生物人教版（2019）必修2 3.2DNA的结构（共39张ppt）

(共39张PPT)
3月28日，第九场发布会上提到，132名遇难者的DNA比对工作已完成，遗骸遗物移交方案和分类移交标准正在逐步完善。
东航MU5735失事
2022年10月29日韩国首尔梨泰院，庆祝万圣节，发生踩踏事件，瞬间发生了惨剧。
韩国首尔警察厅31日表示，警方通过指纹鉴定和DNA信息分析等，已经确认了在此次事故中遇难的154人的身份。
韩国梨泰院踩踏事故
第二节 DNA的结构
第三章 基因的本质
学习目标
1.明确DNA结构模型的构建过程。
2.说出DNA分子基本组成单位的化学组成及结构特点。
3.掌握DNA碱基数目的相关计算规律.
4.通过DNA的结构学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，
一、DNA双螺旋结构模型的构建
读课本48-49页思考与讨论，梳理探究历程回答下列问题：
威尔金斯和富兰克林提供____________
DNA是以4种__________为单位连接而成的长链，分别含有_____________4种碱基
沃森和克里克推算出DNA分子呈_____结构
脱氧核苷酸
A、T、G、C
DNA衍射图谱
螺旋
尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋
被否定
查哥夫提出DNA分子中A的量等于 的量,C的量等于 的量。
修正、重建
构建DNA 模型
沃森和克里克
双螺旋结构
T
G
（X意味着DNA分子是螺旋的）
沃森 克里克
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，沃森和克里克撰写的论文在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。
1962，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。
早凋的“玫瑰” 人类不能忘记富兰克林伟大而无声的贡献
威尔金斯
克里克
沃森
一、DNA双螺旋结构模型的构建
思考 讨论 （P49）
1.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。
（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？
DNA是由两条链构成的。
这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
思考 讨论 （P49）
2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，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？
★要善于利用他人的研究成果和经验；
★要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；
★研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有
兴趣和激情等。
三、DNA的特性
碱基排列顺序千变万化
碱基的特定的排列顺序
1.基本骨架中脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变
2.每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构，将易分解的碱基排列在内侧
3.两条链间碱基互补配对原则严格不变
例：在测定不同生物DNA的有关碱基比值时,下列哪一个比值通常能够区分不同的生物（）
A. A/T B. C/G
C.（A+T）/（C+G） D.（A+G）/（C+T）
基础回顾
DNA的中文全称：
DNA的组成元素：
DNA的基本单位：
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
脱氧核糖核苷酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
二、DNA的结构
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
3',5'-磷酸二酯键
联系：核苷酸之间连接的化学键是？
二、DNA的结构：
3′
5′
5′
3′
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
(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。
二、DNA的结构：
(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）。
3′
5′
5′
3′
G与C越多，DNA的热稳定性越大
（3根氢键）
氢键
G
C
A
T
（2根氢键）
二、DNA结构中的数量、位置关系
（1）数量关系
① A-T间 2 个氢键，C-G间 3 个氢键。
②每个DNA片段中，有 2 个游离的磷酸基团； 1 个磷酸（脱氧核糖）与 1 个或 2 个脱氧核糖（磷酸）相连。
③每个DNA片段中，脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数。
（2）位置关系
①单链中相邻碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接。
②互补链中配对碱基通过氢键连接
③单链中相邻两个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
二、DNA结构中的数量、位置关系
1.稳定性：DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。
注意：G、C碱基对比例越大，结构越稳定
三、DNA的特性
2.多样性：脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化，从而能够储存了大量的遗传信息。
P
P
P
P
P
P
P
P
思考：一个含n个碱基对的DNA分子，排列顺序有多少种？
4n种
4
4
4
4
三、DNA的特性
3.特异性：每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
三、DNA的特性
18
DNA指纹技术
在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
体现DNA分子的特异性。
五、DNA分子中碱基数量的计算：
根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
1. A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。
即：双链中A＝___，G＝___，
A＋G＝______＝______＝______＝__________________。
T1＋T2
C1＋C2
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
1/2(A＋G＋T＋C)
规律一：双链中嘌呤数=嘧啶数；
非互补碱基之和相等且为碱基总数的一半。
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
三、DNA分子中碱基数量计算
根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
2. A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。
A2＋T2
G2＋C2
A+T
G+C
A2+T2
G2+C2
A1+T1
G1+C1
=
=
=
a
a
a
（1）若1链
则2链
双 链
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
三、DNA分子中碱基数量计算
根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
2. A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。
=
A1+T1
N1
A2+T2
=
N2
A+T
N
=
C1+G1
N1
C2+G2
=
N2
C+G
N
（2）
规律二：互补碱基和之比，在单双链中相等，且互补碱基之和，在单双链中占比相等，简记为“补则等”。
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
三、DNA分子中碱基数量计算
根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
T1+G1
= m
A1+C1
m
1
规律三：非互补碱基和之比，双链互为倒数，
简记为“不补则倒”。
3. 若1链
1
T2+G2
A2+C2
=
则2链
双链
T+G
A+C
=
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
三、DNA分子中碱基数量计算
易错提醒：
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
五种元素
四种碱基
一种螺旋
三种物质
两条长链
C、H、O、N、P
A、T、C、G
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
规则的双螺旋结构
两条反向平行的脱氧核苷酸链
DNA的结构
课堂小结
五、练习与运用
1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。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。 （ ）


概念检测
五、练习与运用
概念检测
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸
链的片段
思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？
2个
五、练习与运用
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（ ）
A.b≦0.5
B.b≧0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个
D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个
4.一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3',那么它的互补链的序列是 （ ）
A. 5'-CTATGG-3' B. 5'-GATACC-3'
C. 5'-GGTATC-3' D. 5'-CCATAG-3'
C
C
一、DNA双螺旋结构模型的构建
威尔金斯
富兰克林
用X射线探测DNA，分析衍射图谱来确定DNA的晶体结构
沃森
克里克
23岁的沃森来剑桥完成烟草花叶病毒的博士后课题
35岁的克里克刚从物理学转行道生物学的研究生，主攻蛋白质晶体结构
查哥夫
如果时光倒流到1951年，根据当时已有研究成果，我们能不能逐步摸索出DNA的结构？DNA的结构到底怎样？
卡文迪什实验室
沃森
沃森
克里克
我能帮你理解生物学内容
我能帮你理解晶体学原理
威尔金斯
富兰克林
DNA衍射图谱
（X意味着DNA分子是螺旋的）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA是螺旋结构
双螺旋
三螺旋
搭建的多种模型都被否定
沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。他们先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型。
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
碱基（N）
嘌呤
嘧啶
两个环（更长）
一个环（更短）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
a.这种结构导致DNA的结构不固定，会导致什么结果？
DNA的结构不稳定
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
发生改变：
b.那应该怎样配对呢？
沃森
克里克
查哥夫
我给你们带来一条重要信息
DNA中，A的量总是等于T的量；G的量总是等于C的量。
太感谢了，我想我知道DNA的结构了！
一、DNA双螺旋结构模型的构建
碱基安排在双螺旋内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在双螺旋外部的模型。
5'
3'
5'
3'
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
一、DNA双螺旋结构模型的构建
5'
3'
5'
3'
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
A与T配对，G与C配对。这两条链的方向是相反的。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
平面结构：
C
T
T
G
A
C
A
G
DNA双螺旋结构：
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，沃森和克里克撰写的论文在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。
1962，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。
早凋的“玫瑰” 人类不能忘记富兰克林伟大而无声的贡献
威尔金斯
克里克
沃森
三、DNA的特性
多样性
特异性
碱基排列顺序千变万化
碱基的特定的排列顺序
稳定性
1.基本骨架中脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变
2.每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构，将易分解的碱基排列在内侧
3.两条链间碱基互补配对原则严格不变
例：在测定不同生物DNA的有关碱基比值时,下列哪一个比值通常能够区分不同的生物（）
A. A/T B. C/G
C.（A+T）/（C+G） D.（A+G）/（C+T）