(共22张PPT)
3.2
DNA的结构
人教版(2019)必修2 遗传与进化/第3章/第2节
1.通过分析材料，逐步构建DNA分子的双螺旋结构模型，并概述其结
构特点。
2.体会科学研究过程中的团队合作精神和学习精神，逐步落实生物学科核心素养。
学习目标
情境导入
北京中关村高科技园区的DNA雕塑
DNA为什么能够成为高科技的标志？它是怎样储存遗传信息的？它又是怎样决定生物性状的？要解决这些问题，首先要了解DNA的结构。
沃森、克里克对DNA这个分子很感兴趣。希望根据已知的化学知识，建立起它的实际结构。
当时科学家莱文已经发现了DNA的组成单位核苷酸，是磷酸上接上一个脱氧核糖，后者在接上四种含氮碱基（腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T之一）。
鸟嘌呤G
模型建构
核苷酸通过磷酸连接到下一个糖，再连接到下一个磷酸，就这样又一直连接下去。
模型建构
材料一：在20世纪40年代阿斯特伯里通过X射线结晶衍射图认为，DNA分子是多聚核苷酸分子的长链排列。在40年代末，威尔金斯的研究小组测定了DNA在较高温度下的X射线衍射，初步认识到DNA是一个螺旋形的结构。
化学家用X射线结晶衍射技术揭示蛋白质结构
模型建构
富兰克林拍摄的DNA分子衍射图谱
材料二：1951年，沃森被DNA的X射线晶体衍射图分析报告吸引。他与克里克共同研究DNA的结构。虽然受到自威尔金斯和弗兰克林的报告的启发，但是，DNA具体是一个什么样的螺旋结构，是双链、三链还是四链的，沃森和克里克心中并没有谱。在不得要领的情况下，沃森与克里克认为DNA的螺旋结构应该是三螺旋，并由此展开了“搭积木”游戏式的研究。最初，沃森与克里克千辛万苦地按照他们的理解把糖和磷酸置于中间，4种碱基位于外侧，搭出了DNA三螺旋的结构。他们认为，这个模型与威尔金斯和弗兰克林提供的X衍射图比较吻合。
沃森和克里克将他们的最新重大成果透露给两位权威威尔金斯和弗兰克林，但是，在见到他们的所谓成果时，弗兰克林当头对这两位的成果泼了一盆凉水。弗兰克林一针见血地指出了这一成果的缺陷，这个模型过分模仿水分子。他们把DNA的含水量少算了一半，于是第一次设立的模型宣告失败。。也就是说，DNA的螺旋结构并不是三螺旋。
模型建构
材料三：前面的科学家莱文提出了正确的核苷酸化学结构，但是，他提出DNA由四种核苷酸一组连接成DNA分子。即是固定的重复序列。如果如莱文所说，DNA是不会聪明到可以携带遗传信息的，而之前科学家艾弗里的论文已经证实DNA必定是“聪明”的。沃森克里克认为，核苷酸的次序有变化才有道理。这样才能携带遗传信息。
另外一个科学家，查伽夫认为DNA不会只是单纯的四核苷酸重复而已。如果莱文的四核苷酸理论是正确的话，则ATGC四种碱基在所有生物的DNA中含量相等才对，但实验说明，事实并非如此。
查伽夫的碱基比例是沃森克里克解开DNA结构的一项重要线索
3.2 DNA的结构 人教版（2019）高中生物必修二课件(共28张PPT)
模型建构
材料四：查哥夫提供的信息让沃森和克里克兴奋不已，他们构建了一个将磷酸和脱氧核糖放在外侧，把碱基置于中间的模型，这个模型中，A与T配对，G与C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射线衍射照片比较时，发现模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。1953年4月25日《自然》杂志发表了沃森与克里克的DNA双螺旋结构假说的短文。沃森和克里克终于完成了一项具有划时代意义的伟大工作，1962年，沃森、克里克获得了诺贝尔生理学或医学奖。
从这X射线图案，推出DNA应该是双股的螺旋，磷酸在外，碱基在内。而且从富兰克林和威尔金斯测量的数值，知道了DNA基本的尺寸。螺旋上升的角度可以根据图案计算出来。
3.2 DNA的结构 人教版（2019）高中生物必修二课件(共28张PPT)
模型建构
3.2 DNA的结构 人教版（2019）高中生物必修二课件(共28张PPT)
3.2 DNA的结构 人教版（2019）高中生物必修二课件(共28张PPT)
模型建构
讨论：根据以上几则资料，回答有关DNA结构方面的问题。
（1）DNA由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什
么部位？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
（4）沃森和克里克发现DNA双螺旋的故事，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哪些启示？
组成元素：C H O N P
DNA的基本组成单位：
脱氧（核糖）核苷酸
磷酸
脱氧
核糖
含氮碱基
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
模型总结
1
2
3
4
5
模型总结
磷酸二酯键
模型建构
G
T
C
A
G
T
C
A
5'端
3'端
模型总结
AAATTTGGGGCCCATC（1）整体：DNA分子是由条的脱氧核苷酸长链盘旋而成的结构。（2）外侧：DNA分子中 的和交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；（3）内侧：两条链上的碱基排列在内侧通过连结，形成，且遵循碱基原则。DNA双螺旋结构的主要特点2反向平行双螺旋脱氧核糖磷酸氢键碱基对互补配对模型总结
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
你注意到了吗？
两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
模型总结
你注意到了吗？
两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。
模型总结
DNA分子的结构特性
（1）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
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。请同学们计算DNA分子有多少种？
4
4000
（2）特异性
每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
（3) 稳定性
规则的双螺旋结构（基本骨架和碱基对之间的氢键）加强了DNA的稳定性。
模型总结
视频模型
有关DNA中的碱基计算
1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
2、在DNA的一个单链中，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？
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？
2.5 1 ;
0.4 0.4
思维升级
3、某DNA分子的腺嘌呤数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占（ ）
A．11％ B．22％
C．28％ D．44％
C
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4、根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ）
C
5、已知DNA分子的两条链分别为α，β，已知α链中的腺嘌呤在该链中占24%，β链中的腺嘌呤占该链的28%，则腺嘌呤在整个DNA分子中占的比例为_______
26 %
思维升级
