3.2 遗传信息编码在DNA分子上 课件（共32张PPT1个视频） 2023-2024学年高一生物浙教版（2019）必修2

(共32张PPT)
遗传信息编码在DNA分子上
第2节
浙科版 必修2
1.通过构建双螺旋结构模型，阐述DNA分子的双螺旋结构和特点
2.能应用碱基互补配对原则
确信DNA是遗传物质后，人们更加迫切地想知道：
要回答这些问题，首先需要弄清楚DNA的结构
1.DNA是怎样储存遗传信息的？
2.又是怎样决定生物性状的？
DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G 4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
磷酸二酯键
双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构
看视频了解模型的构建过程
1950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
沃森
现象：DNA呈现“X”形
推断：DNA分子式螺旋的
1950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
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。
1951年奥地利生物化学家卡伽夫对各种不同来源的DNA碱基成分进行了精密的分析，发现：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。
卡伽夫
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
DNA的平面结构
A
T
G
C
A
T
G
C
DNA的立体结构
氢键
重建模型：
让A与T配对、G与C配对
重建模型：
形成DNA双螺旋结构
验证
让A与T配对、G与C配对
（1）DNA具有恒定的 ，
（2）能解释 ，
（3）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
直径
A、T、G、C的数量关系
1953年沃森和克里克搭建了DNA双螺旋结构模型，并将撰写的《核酸的分子结构》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
双螺旋解开放大
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA平面结构模式图
2.DNA的立体结构
3.DNA双螺旋结构的主要特点：
(1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。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。
5'
3'
5'
3'
DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
5'
3'
5'
3'
(2)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与T配对，G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。
G
DNA结构模式图
(3)在DNA分子中，A=T，G=C，但A+T不一定等于G+C，这就是DNA中碱基含量的卡伽夫法则
碱基对
另一碱基对
A
T
G
C
氢键
G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
五种元素：
四种碱基：
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
C、H、O、N、P
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
规则的双螺旋结构
制作不同形状、不同大小和不同颜
色的物体，用来代替脱氧核糖、磷
酸和不同碱基。
颜色：6种
4.制作DNA双螺旋结构模型
现有磷酸基团80个、A40个、T15个、C30个、G20个以及其他“连接物”若干。利用上述材料构建制作一个DNA分子模型。
（1）、该DNA共有多少碱基对？A:T:C:G的比例是多少？
（2）、制作该模型一共需要消耗多少个“连接物”？
连接物1=脱氧核苷酸数×2
连接物2=（脱氧核苷酸数-1）×2
连接物3=“A-T”对数×2+“C-G”对数×3
1、组装一个含有100对脱氧核苷酸的DNA模型，有多少种组合方式？
4100种
2、DNA哪些结构特点使不同DNA分子之间存在不同？
特定的碱基排列顺序
碱基排列顺序编码了遗传信息
（1）多样性
DNA分子中各种碱基数目不同，排列方式也不同；
脱氧核苷酸有四种，n个碱基对的排列顺序是4n种。
（2）特异性
每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序。核苷酸的不同序列形成了生物独特的遗传信息。
两种生物的亲缘关系越近，它们细胞内的核苷酸序列也越相似
遗传信息的应用
通过对DNA中核苷酸的序列分析：
1.科学家可以判断各种生物在进化中的亲缘关系
2.医生可以对两个人的血缘关系做出参考性的结论
3.警察可以对案件中人物的身份进行鉴定
DNA指纹技术
下图中怀疑对象中，谁最可能是嫌疑犯？
（3）稳定性
①DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；
②两条链间碱基互补配对的方式不变；
③每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。
重点结论：C、G的比例越高，双螺旋结构越稳定，热稳定性越强
碱基互补配对原则及其应用
DNA分子形成碱基对时，A与T配对，G与C 配对，这种一一对应的关系，称为碱基互补配对原则。
1.碱基互补配对原则
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则，可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。则在DNA双链中： A = T ， G = C
2.碱基互补配对原则应用
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
规律：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C
则：A+G/T+C=？
A+G/A+T+G+C=？
A%=50%-？
1
50%
G%
28
A+T
G+C
A2+T2
G2+C2
A1+T1
G1+C1
=
=
=
n
n
n
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
例：若DNA的一个单链中，A1+T1/G1+C1=n，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
即：②在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
③非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数
互为倒数
例：在DNA的一个单链中，A1+G1/T1+C1=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
2.5 ; 1
思考：什么关系？
A+T
A+T+G+C
A1 +T1
A1+T1+G1+C1
A2+T2
A2+T2+G2+C2
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比。
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
A1+T1= A2+T2 = A+T
G1+C1= G2+C2 = G+C
A+T
A+T+G+C
A1 +T1
A1+T1+G1+C1
A2+T2
A2+T2+G2+C2
=
=