3.2 DNA的结构(第一课时)课件(共19张PPT)-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修二

(共19张PPT)
第2节 DNA的结构
（第一课时）
第三章基因的本质
坐落在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？
1953年，美国科学家沃森（J．D.Watson）和英国科学家克里克（F.Crick），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型，它标志着生物学的研究进入分子的层次，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
课前探讨
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA结构模型的构建
思考.讨论
沃森
（J. D.Watson，1928-）
我能帮你理解生物学内容
我能帮你理解晶体学原理
克里克
（F. Crick，1916-2004）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA结构模型的构建
思考.讨论
20世纪30年代，科学家认识到：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。但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
1′
2′
4′
5′
3′
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA结构模型的构建
思考.讨论
1951年11月，英国物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA结构模型的构建
思考.讨论
沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋结构。他们先后建构了多种不同的双螺旋、三螺旋模型。
DNA是螺旋结构
双螺旋
三螺旋
都被否定
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA结构模型的构建
思考.讨论
1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，碱基在内侧，A和T配对，C和G配对，DNA两条链的方向总是相反的。
被否定
尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋
查哥夫提出DNA分子中A的量等于T,C的量等于G。
修正、重建
沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型
验证
DNA具有恒定的直径；能解释4种碱基的数量关系；制作的模型与DNA的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA结构模型的构建
思考.讨论
1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人共享了当年的诺贝尔生理与医学奖，获奖理由为发现DNA为双螺旋分子结构。
威尔金斯
克里克
沃森
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？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
2. 沃森和克里克默契配合，提示了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？
两条
是由脱氧核糖和磷酸组成
碱基通过氢键连接成碱基对，碱基的配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。
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。
讨论
这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
它们排列在DNA的外侧
它们位于DNA的内侧
一、DNA双螺旋结构模型的构建
　实战训练　
1.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA结构模型构建方面的突出贡献的说法，正确的是
A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像
B.沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D.富兰克林和查哥夫发现DNA分子中A的量等于T的量、C的量等于G的量
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。
C、H、O、N、P
二、DNA的结构
1.DNA的基本单位：
3.脱氧核苷酸的组成：
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
2.DNA的元素组成：
（1）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。（2）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的规律：A=T和C=G。脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT脱氧核糖PTC脱氧核糖PG脱氧核糖PA脱氧核糖P碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。5'5'3'3'DNA的结构模式图氢键碱基对二、DNA的结构4.DNA双螺旋结构的主要特点如下:二、DNA的结构
5.DNA的结构特性：
稳定性
①两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构
②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架
③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。
C
T
T
G
A
C
A
G
G C比例越高，DNA的热稳定性越高
磷酸二酯键
二、DNA的结构
5.DNA的结构特性：
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。
C
T
T
G
A
C
A
G
特异性
二、DNA的结构
5.DNA的结构特性：
碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
C
T
T
G
A
C
A
G
多样性
问题4: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
种类
数目
种类：4n（n为碱基对的数目）
DNA分子的结构特性：
(2)多样性：不同DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化，如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序
(3)特异性：每种DNA分子都有特定的排列顺序，代表了特定的遗传信息
(1)稳定性：规则的双螺旋结构
意义：
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
二、DNA的结构
思考1、DNA具有多样性的原因是什么？
思考2、DNA双链中，连接两个配对碱基的是？
思考3、DNA一条链中，连接两个相邻碱基的结构依次是？
碱基的排列顺序千变万化
脱氧核糖→磷酸酯键→磷酸→磷酸酯键→脱氧核糖
氢键
思考4、双链DNA中，有几个游离的磷酸基团？
2个
思考5、一个磷酸基团与几个脱氧核糖连接？
1个（末端）或2个
二、DNA的结构
思考6、一个脱氧核糖与几个磷酸相连？
思考7、为什么G-C碱基对含量高的DNA越耐高温？
1个（末端）或2个
G-C碱基对之间含有3个氢键，而A-T碱基对之间只含2个氢键，所以G-C含量越高，越不容易被高温破坏
二、DNA的结构
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、T、C、G
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
氢键关系:
A=T G≡C
课堂小结