3.2 DNA的结构（教学课件）-高中生物人教版（2019） 必修2(共22张PPT)

(共22张PPT)
第 2 节DNA 的 结 构
第3章基因的本质
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 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 雕塑
合作 我能帮你理解
晶体学原理
3
沃森
克里克
在DNA 结构的探索，于1953年摘得桂冠的是两位年轻的科学家——美国
生物学家沃森和英国物理学家克里克
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。
我能帮你理解 生物学内容
DNA的基本组成单位： 脱氧核糖核苷酸每分子基本单位是由一分
子 磷酸 、一分子 脱氧核糖和一分子 含N 碱基构成，其中碱基 的种类有 A、T、C、G 。
DNA 是由脱氧核糖核苷酸_通过 磷酸二酯键 连接而成的长链。
C
C 脱氧核糖 C N
含氮碱基
C C
OH OH
一、DNA 双螺旋结构模型的构建
1、构建一条DNA 的单链
DNA的中文全称： 脱氧核糖核酸
DNA的组成元素：C 、H 、O 、N 、P
腺嘌呤 A
鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T
P
磷 酸
2、构 建DNA 的平面结构
资 料 1 :1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA 的X射线的衍射图谱
生物理解 数据分析
莫里斯·成尔金斯 罗莎琳德 ·富兰克林
DNA 分子呈螺旋结构
问题1:DNA 是由几条链构成的
沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双 螺旋和三螺旋结构，但都被否定了
资料2:富兰克林数学计算发现，
若DNA 为三条链，则含水量约为样品的1/10 若DNA 为两条链，则与样品实际含水量相符
DNA为2条链
资料3: 二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约 为2nm。相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。
资料4:碱基疏水，磷酸亲水，DNA 在细胞中 始终处于水环境中.
碱 基在DNA 螺旋结构的内 侧，磷 酸在 外 侧
沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位
于内部的双螺旋结构，化学家指出配对违反化学规 律又被否定
沃森和克里克重新构建：磷酸-脱氧核糖骨架在外部 ，碱 基在内 部
的双链螺旋结构，内部相同碱基配对。
化学家指出
配对违反化学规律又被否定
P
C
G
C
G
两个环 (更长)
腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤 (G)
一个环 (更短)
胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶 (T)
应该是嘌呤和嘧啶配对
→ 哪种嘌呤与哪种嘧啶配对
如果是相同碱基配对， 那么DNA 的直径不固定
嘌 吟 喀 啶
碱 基
(N)
资料5:1952年，奥地利生物化学家查歌夫来到沃森和克里克的 实验室，两人得到了一个关键信息：,在DNA分子中，腺 嘌 呤(A) 的总量总是等于胸腺嘧啶(T), 鸟嘌呤(G)总是等于胞嘧啶(C)。
这种碱基之间的一— 对应的关系就叫做碱 基互补配对原则
推测：A与T 配对，C 与G配对
查哥夫 E.chargaff
根据前面研究分析，DNA的双链可有两种连接方式，到底是哪一种
资料6:DNA 分子，不论正着拍还是翻转180°拍，看起来都一样
平面结构
1953年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。
1)DNA 分子是由 2条反向平行 的脱氧核苷酸
长链盘旋而成双螺旋结构。
2)DNA 分子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 在内侧。
3)两条链上的碱基通过 氢键 连结起来，形
成 碱基对 ,且遵循 碱基互补配对 原则。
P 5' 3′
3′ 5 ′ d
总结：DNA 的结构
1 、 腺嘌呤(A)
2 、 胸腺嘧啶(T) .
3、鸟嘌呤(G) .
4 、 胞 嘧 啶(C) _.
5 、 _ 月 -
6、 磷 酸___
7、鸟嘌呤脱氧核苷酸.
8、碱 基 对
9、 氢 键
10、一条脱氧核苷酸链的片段
下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称；并探讨以下
问 题 ： 10
8
DNA 的结构特性
1 .稳定性：
1)DNA 分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成双螺旋 结构。
2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基 本骨架；碱基在内侧。
3)两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循
碱基互补配对原则
2、特异性：
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。
3.多样性：
脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计
算DNA分子有多少种
44 000
DNA 分子中有关碱基数量的计算
规律一：嘌呤数=嘧啶数 即A+G=T+C
DNA 双链信息：A=T G=C
(A+G)/(T+C)=(A+C)/(G+T)=(T+C)/(A+G)=1
A+G、T+C、A+C、T+G都占DNA双链碱基总数 的50%
DNA双链
A1 T2
T1 A2
G1 C C1 G2
1链2链
A.11% B.22% C.28% D.44%
2.某双链DNA 分 子 中 ，G 占 2 3 % , 求A 占多少
1.某生物细胞DNA 的碱基中，腺嘌呤的分子数占22%,那么,胞嘧
啶的分子数占( C )
27%
规律二：在双链DNA 中，互补的两个碱基之和占全部碱基的比等
于在任何一条单链中，这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。
某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%,其中一条链上的G占该链碱基
总数的21%,那么,对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是
DNA双链
A1 T2
T1 A2
G1 C
A +T +T +A
二
双链碱基数
A.35% B.29% C.28% D.21%
C1 G2
1链2链
规律四：双链DNA 中，两条链间的非互补碱基和之比互为倒数。
且在整个DNA 分子中，该比值为1。
规律三：双链DNA 分子中A+T/G+C 等于其中任何一条链的
在一条链中，
在互补链中
A+T/G+C。
则 ，
练习：从某生物组织中提取DNA 进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占
全部碱基数的46%,又知该DNA 分子的一条链(H 链)所含的碱基中28 %是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H 链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞 嘧啶分别占该链全部碱基数的 ( A)
A.26% 、22%
C.14% 、11%
B.24% 、28%
D.11% 、14%
1、经测定，青蛙体细胞中一段DNA 分子中A有600个，占全部碱基总数的24%。
那么,该DNA片段中C所占比例和数量分别是(D)
A.24%,600个 B.24%,650个 C.26%,600个 D.26%,650个
2、某DNA 片段的一条单链的核苷酸顺序为：5′-ATGCCTGA-3′, 则其互补 链的序列为(B)
A.5'-ATGCCTGA-3′ B.5′-TCAGGCAT-3′
C.5′-TACGGACT-3′ D.5′-UCAGGCAU-3′
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