2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2-3.2DNA分子的结构课件（33张ppt）

(共33张PPT)

前面我们通过“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”的学习，知道DNA分子是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。
那么DNA分子为什么能起遗传作用呢 为了弄清楚这个问题，我们就需要对DNA进行更深入的学习。
那么我们今天就首先来学习DNA分子的结构。
第二节 DNA分子的结构
第三章 基因的本质
DNA
基本单位
脱氧核苷酸
彻底水解
含氮碱基
脱氧核糖
磷
酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
脱氧核苷酸
含氮碱基
磷酸
脱氧
核糖
1’
2’
3’
4’
5’
组成元素:　　　　　　　　
C H O N P
一、DNA模型建构
【模型建构1】: 脱氧核苷酸
A —腺嘌呤 G —鸟嘌呤
C —胞嘧啶 T —胸腺嘧啶
含氮碱基种类：
因此，脱氧核苷酸也有4种：
腺膘呤脱氧核苷酸
A
胞嘧啶脱氧核苷酸
C
鸟瞟呤脱氧核苷酸
G
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
脱氧核苷酸如何形成DNA分子？DNA的结构又是如何？
自主阅读课本P47-48，回答以下问题
问题1：请简述沃森、克里克的研究成果，这一成果为何在 当时
问题2：它的研究是不是一帆风顺的？请简述研究过程。
问题3：沃森和克里克从DNA衍射图谱中受到了什么启示？
从方法上有何变化？
问题4：是不是从此一切问题迎刃而解了呢？
问题5：请简单介绍查哥夫的研究成果。
问题6：通过吸取查哥夫的成果，两位科学家做出了模型，是不是
问题7：从他们的研究历程看对你有何启示？
问题8：从这个研究过程你能不能得出科学研究的一般过程？
就能说明模型是正确的？
如何证明这个模型的正确性？
引起了极大的关注？
沃森、克里克提出了DNA的双螺旋结构的分子模型
问题1：请简述沃森、克里克的研究成果。这一成果
一、DNA双螺旋结构的构建
为何在当时引起了极大的关注？
第一次揭示了生命本质的决定者的真面目——双螺旋结构，使人们对遗传物质的认识水平步入了分子水平。
不是。
DNA双螺旋结构模型的建立过程中，威尔金斯和弗兰克林这两位科学家却比沃森和克里克研究得还要早。1951年，威尔金斯在DNA结构的研究中，采用了X射线衍射法，得到了一张非常清晰的DNA的X射线衍射图谱。
问题2：它的研究是不是一帆风顺的？请简述研究过程。
一、DNA双螺旋结构的构建
从这个图谱中，这两位科学家和其他科学家一起分析有关数据得出结论：DNA是螺旋的！
问题3：沃森和克里克从DNA衍射图谱中受到了什么启示，
开辟了一种新的研究DNA的方法，就是从研究组成为主，转为研究结构为主。
从方法上有何变化？
一、DNA双螺旋结构的构建
没有。做了不同的螺旋模型但结果很快被否定了
问题4：是不是从此一切问题迎刃而解了呢？
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。
问题5：请简单介绍查哥夫的研究成果。
问题6：通过吸取查哥夫的成果，两位科学家做出了模型
不能。只能从化学成分上说明是正确的。 做出的模型与X射线衍射照片相比较，完全相符。不但从成分上证明正确，还从结构上证明模型的正确性。
一、DNA双螺旋结构的构建
是不是就能说明模型是正确的？如何证明这个模型的正确性？
研究的过程就是不断纠正自己的错误的过程，取对方之长，补自己之短的过程。
问题7：从他们的研究历程看对你有何启示？
发现问题（DNA的结构是怎样的？）→解决问题（提出自己的模型）→验证（做好的模型不正确）→吸取最新知识，再解决问题（提出双螺旋模型）→验证（和X射线衍射图比较）→结论（DNA是双螺旋结构）。
问题8：从该研究过程你能不能得出科学研究的一般过程？
在生命的旋梯上 沃森（左）和克里克（右）
DNA的平面结构
A
T
G
C
A
T
G
C
DNA的立体结构
氢键
一、DNA模型建构
二、DNA模型分析
DNA分子中，外侧由什么连接而成？
内侧是什么？
两条链之间碱基的连接有什么规律？
构成DNA的两条链有怎样的关系？
【思考】
A
A
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
碱基对
另一碱基对
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且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
A
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（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。
DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（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。
（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。
DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（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。
（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。
DNA分子的结构特点
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。
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。
1、DNA分子结构主要特点
DNA分子是有 条链组成， 盘旋成 结构。
交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。
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
碱基对
氢键
碱基互补配对
2
一、DNA模型建构
二、DNA模型分析
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(主要
的），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，请同学们计算DNA分子有多少种？
4 种
4000
2）特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一
个DNA分子的特异性.
碱基对的排列顺序就代表了遗传信息
DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。
3) 稳定性
DNA分子中在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接排列不变，内侧碱基互补配对原则不变。
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
【课堂反馈】
　DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
DNA分子的结构小结
★化学元素组成：
基本组成单位：四种脱氧核苷酸
一分子含氮碱基
一分子脱氧核糖
一分子磷酸
★空间结构
规则的双螺旋结构
两条脱氧核苷酸长链
碱基对
氢键
碱基互补配对原则
★分子结构的稳定性、多样性和特异性
C、H、O、N、P
【课堂反馈】
2. 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
∴
也可以写成以下形式：
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+G
( )
=
T+G
( )
=50%
A+G
T+C
=
( )
( )
=
( )
( )
=1
A+T+G+C
A+T+G+C
A+C
T+G
T+G
A+C
相等
一半
①双链DNA分子中：
( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)
=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1
规律总结：
∵A=T， G=C
∴ A+G=T+C =A+C=T+G= 50%
两个互补碱基相等
任意两个不互补碱基之和恒等且各占DNA总碱基数的50％
不互补碱基之和的比值等于1．
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A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
A+T
G+C
A 2 +T 2
G 2 +C 2
A 1+T1
G 1+C1
=n
= n
= n
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
③在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。
A+T
A+T+G+C
A 2 +T 2 +G 2 +C 2
A 2 +T 2
=
A 1 +T 1 +G 1 +C 1
A 1 +T 1
=
④两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数.
1
n
A 2+G 2
T 2 +C2
=
T 1 +C 1
=
n
A1+G 1
【课堂反馈】
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.双链DNA分子的一个片段中，含有腺瞟呤200个，占碱基总数的20％，那么这个片段中含胞嘧啶（ ）
A.150个 B.200个 C.400个 D.300个
D
解析:∵双链DNA分子的一个片段中，
　　　含有腺嘌呤200 个，占碱基总数的20％
∴双链DNA分子的碱基总数= 200/20%=1000
∵ A=T=200
∴ G=C=(1000-200×2)/2=300(个)
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？
因为DNA分子中，A+G=T+C=50%。
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
3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
解析一：
设DNA分子碱基总数为100.
已知：A+T=54，则G+C=46
所以，G1+C1 =G2 +C2 =23
已知：G1 =
×100×22%=11
1
2
所以, C2=G1=11
则: G2=23–11=12
G2
A2 +T2 +G2 +C2
=
12
1
2
×100
=
24%
解析二:
已知
A+T
总
= 54%,
则
= 46%
G+C
总
所以
G1+C1
1/2总
= 46%.
已知
1/2总
G1
= 22%
所以
1/2总
C1
= 46%–22%= 24%
因为G2=C1
所以
1/2总
G2
= 24%
24%