖
磷酸
碱基排列在内侧
03
（3）两条链上的碱基通过
连接形成
，且碱基配对有一定的规律：A只和
配对、G只和
配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作
C
T
A
G
5’
3’
T
G
A
C
5’
3’
=
=
=
氢键
碱基对
T
C
碱基互补配对原则。
规律：A=T
G≡C
氢键
碱基对
注意：G.C比例越高，DNA结构越稳定，越耐高温。
4、DNA的结构特点
DNA分子结构中的两个“并不是”
①并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连，链的一端游离的磷酸只与一个脱氧核糖相连。
②并不是所有的DNA分子中，A＝T、G＝C，部分DNA分子是单链。
易错提醒
回答有关碱基互补配对原则应用的问题：
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
DNA有关碱基数量的计算：
例：如果一条链上的A:T:G:C=1:2:3:4,则另一条链上
该比值为
2:1:4:3
请据此完成以下推论：
(1)A1＋A2＝
；
G1＋G2＝
。
即：双链中A＝
，G＝
，
A＋G＝
＝
＝
＝
(A＋G＋T＋C)。
规律一：双链DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数，任意两个非互补碱基之和为碱基总数的一半。
T1＋T2
C1＋C2
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
DNA有关碱基数量的计算：
A
+G
T+C
=
1
1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
2、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_____
20%
60个
规律二：双链DNA分子中，两个互补碱基之和在单、双链中所占的比例相等。
DNA有关碱基数量的计算：
(2)A1＋T1＝
；
G1＋C1＝
。
A2＋T2
G2＋C2
(3)A1＋T1＝
；
G1＋C1＝
。
A2＋T2
G2＋C2
DNA有关碱基数量的计算：
A+T
G+C
A
2
+T
2
G
2
+C
2
A
1+T1
G
1+C1
=
=
不同生物
比值不同，显示特异性。
A+T
G+C
【例1】DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G占多少？
29%
【例2】若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
0.4；0.4
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
互为倒数
【例1】在DNA的一条单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5；1
DNA有关碱基数量的计算：
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
DNA有关碱基数量的计算：
例：在DNA分子中，一条链上的鸟嘌呤占该链碱基数的24%，互补链上的鸟嘌呤占互补链碱基数的22%，则该DNA分子中腺嘌呤所占比例为
A.81%
B.54%
C.27%
D.23%
C