3.2 DNA的结构 课件(共31张PPT) 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册

(共31张PPT)
第3章 基因的本质
第2节 的结构
1.通过分析科学家探索 结构的历程，领悟模型构建在研究中的应用，认同科学结
论的获得离不开严谨的推理和确凿的实验证据，科学探究是一个不断深化的过程，技
术进步、交流合作、多学科交叉渗透等，对于科学发展都具有重要的作用。（生命观
念、社会责任）
2.基于对 结构特点的理解，分析并掌握 结构的相关计算。（科学思维、科学
探究）
3.通过制作 双螺旋结构模型，加深对 结构特点的认识和理解，培养观察能力、
动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。（生命观念、科学思维、科学探究）
一、 双螺旋结构模型的构建
1.构建者：美国生物学家______和英国物理学家________。
沃森
克里克
2. 双螺旋结构模型的构建过程
A、G、C、T
螺旋
A=T
G=C
外部
内部
T
C
二、 的结构
碱基
脱氧核糖
磷酸
脱氧核苷酸
胸腺嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
碱基对
1. 双螺旋结构的主要特点
（1） 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。
（2）磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
（3）碱基之间通过氢键形成碱基对，A与 配对，之间有2个氢键； 与C配对，之间有3个氢键。
2. 的化学组成和基本单位
C、H、O、N、P
含氮碱基、脱氧核糖、磷酸
脱氧核苷酸
任务1 探究 双螺旋结构模型的构建
活动1 阅读课本P48~50，梳理 结构的探究过程，构建 结构模型
1.沃森和克里克在构建 模型的过程中利用了他人的哪些经验和成果？
提示（1）英国物理学家威尔金斯和富兰克林提供的 衍射图谱。（2）奥地利生物
化学家查哥夫的研究成果：在 中，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶 的量；
鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。
2. 的结构如图，请据图回答下列问题：
甲
乙
（1）由 的结构推知，脱氧核苷酸和含氮碱基的比例是多少？一条单链中的相邻
碱基是怎样连接的？
提示 。通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
（2）在双链 中，有几个游离的磷酸基团？一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个
脱氧核糖与几个磷酸相连？两条链之间的碱基通过什么相连？
提示 2个；1个或2个；1个或2个；氢键。
（3）若图中一条 单链的序列是 ，那么它的互补链的序列是什
么？
提示 。
（4）为什么 碱基对含量越多的 越耐高温？
提示 因为 碱基对之间有3个氢键，而 碱基对之间有2个氢键，所以
碱基对含量越多， 结构越稳定，越不容易被高温破坏。
（5）乙比甲结构更稳定，为什么？
提示 甲所示的是平面结构，乙是双螺旋结构，螺旋化使 分子的结构更稳定。
（6）不同 分子哪些方面会有所不同？（供选：脱氧核苷酸的数量、碱基种类、
基本骨架、碱基对的排列顺序）
提示 脱氧核苷酸的数量和碱基对的排列顺序。
认知生成
1. 分子的双螺旋结构模型解读
2.利用数字“五、四、三、二、一”巧记 的结构
例1 下列关于威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克里克等人在 分子结构构建
方面的突出贡献的说法，正确的是( ) 。
B
A.威尔金斯和富兰克林提供了 分子的电子显微镜图像
B.沃森和克里克提出了 分子的双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了A与 配对、 与C配对的正确关系
D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于 的量、 的量等于C的量
[解析] 在 分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了 的衍射图谱，A错
误；查哥夫发现了在 中A的量总是等于 的量、 的量总是等于C的量，沃森和克
里克在此基础上提出了A与 配对、 与C配对的正确关系，并构建了 分子的双螺
旋结构模型，B正确，C、D错误。
“三看法”判断 结构的正误
一看基本骨架的成键位置是否正确，正确的成键位置在一个脱氧核苷酸5号碳原子上的磷酸基团与相邻核苷酸的脱氧核糖的3号碳原子之间。
二看两条链是否反向平行。
三看内侧碱基之间的配对是否遵循碱基互补配对原则。
对点练1 （2023·泰安校考）下图表示 分子结构的片段，下列
叙述正确的是( ) 。
B
A.②③交替连接，构成 分子的基本骨架，使其具有较强的特
异性
B.正常情况下，该 分子中的嘌呤数与嘧啶数相等
C.该片段中共包含了 8个脱氧核苷酸、3种碱基
D.该 分子中 、C碱基对的比例较高，热稳定性较高
[解析] 分子呈独特的双螺旋结构，②是脱氧核糖，③是磷酸，两者交替连接，构
成 分子的基本骨架，但 的特异性是因为 分子的碱基排列顺序不同，A错
误；正常情况下，该 分子中的嘌呤与嘧啶通过氢键互补配对，所以两者数目相等，
B正确；根据题图可知，一条链上含4个碱基，另一条链上的碱基与之互补配对，有
、 、 、 个碱基对，所以该片段中共包含了8个脱氧核苷酸、4
种碱基，C错误； 分子中 、C碱基对之间含有3个氢键，氢键越多，则热稳定性
较高，但从题图中看不出哪种碱基对的比例高，D错误。
任务2 制作 双螺旋结构模型及掌握相关计算
活动2 根据课本P51实践活动，制作 双螺旋结构模型，领悟相关计算
原理
1.某同学用纸片、细线等材料及剪刀、针等工具制作了一个 双螺旋结构模型。回
答下列与模型制作有关的问题：
（1）下图是该同学剪出来的一些小纸片，若C代表碱基，则A和B分别代表什么？
提示 表示磷酸; 表示脱氧核糖。
（2）如果用线段的条数表示碱基对之间氢键的数目，请用线段连接下列碱基对。
提示 A和 之间有2个氢键， 和C之间有3个氢键：&2& 。
（3）请画出含三个脱氧核苷酸的 单链图。
提示 画图时要注意：脱氧核糖的1号碳原子上连碱基，5号碳原子上连磷酸，3号碳原子上连另一个脱氧核苷酸的磷酸。如图：
2.结合 分子双螺旋结构模型的特点思考下列问题：
（1） 分子中 、 ，每条链中也有该等量关系吗？
提示 一般没有。
（2）为什么 分子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 配对， 总是和C配对，所以 ， ，
。
（3）为什么“ ”或“ ”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 分子中的一条链上 ，因为 ， ，所以
另一条链上 ，整个 分子中 。即在双链 分子中，互
补碱基之和所占比例在任意一条链及整个 分子中都相等。
（4）如果一条链上 ，则其互补链上 的值是多少？
提示 双链 分子的一条链上 ，因为 ，所以互补链上
。即在双链 分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
（5） 分子中共有4种类型的碱基对，若某个 分子具有 个碱基对，则
分子可有多少种排列方式？
提示 。
（6） 只含有4种脱氧核苷酸，为什么能够储存足够量的遗传信息？
提示 碱基排列顺序的千变万化，使 能够储存大量的遗传信息。
认知生成
的相关计算
在双链 分子中， ， ，即 ， ， ，
。如下图：
规律一：在双链 分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的一
半，或“不互补碱基之和相等，比值为1”。即 ；
。
规律二：在双链 分子中，互补碱基之和的比值在两条链中和整个 分子中相等。即若 ，则 。
规律三：在双链 分子中，不互补碱基之和的比值在两条链中互为倒数，在整个 分子中为1。即若 ，则 ；双链 分子中 。
注意：规律二和规律三可巧记为“补则等，不补则倒”。
例2 一条双链 ， 和C占全部碱基的 ，其中一条链的碱基中，A占 ，C
占 ，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的( ) 。
B
A. 和 B. 和 C. 和 D. 和
[解析] 由 推出 ，又因为 ， ，
推出 ， ，则 ，
。
对点练2 （不定项）已知基因 含有 个碱基、 个腺嘌呤，具有类似
下图的平面结构，下列叙述正确的是( ) 。
AC
A.基因 共有2个游离的磷酸基团
B.基因 的 链中 的值与 链中 的值相等
C.基因 含有鸟嘌呤的个数是
D.基因 的双螺旋结构中脱氧核糖和碱基交替排列在外侧，构成基本骨架
[解析] 基因 的每一条链有1个游离的磷酸基团，因此基因 含有2个游离的磷酸基团，A正确；由于两条 单链的碱基按照碱基互补配对的原则配对，即 ， ，所以 链中 的值与 链中的 的值互为倒数，B错误；已知基因 含有 个碱基、 个腺嘌呤，即 ，则 ，C正确；基因 的双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成基本骨架，D错误。
素能提升 测序（科学探究能力）
下图1是用 测序仪测出的某生物的1个
片段上被标记的1条脱氧核苷酸链的碱基排列
顺序 ，请回答下列问题：
（1）据图1推测，此 片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目是___。
5
[解析] 图1显示的 片段1条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目是4，胞嘧啶脱氧核苷酸
的数目是1，根据碱基互补配对原则，对应的互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸，即
共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
（2）根据图1脱氧核苷酸链的碱基排序可知，图2显示的脱氧核苷酸链碱基序列为
_____________（从上往下）。

（3）图1对应的 双链与图2对应的 双链中的 的值为___，这
是因为 双链中碱基数量关系是__________________。图1对应的 双链片段与
图2对应的 双链片段中 的值分别为___、_ ____，这体现了 的特异性。
1
嘌呤数等于嘧啶数
1

[解析] （2）图1对应的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序已经解读出来，其顺序是
，所以图中碱基序列应从上向下读，且由左至右依次是A、C、 、 ，所以
图2对应的脱氧核苷酸链的碱基序列为 。（3）在双链 中，碱基
互补配对，嘌呤数等于嘧啶数，故 。根据图1对应的 片段的
1条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序，可计算出图1对应的 片段中
；同理可计算出图2对应的 片段中
。
课堂小结
课堂小测
判断正误。
（1） 分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。( )
×
（2）双链 分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。
( )
√
（3）某双链 分子中一条链上 ，则该 分子中 。( )
×
（4） 分子的基本骨架由磷酸和核糖交替排列而成，且分布于外侧。( )
×