2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2 3.2DNA的结构课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
3.2 DNA的结构
中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志。
——不朽的 双螺旋
DNA
【情境导入】
3.1.2概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
1.制作DNA双螺旋结构模型。（生命观念、科学思维）
2.DNA结构的主要特点。（生命观念、科学思维）
3.了解DNA结构模型的建立过程。（科学思维、科学探究）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.模型名称：
DNA双螺旋结构模型
2.构建者：沃森和克里克
依据：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G4种碱基。
3.构建过程：
【探究导学】
1分子脱氧核苷酸=____________+_______________+______________。
DNA的基本单位是_____________,
脱氧核苷酸
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
含氮碱基
脱氧
核糖
磷酸
1′
2′
3′
4′
5′
【模型建构1】脱氧核苷酸
基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法，体现了科学思维的核心素养。
【模型建构2】 一条脱氧核苷酸链
…
磷酸二酯键
思考：这些脱氧核苷酸是如何连接成DNA长链的呢？
基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法，体现了科学思维的核心素养。
针对特定的生物学现象，进行观察、提问，体现了科学探究的核心素养。
【模型建构3】 DNA双链
DNA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。
A
G
C
T
氢键
A
T
G
C
材料：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：DNA腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。
思考： DNA是由几条链组成的？它具有怎样的立体结构呢？
基于生物学事实和证据,运用模型与建模等方法，体现了科学思维的核心素养。
材料： 1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱。
【模型建构4】 DNA双螺旋
基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法，体现了科学思维的核心素养。
【例1】下列关于DNA结构模型构建的叙述,错误的是(　　)
A.富兰克林的DNA衍射图谱为模型的构建提供了重要依据
B.根据DNA衍射图谱,沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构
C.沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中,认为磷酸和脱氧核糖排列在外部,碱基排列在内部,且A与T配对,G与C配对
D.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的
C
在DNA结构模型的构建过程中,最初并不知道A一定与T配对,G一定与C配对。
二、DNA的结构
A
A
T
T
G
G
G
C
C
A
T
C
1.DNA的结构特点
①DNA是由_____条链组
成的，两条链按_________盘旋成________结构。
②______________交替连接，
排列在外侧，构成基本骨架；
______排列在内侧。
③碱基通过______连接成碱基
对，并遵循______________原则。
反向平行
双螺旋
脱氧核糖和磷酸
碱基
氢键
碱基互补配对
两
【警示】①DNA两条链之间的脱氧核苷酸数目相等 两条链之间的碱基、脱氧核糖和磷酸数目对应相等。
②碱基配对的关系是：A(或T)一定与T(或A)配对、G(或C)一定与C(或G)配对，这就是碱基互补配对原则。
③A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。
④构成DNA分子的两条脱氧核苷酸链以反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
⑤根据碱基互补配对原则，双链DNA中含氮碱基数目的关系是：A＝T、G＝C，而单链DNA中，则往往是A≠T、G≠C。
具有规则的双螺旋结构，两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变，碱基配对的方式稳定不变。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
（4n种，n表示碱基对数）
特异性：DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。
多样性：
稳定性：
2.DNA的特性
【例2】下图是某DNA片段的结构示意图,下列叙述正确的是(　　)
A.DNA复制时,解旋酶先将①全部切割,再进行复制
B.DNA分子中A—T碱基对含量高时,其稳定性较高
C.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架
D.a链、b链方向相同,a链与b链的碱基互补配对
C
DNA复制是边解旋边复制。碱基A与T之间有2个氢键,碱基G与C之间有3个氢键,因此G—C碱基对含量高的DNA分子的稳定性较高。磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架。DNA分子的两条单链方向相反,a链与b链的碱基互补配对。
【拓展】沃森和克里克发现的DNA双螺旋结构，可概括为“五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种结构”。即：
五种元素：C、H、O、N、P
四种碱基：A、T、G、C，相对应四种脱氧核苷酸
三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基
两条单链：两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种结构：规则的双螺旋结构
基于生物学事实和证据运用归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
3.DNA有关碱基数量的计算：
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
则在DNA双链中：
A=T ， G=C
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
1
2
基于生物学事实和证据运用演绎与推理，体现了科学思维的核心素养。
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
②双链DNA分子中，互补的两条
链中（A+G）/（T+C）互为倒数。
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即（A+G）/（T+C）=1
2
1
A1+G1
T1 +C1
T2 +C2
A2 +G2
=
A1+C1
T1 +G1
T2 +G2
A2 +C2
=
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
若1链：(A1+G1) / (T1+C1)=b,
则2链：(A2+G2) / (T2+C2)=1/b；
若1链：(A1+T1) / (G1+C1)=a，
则2链：(A2+T2) / (G2+C2)=a；
1
2
同理：
A+T
A+T+G+C
=
=
（G+C）%
(G1+C1)%
(G2 +C2)%
=
=
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
③
2
1
A1+T1
A1+T1+G1+C1
A2+T2
A2+T2+G2+C2
1.某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
因为DNA分子中，A+G=T+C=50%。
所以，A=50%–23%=27%
2.在DNA的一条单链中，（A+G）/（T+C）=0.4，则在其互补链和整个DNA分子中（A+G）/（T+C）分别是多少？
3.若DNA的一条单链中，（A+T）/（G+C）=0.4，则在其互补链和整个DNA分子中A+T/G+C分别是多少？
2.5 1
0.4 0.4
【例3】
三、制作DNA双螺旋结构模型
1.材料用具：
　曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品。
2.模型制作：
　　从基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过曲别针连接成 “基本单位——脱氧核苷酸”模型，然后把脱氧核苷酸模型按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条DNA链，同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式，用牙签连好两条链，再将连接好的双链固定到扭扭棒上，最后旋转。
【例4】在“制作DNA双螺旋结构模型”的实验中,若有4种代表碱基的纸片,共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个,代表脱氧核糖的纸片有40个,代表磷酸的纸片有100个,代表氢键的连接物若干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则(　　)
A.能搭建出20个脱氧核苷酸
B.搭建的DNA分子片段中每个脱氧核糖都与2个磷酸相连
C.可能搭建出47种不同的DNA分子模型
D.实际上只能搭建出一个含4个碱基对的DNA分子片段
D
脱氧
核苷酸
发现者
沃森、克里克
主要特点
整体：反向平行双螺旋
外侧：磷酸、脱氧核糖交替排列构成骨架
内侧：碱基互补配对形成碱基对排在内侧
A
T
C
G
种
类
DNA的双螺旋结构
组
成
碱基
脱氧核糖
磷酸
成
分
一条：3＇ →5＇
一条：5＇ →3＇
A-T配对
G-C配对
【课堂小结】
1.下列关于研究材料、方法及结论的叙述,错误的是(　　)
A.孟德尔以豌豆为研究材料,采用人工杂交的方法,发现了基因分离与自由组合定律
B.摩尔根等人以果蝇为研究材料,通过统计后代雌雄个体眼色性状分离比,证明了基因位于染色体上的理论
C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和大肠杆菌为研究材料,通过同位素标记技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质
D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用X射线衍射的方法,破译了全部密码子
D
沃森和克里克用构建物理模型的方法研究DNA的结构。
【随堂训练】
2．由双链DNA的组成分析，下列相关比值在不同DNA分子中可变的是(　　)
A．T/A B．G/C
C．(A＋T)/(G＋C) D．(A＋G)/(T＋C)
C
3. “DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大,这主要是根据DNA具有 (　　)
A.稳定性 B.特异性
C.多样性 D.可变性
B
不同的DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序各不相同,即DNA分子具有特异性,根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。
4.一个DNA分子中,(G+C)占全部碱基的46%,又知在该DNA分子的一条单链中,A和C分别占该链碱基总数的28%和22%,则在该DNA分子另一条链的所有碱基中,A和C分别占(　　)
A.28%、22% B.22%、28%
C.23%、27% D.26%、24%
D
在DNA分子中,(G+C)占全部碱基的46%,则在每一条单链中(G+C)占该链碱基总数的46%,又因为在一条单链中,A和C分别占该链碱基总数的28%和22%,故在这条单链中,G占24%、T占26%,则其互补链中C占24%、A占26%。
5.如图是DNA片段的结构图,请据图回答下列问题:
(1)图甲表示DNA片段的________结构。图乙表示DNA片段的______________结构。
(2)填出图中部分结构的名称：[2]________________,
[5]________________。
(3)从图中可以看出,DNA分子两条链的外侧是由________和________交替连接形成的。
(4)连接碱基对的化学键是 。
(5)从图甲中可以看出组成DNA分子的两条链的方向是________的;从图乙中可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的______结构。
平面
立体(或空间)
一条脱氧核苷酸单链
腺嘌呤脱氧核苷酸
脱氧核糖
磷酸
氢键
反向平行　
双螺旋