生物人教版（2019）必修2 3.2DNA的结构（共33张ppt1份视频）课件

(共33张PPT)
第2节 DNA的结构
概述DNA结构的主要特点。
通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
制作DNA双螺旋结构模型。
问题探讨
坐落于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
DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。
DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。
思考.讨论
阅读P48—P49关于“DNA结构模型的构建历程”：
1.勾画出涉及的科学家及所做的贡献
2.讨论完成P49的讨论题
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
鲍林
顶尖化学家。将量子力学引入化学，并将此推广到分子生物学
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者：____________。
2．构建过程
沃森和克里克
脱氧核苷酸
DNA衍射图谱
A＝T，G＝C
T
G
3．新模型的特点及意义
(1)特点：A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有__________。
(2)意义
①能解释_________________的数量关系。
②能解释DNA的____。
③模型与X射线衍射照片完全相符。
恒定的直径
A、T、G、C
复制
二、DNA的结构
1．结构图示
2．图示解读
基本组成元素 ______________________
组成物质 ______，_________，______
基本组成单位 _____________，共4种
整体结构 由两条链按__________的方式盘旋成双螺旋结构
结构特点 外侧 由________和______交替连接组成基本骨架
内侧 碱基之间通过氢键连接；遵循____________原则，即T(_________)一定与________配对，C(________)一定与________配对
C、H、O、N、P
碱基
脱氧核糖
磷酸
脱氧核苷酸
反向平行
脱氧核糖
磷酸
碱基互补配对
胸腺嘧啶
腺嘌呤
胞嘧啶
鸟嘌呤
1.DNA分子的结构层次
DNA的结构
2．DNA的结构及特点
(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链(如上图)。
(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如上图)。
练习与应用 P52
2.写出图中1～10的名称。
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
磷酸二酯键
【重点笔记】
1．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
五种元素：C、H、O、N、P。
四种碱基：A、G、C、T。
三种小分子：脱氧核糖、磷酸、碱基。
二条长链：脱氧核苷酸双链。
一种空间结构：规则的双螺旋结构。
2．“三看法”判断DNA结构
一看：每条链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的脱氧核糖的5号碳原子上的磷酸基团与相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的3号碳原子之间。
二看：两条单链是否反向平行。
三看：碱基之间是否遵循碱基互补配对原则。
【重点笔记】
①数量关系
a：每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个。
b：脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数。
c：A—T碱基对有2个氢键，G—C碱基对有3个氢键。
②位置关系
a：单链中相邻碱基间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
b：互补链中相邻碱基间通过氢键相连。
③化学键
氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键。
磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。
④DNA初步水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。(　　)
2．组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。(　　)
3．在DNA中一定存在如下关系：C＝T，A＝G。(　　)
4．双链DNA中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。(　　)
√
提示：×　U(尿嘧啶)只在RNA中含有，DNA中特有的是T(胸腺嘧啶)。
提示：×　在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一定存在的关系：A＝T，G＝C。
提示：×　双链DNA中大多数磷酸与2个五碳糖连接，但位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。
(等级考)下面为含有四种碱基的DNA的结构示意图，对该图的正确描述是(　　)
A．③有可能是碱基A
B．②和①相间排列，构成DNA分子的基
本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对不一定是A—T
答案：B
制作DNA双螺旋结构模型
讨论：
1.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？
2.DNA是如何维系它的遗传稳定性的？
3.为什么每个DNA结构模型都与众不同？
碱基（对）/脱氧核苷酸的数量不同、排列顺序的千变万化
DNA具多样性
①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成
②内部碱基对稳定——通过氢键连接，遵循碱基互补配对原则
③空间结构稳定——规则的双螺旋结构
DNA具稳定性
每个DNA碱基（对）排列顺序是特定的
DNA具特异性
DNA的结构特性
任务一　以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，请找出图中的错误有几处？分别是什么？
提示：4处；核糖应是脱氧核糖、碱基U应为T、磷酸二酯键的连接位置及C、G间氢键数错误。
双链DNA碱基数目的计算规律
任务二　结合DNA双螺旋结构模型的特点思考下列问题：
1．为什么DNA中嘌呤和嘧啶数量相等？
提示：碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。
双链DNA碱基数目的计算规律
2．为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？
提示：设在双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上：T2＋A2＝n%，整个DNA中：A＋T＝n%。
3．如果一条链上＝m，则其互补链上比值是多少？
提示：双链DNA的一条链上：＝m，因为＝＝m，所以互补链上＝。
双链DNA碱基数目的计算规律
4．DNA中共有4种类型的碱基对，若某个DNA具有n个碱基对，则该DNA可能有多少种排列方式？
提示：4n种。
5．运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA中，(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA的一条链中是否存在同样的规律？

提示：①相同。在双链DNA中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此双链DNA中(A＋G)/(T＋C)的值相同。②在单链DNA中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
6．DNA的两条链之间，哪些比例是相等的？哪些比例互为倒数？
提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即(A＋T)或(G＋C)在每条链上占的比例。或在互补链上的比值互为倒数。
双链DNA碱基数目的计算规律
碱基互补配对原则
A－T，G－C，如图所示：
有关推论
(1)规律一：一个双链DNA中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。
注意：一个双链DNA中，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。
(2)规律二：在双链DNA中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的的值与另一条互补单链的的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。
注意：在整个DNA中该比值等于1。
(4)规律四：DNA双链中，一条单链的的值，与另一条互补链的的值是相等的，也与整个DNA中的的值是相等的。
注意：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
(5)规律五：不同生物的DNA中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA的特异性。
(6)规律六：若＝b%，则＝%。
(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。
(合格考)某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中A∶T∶G∶C为(　　)
A．1∶1∶1∶1 B．2∶2∶3∶3
C．3∶3∶10∶10 D．10∶10∶3∶3
答案：C
解析：某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则另一条链上(A＋T)/(G＋C)的值也为0.3。又因A＝T、C＝G，故在整个DNA中A∶T∶G∶C＝3∶3∶10∶10，C正确。
假设一个DNA片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是(　　)
A．26%，312个 B．24%，288个
C．24%，298个 D．12%，144个
答案：B
解析：DNA中，G＋T＝C＋A各占50%，所以T＝26%，G＝24%，G的数目设x，＝＝，x＝288，B正确。
若在一个生物体内嘌呤≠嘧啶是什么原因？
A
T
G
C
单链
有单链结构存在
A
U
G
C
或 RNA
练习：
某生物鸟嘌呤：胞嘧啶=3:1，则该生物不可能是（ ）
A.大肠杆菌
B.流感病毒
C.T2噬菌体
D.人体细胞
C
含有单链结构， 嘌呤数量一定不等于嘧啶数量吗？
A
T
G
C
单链
双链结构下，一定是嘌呤=嘧啶，若嘌呤≠嘧啶，则必然有单链结构存在；
存在单链结构时，可能是嘌呤=嘧啶也可能是嘌呤≠嘧啶，关系不确定；
A
U
G
C
或 RNA
现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：
(A+T）/(G+C)=1,(A+G)/(T+C)=1，根据此结果，该样品（ ）
A.无法确定是DNA还是RNA
B.可确定为双链DNA
C.无法确定是单链DNA还是双链DNA
D.可确定为单链DNA
C
(合格考)甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是(　　)
A．发菜、变形虫 B．玉米、T2噬菌体
C．硝化细菌、绵羊 D．乳酸菌、SARS病毒
解析：甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA和RNA，也可能是只含有RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有RNA，而上述答案中，只有D中SARS病毒的遗传物质是RNA。答案：D
【重点笔记】
1．三步解决DNA中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA碱基的比例，还是占DNA一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
2.碱基数量计算的两个易错点
(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。
3．关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A—T，G—C)。
②双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
练习与应用 P52
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 ( )
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
C
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
练习与应用 P52
碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？
根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性