生物人教版（2019）必修2 3.2 DNA的结构（共26张ppt）

(共26张PPT)
高一—人教版—生物学必修2—第3章
DNA的结构
问题探讨
DNA是生物体的主要遗传物质。
功能
相适应
结构
DNA的结构是怎样的
DNA如何储存遗传信息
北京中关村高科技园区的
DNA雕塑
DNA结构模型的构建
已有认识：
①DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链；
②4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
这4种脱氧核苷酸如何组成DNA分子？
腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）
DNA结构模型的构建
英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林应用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。
美国生物学家沃森和英国物理学家克里克利用图谱数据推算DNA分子的结构。
X形意味着
DNA分子呈螺旋结构
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
沃森和克里克尝试搭建多种双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定。
DNA结构模型的构建
奥地利生物化学家查哥夫发现了碱基比例关系的规律。
来源 A:G T:C A:T G:C
牛 1.29 1.43 1.04 1.00
人 1.56 1.75 1.00 1.00
母鸡 1.45 1.29 1.06 0.91
鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02
小麦 1.22 1.18 1.00 0.97
酵母 1.67 1.92 1.03 1.20
嗜血流感菌 1.74 1.54 1.07 0.91
大肠杆菌K2菌株 1.05 0.95 1.09 0.99
禽类结核杆菌 0.4 0.4 1.09 1.08
沙雷氏菌 0.7 0.7 0.95 0.86
杆菌 0.7 0.6 1.12 0.89
在DNA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。
沃森克里克推测
腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对
DNA结构模型的构建
沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型
双链螺旋内部是碱基
外部是脱氧核糖—磷酸骨架
A与T配对，G与C配对
DNA两条链的方向相反
组成的
DNA分子具有恒定的直径
能解释A、
T、G、C的数量关系
模型与基于X射线衍射照片推算出的
DNA双螺旋结构相符
验证
嘌呤
嘧啶
A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径
DNA结构模型的构建
。
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》论文发表在《自然》杂志上
沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得1962年诺贝尔生理学或医学奖。
DNA的结构
3'端←5'端
5'端→3'端
磷酸二酯键
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；碱基排列在 内侧。
5'
3'
5'
3'
碱基对具有相同的形状和直径
1. DNA分子是由 两 条单链组成的，这两条链按_反 平 行 方式盘旋成_双 螺旋 结构。
3’
3',5'-
磷酸二酯键
脱氧核糖
碱基
4’
H
OH
5’
CH2 O
H H
2’
H
1’
H
OH
O P O OH
磷酸
碱基
H
O
H
O P O
OH
1’
H
3’ 2’H
OH H
4’
H
5’
CH2 O
DNA的结构
3'
5'
5'
3'
3. 两条链上的碱基通过 氢 键 连接成
_碱 基 对 。
碱基互补配对原则（碱基之间一一对应关系）
A（腺嘌呤）与_T_（ 胸 腺 嘧 啶 ）_配对；2个氢键
G（鸟嘌呤）与 C_（ 胞 嘧 啶 ） 配对。3个氢键
A＝T T＝A G≡C C≡G
G≡C含量越高，DNA分子的结构越稳定。
碱基对
氢键
DNA分子的特性
3'
5'
5'
3'
DNA分子具有稳定性
Q1.DNA是如何保持结构稳定的？
①碱基对之间的氢键维系DNA双链结构；
②碱基对平面之间纵向的相互作用力进一步加固其稳定性；
③螺旋化结构可增加稳定性。
DNA分子的特性
DNA分子具有多样性
Q2.DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？
①碱基对的排列顺序（主要原因）
/碱基的排列顺序
/脱氧核苷酸的排列顺序
②碱基对的数量
/脱氧核苷酸的数量
DNA分子的特性
不同生物DNA的碱基排列顺序不同。
某一特定的生物，其DNA分子中碱基排列方式是特定的。
DNA指纹图
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，再经过一系列的步骤，最后形成DNA指纹图。
Q3.DNA指纹技术用于鉴定时，依赖于
DNA分子的什么特性？
DNA分子具有特异性
DNA分子的结构与特性
3'
5'
5'
3'
一、DNA分子的结构
DNA分子是由 两 条单链组成的，这两条链按_反 向 平 行 方式盘旋成_双 螺旋 结构。
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；碱基排列在内 侧。
两条链上的碱基通过 氢 键 连接成
_碱 基 对 。
二、DNA分子的特性
稳定性
多样性
特异性
练习与应用
P52-1. 判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C
四种碱基。
（√）
（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是(A+G)/(T+C)＝1。
（√）
在DNA的双链结构中，A与T配对、G与C配对，
即A＝T、G＝C，所以(A+G)/(T+C)＝1。
DNA中碱基互补配对原则的有关计算
A1 T1 C1 G1
…… m个
…… m个
2m个
1链
2链
T2 A2 G2 C2
Q1：在双链DNA分子中，互补的两个碱基有怎样的数量关系？
不互补的两个碱基的数量之和有何特点？
A=T，C=G
或
→ A+C_=_T+G 或 A+G_=_T+C →
嘌呤数=嘧啶数
A+T+C+G=2m → A+C=T+G_=_A+G=T+C=m=
在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50 。
DNA中碱基互补配对原则的有关计算
A1 T1 C1 G1
…… m个
…… m个
2m个
1链
2链
生物 猪 牛
器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
(A+T) (C+G) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
T2 A2 G2 C2
Q1：在双链DNA分子中，互补的两个碱基有怎样的数量关系？
不互补的两个碱基的数量之和有何特点？
注意：
在DNA双链中，(A+T)/(C+G)一般不等于1；
不同生物的DNA中(A+T)/(C+G)一般不同，能体现不同生物DNA的特异性。
DNA中碱基互补配对原则的有关计算
A1 T1 C1 G1
…… m个
…… m个
2m个
1链
2链
A1=T2，T1=A2，C1=G2，G1=C2
→
T2 A2 G2 C2
Q2：在双链DNA分子中，1链上的四种碱基与2链上的四种碱基分别存在怎样的数量关系？
A1+T1_=_A2+T2 =
C1+G1_=_C2+G2 =
→
DNA中碱基互补配对原则的有关计算
A1 T1 C1 G1
…… m个
…… m个
2m个
1链
2链
T2 A2 G2 C2
Q3：在双链DNA分子中，每条链或整个DNA分子的两对互补碱基间的比值有何特点？两对不互补碱基间的比值呢？
，DNA分子中 。
若1链中 ，则2链中
若1链中 ，则2链中
，DNA分子中
_1_。
DNA中碱基互补配对原则的有关计算
A1 T1 C1 G1
T2
A2
G2
C2
…… m个
…… m个
2m个
1链
2链
通用方法：
A1=T2，T1=A2，C1=G2，G1=C2 A1+T1+C1+G1=A2+T2+C2+G2=m
A1 T1
C1
G1
…… m个
1链
练习与应用
求 C1＋C2＝？ C1＋C2＝C1＋G1＝m－(A1＋T1)＝m－(A1＋A2)＝m－a＝
。
P52-3. 在含有4种碱基的DNA片段中，腺嘌呤有a个，占该区段
）
全部碱基的比例为b，则（ A. b≤0.5
C. 胞嘧啶为
个
B. b≥0.5
D. 胞嘧啶为
个
C
2m个
2链 …… m个
T2 A2 G2 C2
因为在DNA双链结构中，A＝T，由于A＋T＜1 ，所以b＜0.5。已知 A1＋A2＝a＝b·2m，可求得 m＝a÷2b，
DNA的双螺旋结构
1. DNA双螺旋结构模型的构建
（1）构建者：沃森、克里克
（2）依据：①DNA的结构单位及4种碱基；
②DNA的X射线衍射图谱（威尔金斯、富兰克林）；
③DNA碱基数量关系（查哥夫）。
DNA的双螺旋结构
2. DNA双螺旋结构的特点
碱基
脱氧核糖
磷酸
反向平行
内侧外侧
氢键
磷酸二酯键
基本骨架
元素组成
C H O N P
小分子 单体
A、T、G、C
脱氧核苷酸
（4种）
空间结构双螺旋结构
平面结构脱氧核苷酸双链
碱基互补配对原则 A=T C≡G
脱氧核糖＋磷酸
请根据DNA的结构特点，尝试推测DNA的复制方式。
疑问解答
请找出下列DNA片段示意图的错误之处。
疑问解答
1. 如何快速判断DNA结构的正误？
一看外侧链成键位置是否正确。
正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的5’号碳原子上的磷酸与相邻核苷酸的3’号碳原子之间。
二看外侧链是否反向平行。三看内侧碱基对是否正确。
碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则，碱基对内的氢键数是否正确。
疑问解答
2. DNA分子中各部分连接的结构
DNA单链中，
相邻脱氧核苷酸通过 磷 酸 二 酯 键 连接；
DNA单链中，
相邻碱基通过_脱 氧 核 糖 -_磷 酸 -_脱 氧 核 糖 连接；
两条互补链中，
相邻碱基通过 氢 键 连接。
疑问解答
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律，寻找解题路径，进行计算。
3. 如何快速解决DNA中有关碱基数量和比例计算的相关问题？
第一步：审清题中已知的和所求的信息，并用式子表示。
整个DNA中某碱基的个数/比例；DNA一条链上某碱基的个数/比例；整个DNA的碱基数量；整个DNA的碱基对的数量
例：已知T1＝300＝15 ·m，T2＝200，求G＝？＝？ ·2m
第二步：画一个DNA模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。