生物人教版（2019）必修2-3.2DNA的结构课件（共49张PPT）

(共49张PPT)
3.2DNA的结构
1.沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的
2.这一研究过程给我们哪些启示
3.DNA的双螺旋结构有哪些主要特点
问题探讨
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗
上网查阅有关DNA的信息，收集你感兴趣的资料与同学交流共享。
确信DNA是生物体的遗传物质
DNA是怎样储存遗传信息的
DNA是怎样决定生物性状的
首先需要弄清楚DNA的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.建立者
沃森和克里克
克里克:物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。
沃森:生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。
2.构建过程
①已知DNA的组成
DNA是以4种___________为单位连接而成的长链。
脱氧核苷酸
这4种脱氧核苷酸分别含有________________4种碱基。
A、T、G、C
不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的
2.构建过程
②推测DNA为螺旋结构
英国生物物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础,推算出DNA呈螺旋结构。
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型,但都被否定了。
2.构建过程
③查哥夫法则
在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺密啶(T)的量;鸟嘌呤(G)的量总是等于胞喀啶(C)的量。
查哥夫法则给了沃森和克里克什么启示？
A与T配对,G与C配对
2.构建过程
④DNA双螺旋模型搭建成功
a.碱基安排在双链螺旋内部
b.脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部的模型
c.A与T配对,G与C配对(碱基互补配对原则)
d.DNA两条链的方向相反
2.构建过程
④DNA双螺旋模型搭建成功
A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径
DNA分子具有恒定的直径
解释A=T、G=C的数量关系
成功的证据1
2.构建过程
④DNA双螺旋模型搭建成功
成功的证据2
用金属材料制作的模型
X射线衍的射照片
推算出的DNA双螺旋结构
相符
2.构建过程
⑤获得诺奖
1953年,沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。
1962年,沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
3.启示
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；
③研究小组成员在知识背景上最好互补，
④对所从事的研究要有兴趣和激情。
4.意义
①DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。
②是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。
二、DNA的结构
1.DNA分子的结构层次
①元素组成：__________________
C、H、O、N、P
②3种小分子
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
O
1′
2′
4′
5′
3′
③基本单位
O
1′
2′
4′
5′
3′
脱氧核糖核苷酸
④脱氧核苷酸长链
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
A
O
1′
2′
4′
5′
3′
C
O
1′
2′
4′
5′
3′
G
O
1′
2′
4′
5′
3′
T
磷酸二酯键
⑤两条反向平行的脱氧核苷酸长链
5′
3′
3′
5′
O
1′
2′
4′
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
A
C
G
T
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
T
G
C
A
⑥两条链的相邻碱基之间形成氢键
氢键
⑦形成双螺旋结构
平面结构
双螺旋结构
⑦形成双螺旋结构
C、H、O、N、P
磷酸
脱氧核糖
碱基
DNA分子的结构层次
碱基互补配对原则
A配T，C配G
A与T之间形成2个氢键；
C与G之间形成3个氢键。
两条链的相邻碱基之间通过氢键相连；
一条链的相邻碱基之间通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。
5`端游离磷酸基团
3`端游离羟基
一个双链DNA分子(非环状)游离两个磷酸基团；
一个DNA分子中绝大多数磷酸基团与两个碳原子相连，只有5`端游离的两个磷酸基团与一个碳原子相连。
2.DNA双螺旋结构的主要特点
①DNA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。
②DNA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。
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A与T配对，C与G配对。
3.DNA分子结构特性
①多样性
②特异性
③稳定性
n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序。
每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序。(储存遗传信息)
两条链的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对的配对方式不变。
①
②
③
碱基
氢键
脱氧核糖-磷酸骨架
DNA分子特异性的应用
DNA指纹技术
1.DNA指纹技术的含义：
人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，此,DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
DNA分子特异性的应用
DNA指纹技术
2.DNA指纹技术流程：
应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品 DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开,再经过一系列步骤,最后形成如下图所示的DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。
DNA分子特异性的应用
DNA指纹技术
3.DNA指纹技术具体应用：
在现代刑侦领域中,DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品,刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。
此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
1、有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构有一个腺嘌呤，则它的其他组成是（ ）
A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个尿嘧啶
C
2.下图为大肠杆菌DNA分子(片段)的结构示意图。下列说法正确的是(　　)
A.两条链反向平行,图中1代表的结构有四种
B.图中2代表脱氧核糖,其中含有四个碳原子
C.图中3为含氮碱基,可代表G或C
D.DNA分子的多样性与图中1、2交替连接有关
C
3.下图为双链DNA的平面结构模式图,下列相关叙述正确的是(　　)
A.在双链DNA分子中,每个磷酸基团分别连接2个脱氧核糖
B.沃森和克里克利用构建物理模型的方法,提出DNA呈图示的平面结构
C.含图示碱基对数的DNA片段共有46种,其中不含腺嘌呤的占50%
D.含6个碱基对的DNA片段,结构最稳定时含有18个氢键
D
三、探究-实践：制作DNA双螺旋结构模型
A
T
G
C
A
A
T
T
C
G
C
C
G
G
A
A
T
T
思考：
若该模型有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，该模型制作时需要多少个订书针？
868根
用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如表所示,下列说法正确的是(　　)
A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对
B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA
卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C
卡片数量 10 10 2 3 3 2
B
四、DNA分子结构相关计算
1.氢键数目：
A与T之间两个氢键，C与G之间三个氢键，其中CG对数(或相对含量)越多，DNA分子越稳定
一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有________个氢键。
2760
四、DNA分子结构相关计算
2.一个DNA分子中，游离2个磷酸基团，
3.脱氧核糖数=磷酸基团数=碱基数
4.磷酸二酯键的数目=脱氧核苷酸数目-2
5.碱基排列顺序=4n（n为碱基对数）
1.关于DNA分子结构的叙述，正确的是（ ）
A.组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种
B.绝大多数核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D.双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
C
2.某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上有A：T:G:C=1:2:3:4。下列表述错误的是（ ）
B
A.该DNA分子的共有540个氢键
B.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
C.该DNA分子中4种含氮碱基A:T:G:C=3:3:7:7
D.该DNA分子的热稳定较高
3.下列关于双链DNA分子结构的叙述,正确的是(　　)
A.某DNA分子含有500个碱基,可能的排列方式有4500种
B.若质粒含有2 000个碱基,则该分子同时含有2个游离的磷酸基团
C.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占25%~50%
D.某DNA分子上有胸腺嘧啶312个,占总碱基的26%,则该DNA分子上有鸟嘌呤288个
D
四、DNA分子结构相关计算
6.DNA分子中碱基数量关系
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
设:A1+T1占该链碱基的比例为a%，每条链碱基总数为100。
则A1+T1=a，A1+T1=A2+T2=a，
A1+T1=A1+A2=A，A1+T1=T1+T2=T
规律1：一条链中，互补的两个碱基之和等于互补的碱基中任意碱基在双链中的总数。
即A1+T1=A2+T2=A(或T)，C1+G1=C2+G2=C(或G)
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
a个
a个
a个
a个
(A1+T1)/单链碱基数=(A2+T2)/单链碱基数
=(A+T)/碱基总数=a%
(A1+T1)/(C1+G1)=(A1+T1)/(C1+G1)=(A+T)/(C+G)
规律2：单链中互补的两个碱基之和所占的比例等于双链中互补的两个碱基之和所占的比例。
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
a个
a个
100-a个
100-a个
1.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（ ）
C
2.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8％，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的 32.9％和17.1％，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的（ ）
A．32.9％和17.l％ B．31.3％和18.7％
C．18.7％和31.3％ D．17.1％和32.9％
B
3.一个DNA分子中，G和C之和占全部碱基数的46％，又知在该DNA分子的一条链中，A和C分别占碱基数的28％和22％，则该DNA分子的另一条链中，A和C分别占碱基数的（ ）
A.28%、22% B．22%、28%
C.23%、27% D．26%、24%
D
4.一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占该链碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（ ）
A.44% B.24% C.14% D.28%
C
(A+C)/(T+G)=1
(A1+C1)/(T1+G1)=n → (A2+C2)/(T2+G2)=1/n
规律3：不互补的两个碱基之和的比值在双链中等于1，在互补的两条单链中互为倒数关系。
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
五、根据碱基比例对核酸样品进行判定
是否含
有U
是
否
则含有RNA
为DNA
A+C
T+G
是否=1
是
否
可能是双链DNA可能是单链DNA
则为单链
DNA
1.现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：(A+T)/(G+C)≠1,(A+G)/(T+C)=1。
根据此结果，该样品（ ）
A.无法被确定是DNA还是RNA
B.可被确定为双链DNA
C.无法确定是单链DNA还是双链DNA
D.可被确定为单链DNA
C
2.甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（ ）
A.蓝藻、变形虫
B.T2噬菌体、豌豆
C.硝化细菌、绵羊
D.肺炎双球菌、烟草花叶病毒
D