2021-2022学年高一生物同步课件精讲 （人教版2019必修2）3.2DNA的结构(共18张PPT)

(共18张PPT)
3.2 DNA的结构
一、新课导入
二、DNA双螺旋结构模型的构建
三、DNA的结构
四、探究实践：制作DNA双螺旋结构模型
五、DNA分子结构特点
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。
一、新课导入
新加坡滨海湾：双螺旋桥
科学家发明了一项以DNA为介质的数据存储新技术(左图)。与现有的各类存储介质相比，DNA能够储存更多的信息。
DNA作为生物的遗传物质，能够携带大量控制生物生长、发育和繁殖的遗传信息，这是由DNA分子的特定结构决定的。
为什么DNA分子特定的结构适合于储存遗传信息？遗传信息以什么形式储存在DNA分子上？DNA分子是如何保证遗传信息稳定保存的？
二、DNA双螺旋结构模型的构建
①DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
②这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。
1.当时科学界对DNA的认识：
1’
2’
3’
4’
含Ｎ碱基
脱氧
核糖
磷酸
5’
A
G
C
T
二、DNA双螺旋结构模型的构建
①DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
②这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。
1.当时科学界对DNA的认识：
2.1951年秋
卡文迪什实验室（英国剑桥大学的物理实验室）
( 沃森，1928—)
(克里克，1916 --2004)
物理学家
生物学家
1951年秋天，一直对DNA结构的奥秘感兴趣的沃森，来到英国剑桥大学的卡文迪什实验室工作。在这里，他遇到了同样对DNA结构着迷的克里克。
二、DNA双螺旋结构模型的构建
①DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
②这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。
1.当时科学界对DNA的认识：
2.1951年秋，沃森和克里克邂逅
沃森和克里克探讨交流。
二、DNA双螺旋结构模型的构建
①DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
②这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。
1.当时科学界对DNA的认识：
2.1951年秋，沃森和克里克邂逅
3.1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。
威尔金斯（Maurice Wilkins）
牛津大学X射线衍射物理学家
富兰克林（R.E. Franklin）
英国物理化学家与晶体学家
二、DNA双螺旋结构模型的构建
①DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
②这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。
1.当时科学界对DNA的认识：
2.1951年秋，沃森和克里克邂逅
3.1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。
威尔金斯（Maurice Wilkins）
牛津大学X射线衍射物理学家
富兰克林（R.E. Franklin）
英国物理化学家与晶体学家
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。
二、DNA双螺旋结构模型的构建
①DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
②这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。
1.当时科学界对DNA的认识：
2.1951年秋，沃森和克里克邂逅
3.1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。
4.1952年春天，沃森和克里克在尝试搭建多种双螺旋和三螺旋结构模型失败后，奥地利的生物化学家查哥夫提供了一个重要信息。
DNA分子中，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。
富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克在获知这一信息后，意识到这两条链的分子应该是反向排列的。
《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1953年4月刊上刊载。
罗莎琳德·富兰克林
三、DNA的结构
1. 组成元素：
C、H、O、N、P
脱氧核糖
含氮碱基
P
磷酸
核苷
核苷酸
AGCT
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
2. 基本组成单位（单体）
———脱氧核糖核苷酸
3. DNA的结构：
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
① DNA是由两条脱氧核苷酸链构成，
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排连
接排列在外侧，构成基本骨架；碱
基排列在内侧。
平面结构
立体结构
磷酸二酯键
3. DNA的结构：
平面结构
立体结构
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，G与C配对。碱基
之间的这种配一一对应的关系叫做
碱基互补配对。
氢键
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
3. DNA的结构：
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
④脱氧核糖上与碱基相连的碳叫1’—C，与磷酸基团
相连的碳叫5’ —C 。DNA的一条单链有两个末端，
一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为5’ 端，另
一端有一个羟基（—OH），称为3’ 端。DNA的两条
单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从
5’ 端到3’ 端，另一条单链则是从3’ 端到5’ 端。
1’
2’
3’
4’
5’
5’
5’
3’
3’
根据这一公式，可鉴定DNA是双链还是单链，在一个DNA分子中，如果（A+G）/（T+C）≠1，且 A≠T，G≠C，则该DNA为单链；如果（A+G）/（T+C）=1，且 A=T，G=C，则该DNA为双链；
根据不同的碱基比值关系进行计算。例如在一个DNA分子中，若甲链（A+G）/（T+C）=1/2，则在互补的乙链中，（A+G）/（T+C）=2（倒数关系）；若甲链（A+T）/（G+C）=1/2，则在互补的乙链中，（A+T）/（G+C）=1/2（对等关系）。
在双链DNA中，嘌呤之和等于嘧啶之和，即A+T=G+C；
观察DNA双螺旋结构模型，根据碱基互补配对原则推算DNA的碱基比例：
四、探究实践：制作DNA双螺旋结构模型
目的要求
通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品，都可用作模型制作的材料。
材料用具
五、DNA分子结构特点
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。
两条链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。