3.2 DNA的结构（40张）-2023-2024学年高一生物人教版必修二课件

(共40张PPT)
第3章　基因的本质
人教版高中生物 必修2
第2节
DNA的结构
1
概述DNA结构的主要特点(重、难点)。
2
通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的交流和讨论，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
3
学会按照碱基互补配对原则进行碱基计算(难点)。
复习导入
肺炎链球菌体内转化实验
格里菲斯
肺炎链球菌体外转化实验
艾弗里
噬菌体侵染大肠杆菌实验
赫尔希、蔡斯
DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？首先需要弄清楚DNA的结构。
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目标一
DNA双螺旋结构模型的构建
1951年
1952年
1953年
1962年
威尔金斯、富兰克林
查哥夫
沃森、克里克
沃森、克里克、威尔金斯
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。
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。
在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）
富兰克林和同事威尔金斯采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。
DNA双螺旋结构模型构建的过程中科学家们都做出了哪些贡献？
1.1 DNA双螺旋结构模型的构建
卡文迪什实验室
沃森
克里克
1.1 DNA双螺旋结构模型的构建
物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林利用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。
DNA呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
推断
1.1 DNA双螺旋结构模型的构建
1．DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
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。
三螺旋
双螺旋
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动1
DNA结构模型的构建
2.组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此你可以得出什么结论？
脱氧核糖和磷酸基团排列在双链DNA分子的外侧，碱基排列在内侧。
富兰克林
1951年，富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。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。
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动1
DNA结构模型的构建
3.嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物（如图所示），而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm，据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？并作出假说。
嘌呤与嘧啶配对。
假说一：A与T配对，G与C配对；假说二：A与C配对，G与T配对。
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动1
DNA结构模型的构建
4.请根据查哥夫碱基数据表推测，上述哪种假说是正确的？
DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。
查哥夫
假说一
2个氢键
3个氢键
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活动1
DNA结构模型的构建
沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型
01
DNA具有恒定的直径
02
能解释A、T、C、G的数量关系
03
制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符
1.1 DNA双螺旋结构模型的构建
1962年诺贝尔生理学与医学奖
富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。
威尔金斯
克里克
沃森
1.1 DNA双螺旋结构模型的构建
1.下列关于研究材料、方法及结论的叙述，错误的是
A.富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献
B.查哥夫提出：在DNA中，腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量总是等
于胞嘧啶的量
C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过放射性同位素标记技术区分蛋白
质与DNA，证明了DNA是遗传物质
D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，提出DNA的双
螺旋结构
√
解析　威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱，对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献，A正确；
赫尔希与蔡斯以噬菌体和大肠杆菌为材料，分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA，证明了DNA是遗传物质，C正确；
沃森和克里克通过构建物理模型的方法，提出DNA的双螺旋结构，D错误。
2.(2022·黑龙江双鸭山高一期中)下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是
A.查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据
B.根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构
C.沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱
基排列在内部，且A与T配对，G与C配对
D.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的
√
解析　沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，并不知道A与T配对，G与C配对，C错误。
>
<
目标一
DNA的结构及模型制作
2.1 DNA的基本单位
DNA的基本单位：
脱氧核苷酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
脱氧核苷酸的种类：4种
DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。
3',5'-磷酸二酯键
2.1 DNA的基本单位
DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕形成双螺旋结构。
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接排在外侧，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形成碱基对，它的组成有一定的规律，碱基互补配对原则。
5’
3’
5’
3’
2.2 DNA的结构特点
你能说出图中1～10的名称。
一个DNA分子含有几个游离的磷酸基团？
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活动2
DNA结构
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胸腺嘧啶
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸　
一条脱氧核苷酸链的片段
碱基对
氢键
3. 为什么G//C碱基对含量越多DNA越稳定？
氢键越多，结构越稳定，而G—C碱基对之间含有的氢键多，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。
稳定性
外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。
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活动2
DNA结构
4．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？
碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？
44000
多样性
5．为什么可以利用DNA指纹来识别身份？
特异性
两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。
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活动2
DNA结构
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
1. A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。
即：双链中A＝___，G＝___，
A＋G＝______＝______＝______＝__________________。
T1＋T2
C1＋C2
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
1/2(A＋G＋T＋C)
规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
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活动3
双链DNA碱基数目的相关计算规律
2. A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。
A2＋T2
G2＋C2
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
=
A1+T1
N1
A2+T2
=
N2
A+T
N
=
C1+G1
N1
C2+G2
=
N2
C+G
N
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动3
双链DNA碱基数目的相关计算规律
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
即两者的关系是_____________。
3.若 ，则 =
T1+G1
= m
A1+C1
T2+G2
A2+C2
m
1
互为倒数
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活动3
双链DNA碱基数目的相关计算规律
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
C、H、O、N、P
五种元素：
四种碱基：
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
A=T G≡C
小结
2.3 制作DNA双螺旋结构模型
可能用到的实验材料
利用居家可获得的材料构建DNA双螺旋结构模型。
纸板、彩笔、铁丝、筷子、夹子都有可能是你会用到的好材料。
以下DNA结构如何表示？
脱氧核糖
磷酸基团
四种含氮碱基（A、T、C、G）
化学键和氢键
模型搭建需要注意的问题
含氮碱基
脱氧核糖
磷酸基团
核苷酸的结构：磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基如何连接？
请注意示意图上脱氧核糖碳原子的位置
O
1’
2’
3’
4’
5’
2.3 制作DNA双螺旋结构模型
DNA的两条链反向平行
碱基互补配对
平面模型构建立体模型
腺嘌呤
胸腺嘧啶
鸟嘌呤
胞嘧啶
2.3 制作DNA双螺旋结构模型
模型搭建需要注意的问题
沃森和克里克的模型
学生作品
2.3 制作DNA双螺旋结构模型
准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式
核心归纳
3.(2022·山东日照高一期末)如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是
A.①为3′－端，⑥为5′－端
B.DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P
C.一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连
D.若该分子中G—C碱基对比例高，则热稳定性较高
√
解析　DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，故①⑥均为5′－端，A错误；
DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，所含化学元素包括C、H、O、P，B错误；
一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C错误；
C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，因此G—C碱基对比例高的DNA分子热稳定性较高，D正确。
4.某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%，其中α链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链碱基的比例和β链中胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例分别为
A.24%、13% B.23%、27%
C.48%、26% D.22%、28%
√
解析　由题意可知，双链DNA分子中G＋C＝54%，由于DNA分子中的两条链之间的配对方式是A与T配对，G与C配对，因此α链的碱基中的G＋C也占该链碱基的54%，又知α链的碱基中，A＝22%，C＝28%，因此α链中G＝54%－28%＝26%，T＝1－54%－22%＝24%，则β链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例即为α链中T的比例24%；β链中的胞嘧啶占整个DNA分子中所有碱基的比例即α链中G的1/2，即13%。
5.某研究小组进行“制作DNA双螺旋结构模型”的活动。下列叙述正确的是
A.制作的DNA双链模型中，四种碱基的颜色各不相同
B.制作脱氧核苷酸模型时，每个磷酸上连接一个脱氧核糖和一个碱基
C.制作DNA双螺旋结构模型过程中，嘧啶数与嘌呤数相等体现了碱基互补配对原则
D.选取材料时，用4种不同形状的材料分别表示脱氧核糖、磷酸和碱基
√
解析　制作脱氧核苷酸模型时，每个磷酸上连接一个脱氧核糖，但是不连接碱基，B错误；
制作DNA双螺旋结构模型过程中，嘧啶数与嘌呤数相等体现了嘧啶与嘌呤配对，但是不能体现碱基互补配对原则的全部内容，C错误；
选取材料时，用6种不同形状的材料分别表示脱氧核糖、磷酸和四种碱基，D错误。
网络构建