3.2DNA的结构课件(共41张PPT)2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

(共41张PPT)
第2节 DNA的结构
思考：
DNA是怎样储存遗传信息，又是怎样决定生物性状的？
这肯定与DNA分子有其独特的_____有关。
结构
雅典奥运会开幕式经典场景
中关村DNA标志
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.建立者
沃森和克里克
克里克:物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。
沃森:生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
脱氧核苷酸
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
DNA是以4种___________为单位连接而成的长链。
①已知DNA的组成
脱氧核苷酸
A
G
C
T
腺嘌呤(A)脱氧核苷酸
鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸
胞嘧啶(C)脱氧核苷酸
胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸
②推测DNA为螺旋结构
英国生物物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
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。
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型,但都被否定了。
③查哥夫法则
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。
查哥夫法则给了沃森和克里克什么启示？
A与T配对,G与C配对
④DNA双螺旋模型搭建成功
a.碱基安排在双链螺旋内部
b.脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部的模型
c.A与T配对,G与C配对(碱基互补配对原则)
d.DNA两条链的方向相反
A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径
腺嘌呤（A）
胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
⑤获得诺奖
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》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。
1962年,沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
1、DNA是由几条链构成的？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的什么部位呢？
3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
阅读课本P50，思考与讨论：
O
1′
2′
4′
5′
3′
A
O
1′
2′
4′
5′
3′
C
O
1′
2′
4′
5′
3′
G
O
1′
2′
4′
5′
3′
T
磷酸二酯键
二、DNA的结构
2、DNA双螺旋结构的主要特点：
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
脱氧核糖上与碱基相连的的碳叫做__ __，与磷酸基团相连的碳叫做______；
1’-C
5’-C
DNA 的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为_ ___，另一端有一个羟基（-OH），称作 ；
5’-端
3’-端
2、DNA双螺旋结构的主要特点：
(1)DNA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的两条单链的走向____，从双链的一端起始，一条单链是从5’-端到3’-端的，另一条则是从
_____ _ __。
相反
3’-端到5’-端的
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
(2)DNA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。
(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规律：A一定与T配对，G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则（A—T，G—C）。
DNA结构模式图
2、DNA双螺旋结构的主要特点：
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
DNA的组成和结构可用五四三二一表示
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸长链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
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，碱基互补配对方式不变
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
三、DNA分子结构的特性
思考：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
DNA分子的特性P59
1. 稳定性:
2.多样性:
3.特异性:
DNA中脱氧核糖和磷酸交替排列的 顺序不变
碱基排列顺序千变万化
每个特定的DNA的分子具有特定的碱基排列顺序
DNA中碱基配对的方式不变
碱基对的排列顺序就代表了遗传信息
是生物多样性和特异性的物质基础
双链DNA分子中碱基数量关系
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
①A－T、C－G配对
A＝T、 G ＝ C
嘌呤数＝嘧啶数
②设A＋T＋C＋G ＝100％
A＋G＝T＋C＝ 50％＝嘌呤数＝嘧啶数
=A+C=T+G
(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=
双链中任意不配对的碱基之和相等且等于50％
1
(A1+C1)/(T1+G1)=n → (A2+C2)/(T2+G2)=
互补的两条单链中任意不配对的两个碱基之和的比值互为倒数关系。
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
(A1+ G1)/(T1+ C1)=m → (A2+ G2)/(T2+ C2)=
1/n
1/m
A1
T2
T1
A2
C1
G1
G2
C2
④设：A1+T1占该单链碱基的比例为a%，
则：A2+T2占该单链碱基的比例为
则：A+T占DNA双链碱基的比例为
(A1+T1)/单链碱基数=(A2+T2)/单链碱基数=(A+T)/碱基总数
(G1+C1)/单链碱基数=(G2+C2)/单链碱基数=(G+C)/碱基总数
(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)
a%，
a%，
1．组装“脱氧核苷酸模型”
四、制作DNA双螺旋结构模型
利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
2．制作“多核苷酸长链模型”
将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。
3．制作DNA分子平面结构模型
按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
4．制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型
把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
21
DNA分子模型展示
《教材》P52/一、概念检测）：
3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）
b≤0.5
b≥0.5
C. 胞嘧啶为a（1/2b-1）个
D. 胞嘧啶为b（1/2a-1）个
C
A
T
G
C
A
A
T
T
C
G
C
C
G
G
A
A
T
T
思考：
右图为DNA双螺旋结构模型，若该模型有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，该模型制作时需要多少个订书针？
868根
每个脱氧核苷酸中
相邻脱氧核苷酸间
A-T氢键
G-C氢键
200*2=400
99*2*1=198
30*2=60
70*3=210
根据碱基种类和比例对核酸样品进行判定
（1）如有U无T，则此核酸为
RNA
（2）如有T且A=T ；C=G，则为
双链DNA；
（3）如有T且A≠ T C≠ G，则为
单链DNA
一个生物体内核酸嘌呤≠嘧啶是什么原因？
嘌呤≠嘧啶，则必然有单链结构存在；
可能遗传物质是RNA的病毒；
可能细胞结构生物，遗传物质是DNA,但含的RNA是单链；
通常A≠ U C≠ G
DNA指纹技术
1.DNA指纹技术的含义：
人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此,DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
2.DNA指纹技术具体应用：
DNA指纹技术可以用于现代刑侦领域中、亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
双链DNA
1…—A—T—C—G—G—G—T—T—A—T
2…— — — — — — — — — —
T
A
C
G
C
C
A
A
A
T
因为A－T、C－G配对，
所以：A＝T、C＝G。
1.因为嘌呤－嘧啶配对，
所以：嘌呤数＝嘧啶数。
2.设A＋T＋C＋ G ＝100％，
3.双链DNA中的（A＋T）％＝任一单链中（A＋T）％
双链DNA中的（C＋G）％＝任一单链中（C＋G）％
所以： A＋G＝T＋C＝ 50％＝嘌呤数＝嘧啶数
=A+C=T+G
★4．计算 （1）A=T C=G
（2）（A+ C ）/ （T+G ）=
或(A+G) / (T+C) =
（3）如果（A1+C1 ） / （ T1+G1 ）=b 那么（A2+C2 ） / （T2+G2 ） =
（4)（A1+ T1 ）/（ C1 +G1 ）= a
★5.判断核酸种类：
（1）如有U无T，则此核酸为
（2）如有T且A=T ；C=G，则为
RNA；
双链DNA；
（3）如有T且A≠ T C≠ G，则为
单链DNA
1/b
则（A+ T ）/（ C +G ）=
则（ A2 + T2 ）/（ C2+G2 ）=
a
a
1
1
②两条反向平行的脱氧核苷酸长链
5′
3′
3′
5′
O
1′
2′
4′
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
O
1′
2′
4′
5′
3′
A
C
G
T
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
O
1＇
2＇
3＇
4＇
5＇
T
G
C
A
5`-端游离磷酸基团
3`-端游离羟基
一个双链DNA分子(非环状)游离两个磷酸基团；
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且配对按碱基互补配对原则配对
氢键
A配T，C配G
A与T之间形成2个氢键；
C与G之间形成3个氢键。
两条链的相邻碱基之间通过氢键相连；
一条链的相邻碱基之间通过 相连。
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
平面结构
双螺旋结构
（1）DNA是由两条单链组成的，两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接在外侧构成基本骨架，碱基对排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
C、H、O、N、P
磷酸
脱氧核糖
碱基
DNA分子的结构层次
脱氧核苷酸
P52一、概念检测）：
2.下面是DNA分子的结构模式图，请用文字写出图中①~⑩的名称。
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
3.2DNA的结构2
DNA分子结构模型
碱基关系的计算
氢键数目：
A与T之间两个氢键，C与G之间三个氢键，其中CG对数(或相对含量)越多，DNA分子越稳定
一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有________个氢键。
2760
用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如表所示,下列说法正确的是(　　)
A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对
B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA
卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基
A T G C
卡片数量 10 10 2 3 3 2
B
三、DNA分子的结构特性
1）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DNA分子
的特异性.
碱基对的排列顺序就代表了遗传信息
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。
DNA的结构特性:
1. 稳定性:
2.多样性:
3.特异性:
DNA中脱氧核糖和磷酸交替排列的 顺序不变
碱基对具有多种不同的排列顺序
每个特定的DNA的分子具有特定的碱基排列顺序
DNA中碱基配对的方式不变
1、有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构有一个腺嘌呤，则它的其他组成是（ ）
A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个尿嘧啶
C
2.下图为大肠杆菌DNA分子(片段)的结构示意图。下列说法正确的是(　　)
A.两条链反向平行,图中1代表的结构有四种
B.图中2代表脱氧核糖,其中含有四个碳原子
C.图中3为含氮碱基,可代表G或C
D.DNA分子的多样性与图中1、2交替连接有关
C
1.关于DNA分子结构的叙述，正确的是（ ）
A.组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种
B.绝大多数核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D.双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
C
2.某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上有A：T:G:C=1:2:3:4。下列表述错误的是（ ）
B
A.该DNA分子的共有540个氢键
B.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
C.该DNA分子中4种含氮碱基A:T:G:C=3:3:7:7
D.该DNA分子的热稳定较高