3.2DNA的结构课件（25张ppt）2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共25张PPT)
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？
DNA双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。
DNA雕塑
DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。
问题探讨
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料1：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、G四种碱基。
（1）当时科学界对DNA的认识
1.模型的构建过程
…
P
A
P
T
P
G
P
C
P
G
P
C
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
A
G
C
T
DNA的中文全称：_________________
DNA的组成元素：_________________
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料2：1951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
1951年
威尔金斯在一场关于DNA演讲上展示了两张用X射线做的DNA衍射照片。
威尔金斯
现象：DNA呈现“X”形
推断：DNA分子式螺旋的
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料2：1951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
1951年
富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线索。
富兰克林
内侧
外侧
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1951年
沃森与克里克推算出三股螺旋的DNA结构（磷酸排在内侧，含氮碱基排在外侧）。他们邀请威尔金斯和富兰克林观看，被两人评价为“一无是处”，并告知他们含氮碱基应该排列在内侧。沃森和克里克默默地记录下了这个关键信息。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料3：二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。
DNA由两条链组成，且两条链相互平行。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1952年
查加夫
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
资料4：1952年，奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：，在DNA分子中，腺嘌呤(A)的总量总是等于胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)总是等于胞嘧啶（C）。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年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》论文发表在英国《自然》杂志上。
1962年，沃森、克里克和威尔金斯获诺贝尔奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
二、DNA的结构
脱氧核苷酸
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
C、H、O、N、P
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
DNA的基本单位：
DNA元素组成：
核苷酸的组成：
含氮碱基
脱氧核糖
C
C
C
脱氧核苷酸
C
C
二、DNA的结构
反向平行
3'
5'
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
一个羟基(—OH)，称作3′-端
游离的磷酸基团，称作5′-端
二、DNA的结构
对DNA结构特点，我们从三个关键词来分析：
两条单链
反向平行
双螺旋结构
链数：
方向：
结构：
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
3′
5′
5′
3′
二、DNA的结构
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱基
外侧：
内侧：
3′
5′
5′
3′
二、DNA的结构
化学键：
（2根氢键）
3′
5′
5′
3′
氢键
A
T
G
C
（3根氢键）
碱基互补配对原则
联系：核苷酸之间连接的化学键是？
G与C越多，DNA的热稳定性越大
二、DNA的结构
核苷酸连接而成的长链
3,5磷酸二酯键
联系：核苷酸之间连接的化学键是？
3',5'-磷酸二酯键
二、DNA的结构
（1）DNA是由 条单链按_________方式盘旋成_______结构
反向平行
双螺旋
2
5’
3’
5’
3’
磷酸
和 交替连接，构成基本骨架；
(2) 外侧：
碱基
内侧:
脱氧核糖
(3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 连接形成
，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作
。
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
三、DNA的结构特性
5’
3’
5’
3’
⑴两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
⑵外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架；
⑶内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，
遵循碱基互补配对原则。
2.特异性：
每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
1.稳定性：
三、DNA的结构特性
5’
3’
5’
3’
脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？
44000
种类
数目
3.多样性：
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
DNA中碱基数量的计算问题：关键在于正确理解并表示题中所给的信息
DNA双链信息：A = T G = C
DNA1： A 1 T 1 G1 C1
DNA2： A 2 T 2 G2 C2
单双链信息如何转化：
汉水丑生侯伟作品
A+T
A+T+G+C
A1+T1
A1+T1+G1+C1
A2+T2
A2+T2+G2+C2
=
=
G+C
A+T+G+C
G1+C1
A1+T1+G1+C1
G2+C2
A2+T2+G2+C2
=
=
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
其他公式能推即可
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
(1)在DNA双链中，任意两个不互补碱基和的比例_______，并为碱基总数的_____（教材P52概念检测(2)）。
恒等
50%
在双链DNA分子中：∵ A = T G = C
即 A+G=T+C=A+C=T+G
∴ A+G = + = A+C = +
T+C
T+G
A+G
A+G+T+C
= 50%
=
T+C
A+G+T+C
1.某生物细胞DNA的碱基中，腺嘌呤的分子数占22%，那么,胞嘧啶的分子数占（ ）
A.11% B.22% C.28% D.44%
【针对性练习1】
2.某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
C
27%
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
(2)在双链DNA中，互补的两个碱基之和占全部碱基的比等于在任何一条单链中，这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。
某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，其中一条链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是（ ）
A.35% B.29% C.28% D.21%
【针对性练习2】
A2+C2+G2+T2
=
A+C+G+T
T1
T2
G2
A2
C2
A1
C1
G1
2链
1链
A1+T1
A1+C1+G1+T1
T2+A2
=
A1+T1+T2+A2
A1+C1+G1+T1+A2+C2+G2+T2
=
T+A
双链碱基数
单链碱基数
单链碱基数
双链碱基数
A
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
(3)双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
【针对性练习3】
简记为:补则等
C2+G2
=
C+G
T1
T2
G2
A2
C2
A1
C1
G1
2链
1链
T1
A1+T1
C1+G1
T2+A2
=
T+A
0.4
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？
0.4
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
(4)双链DNA中，两条链间的非互补碱基和之比互为倒数。
且在整个DNA分子中，该比值为1。
【针对性练习4】
简记为:补则等
T2
G2
A2
C2
A1
C1
G1
2链
1链
T1
A1+G1
T1+C1
在一条链中，
= m
A1+G1
T1+C1
则，
= m
=
T2+C2
A2+G2
A2+G2
T2+C2
在互补链中，
= 1/m
某DNA双链中，一条链中 ，则互补链中的比值是
一条链中 ，则互补链中的比值是
=
A+T
C+G
0.4
=
A+C
T+G
0.4
0.4
2.5
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
【巩固练习】
1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____
3.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____
20%
60个
29%
4.经测定,青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个,占全部碱基总数的24%。那么,该DNA片段中C所占比例和数量分别是(　　)
A.24%,600个 B.24%,650个 C.26%,600个 D.26%,650个
D
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
四、DNA分子中有关碱基数量的计算