生物人教版（2019）必修二3.2 DNA的结构（共36张ppt）

(共36张PPT)
第三章基因的本质
第2节　DNA的结构
温故知新
细菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验证明了_________是遗传物质。
DNA
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
脱氧（核糖）核苷酸
复习：DNA的结构层次
基本单位
O
C1
C2
C3
C4
C5
A
T
C
G
中文全称
脱氧核糖核酸
结构简式
组成元素
C、H、O、N、P
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
腺嘌呤脱氧核苷酸
脱氧核苷酸的种类：
A
G
C
T
脱氧核苷酸之间如何连接？
…
3’
5’
多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸单链
磷酸二酯键
５′
３′
３′
５′
当时科学界对DNA的认识
P
A
P
T
P
G
P
C
P
A
P
T
P
G
P
C
…
…
对DNA的空间结构一无所知
美国生物学家沃森（左）
英国生物物理学家克里克（右）。
一、DNA双螺旋结构模型的构建过程
20世纪50年代，伦敦大学物理学家威尔金斯和化学家富兰克林得到了DNA的X射线晶体衍射图像。
威尔金斯
富兰克林
DNA衍射图谱
X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。
沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从图上他断定DNA的结构是一个规则的螺旋体。
你第一眼看到此图认为DNA应该是怎样的结构？
根据数据推算出DNA是螺旋结构！
沃森和克里克
脱氧核糖和磷酸交替排列在内侧，碱基排在外侧
C
A
T
C
G
C
A
T
C
G
C
A
后来发现磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水，大家有何联想？
尝试多种不同的双螺旋、三螺旋结构
碱基外侧排列模型
磷酸-脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基在内的双螺旋结构
A
T
C
G
A
T
C
G
G
G
A
A
类比推理
碱基内侧同型配对模型
碱基同型配对，即A与A，T与T，C与C，G与G配对
×
配对违反了化学规律
查哥夫 奥地利著名生物化学家。测定多种生物DNA中碱基的含量。提出了查哥夫（Chargaff）法则，即A的量等于T的量，G的量等于C的量 。
化学家的帮助
A的量=T的量 C的量=G的量
据此，你认为DNA的结构该如何修正？
A与T配对，C与G配对的双链结构
A
A
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
磷酸-脱氧核糖骨架在外
碱基在内
A-T , G-C
DNA模型
平面结构
2.0nm
3.4nm
DNA双螺旋模型
1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人获得诺贝尔奖
要善于利用他人的研究成果和经验；
要善于与他人 交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；
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。
2.沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
二、DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
3’
5’
3’
5’
反向平行
两条链的方向具有什么关系？
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”
① 外侧：
碱基——“阶梯”
②内侧:
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
3’
5’
3’
5’
（2）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；碱基在内侧。
二、DNA分子的结构特点
A
A
A
G
G
C
C
A
DNA平面结构
T
T
T
G
G
C
T
C
碱基对
两条链上的碱基通
过______连接成碱基对
※碱基互补配对原则
氢键
T
T
G
C
C
T
G
T
A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。
A
T
G
C
氢键
A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以G-C对比A-T对更稳定。
所以G-C碱基对含量高的DNA更加稳定
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
3’
5’
3’
5’
（2）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；碱基在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。
二、DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。
内侧碱基互补配对原则不变
（1）稳定性
三、DNA分子的特性
具有规则、稳定的双螺旋结构
两个符号牌的排列方式，这两个符号牌可以写出相同符号A或B，又可以写成A和B，它们由左向右的书写类型有多少种？
四种：AA、BB、AB、BA
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。计算DNA分子有多少种？
4 种 4n(n表示碱基对数)
4000
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（2）多样性
三、DNA分子的特性
碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
（3）特异性
1.下面是DNA的分子结构模式图，请用文字写出图中1－10的名称。
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
拓展题：
你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。
∵ A ＝ T ，G ＝ C
∴ A + G ＝ T + C
∴ A + G T ＋ C
（ ） （ ）
50％
也可以写成以下形式：
A + G
T + C
1
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
……
1.规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的 。
A+T+C+G
A+T+C+G
A + C
T + G
A + C
T + G
相等
50％
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
碱基互补配对原则应用
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
T1 = A2
G1 = C2
C1= G2
且在DNA双链中：
A = T ， G = C
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%
1链中：
2链中：
整个DNA中：
2.规律概括：双链DNA分子中A+T/G+C 其中任何一条链的 A+T/G+C。
等于
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链中：
T1+C1
=
b
A1+G1
2链中：
1
b
A2+G2
T2+C2
=
3.规律概括：双链DNA分子中互补的两条链中A+G/T+C互为 。
倒数
A+T
G+C
A2 +T2
G2 +C2
A1+T1
G1+C1
=a
=a
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
=a
1链中：
2链中：
整个DNA中：
等于
4.规律概括：在双链DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比例，在单条链中和整个DNA分子中所占比例_________。
A
总
A2
总2
A1
总1
=a%
=b%
5.规律概括：双链DNA分子中，某一碱基所占比例，等于该碱基在每一条单链中所占比例之和的平均值。
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
=
1链中：
2链中：
整个DNA中：
a+b
2
%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
判断单双链DNA
（2）如果A+G=T+C
则很可能是双链DNA
（1）如果A+G≠T+C
则是一定单链DNA
某核酸水解后，
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（ ）
A．4000个和900个 B．4000个和l800个
C．8000个和1800个 D．8000个和3600个
C
2.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G = _____。
29%