3.2 DNA的结构课件(共21张PPT)人教版生物必修2

(共21张PPT)
思考： 为什么孙海洋可以通过DNA比对寻找到丢失的儿子？
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
学习目标
①通过对DNA结构模型的构建，能从结构与功能观准确说出DNA结构、特点和DNA储存遗传信息的功能。（生命观念）
②根据科学家构建模型的历史过程，培养尊重事实、分析推理的科学思维，提高建模意识。（科学思维）
③通过体验构建模型的科学探究历程，提高实践能力、团队合作能力。掌握 科学探究的基本思路和方法。（科学探究）
④学习科学史，感悟科学精神，关注DNA在生活中的应用，科学解释生活中的现象。（社会责任）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
Ｘ射线晶体学研究
X射线技术研究DNA结构
结构学派
什么也没有！
生物化学学派
信息学派
问题一：DNA的基本组成单位是什么？
模型构建一 脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
1
2
3
4
含Ｎ碱基
脱氧
核糖
磷酸
5
A腺嘌呤
C胞嘧啶
G鸟嘌呤
T胸腺嘧啶
要求：利用老师提供的模型组件，小组合作构建6个4种脱氧核苷酸
★注意：磷酸基团连接在几号C原子上
任务一
材料用具
6种：4种碱基、磷酸、脱氧核糖、
化学键
磷酸
碱基（C）
脱氧核糖
问题二：四种脱氧核苷酸是通过什么化学键连接形成脱氧核苷酸链的？
模型构建二 脱氧核苷酸链
磷酸二酯键
磷酸二酯键
资料分析:1951年，英国化学家托德认为核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键(脱氧核糖的3位碳原子与相邻核苷酸的磷酸发生化学反应形成的化学键)连接。
模型构建二 脱氧核苷酸链
要求：请同学们利用手中构建好的脱氧核苷酸，小组内部合作构建一条含6个脱氧核苷酸单链并展示。
任务二
★注意：相邻脱氧核苷酸的连接
模型构建三 DNA的平面结构
问题三：DNA是由几条脱氧核苷酸链组成的呢？
DNA呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
推断
沃森
（J. D.Watson，1928-）
克里克
（F. Crick，1916-2004）
思考：为什么第四级层线光斑消失了？
资料分析:克里克经过一番数学和物理推到后发现，当不止一条螺旋链相互缠绕，投影到二维平面上叠加就会产生第四级层线的相消。
中央0级层线
4级层线
3级层线
2级层线
1级层线
[得出结论]
DNA呈双螺旋结构，由2条链组成。
资料分析:
①1951年，沃森和克里克构建了双螺旋、三螺旋结构模型。
②富兰克林计算发现，若为三条链，含水量为实际值的1/10。若为两条链则相符。
③沃森通过密度测量发现DNA符合双链模型结构。
模型构建三 DNA的平面结构
问题四：两条链的碱基是排列在外侧，还是在内侧？
亲水性
疏水性
资料分析:富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分，指出DNA是一个亲水分子。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。
[得出结论]
内侧：碱基
外侧：脱氧核糖和磷酸
思考讨论：①两条链可能得位置关系有几种？
②你认为最合理的的结合方式是哪一种？
问题五：内部的碱基是如何配对的？同型配还是异型配？
模型构建三 DNA的平面结构
资料分析:①嘌呤碱基是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱基是单环化合物，占有空间小。②DNA分子的两条链的距离是相等的。
只有嘌呤碱基和嘧啶碱基配对，才能保证DNA分子具有稳定的直径
[得出结论]
A=T C=G
A=C ？ T=G
问题六：嘌呤碱基和嘧啶碱基具体的配对方式是什么？
模型构建三 DNA的平面结构
DNA分子中，A=T和 C=G。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
资料:美国化学家鲍林进一步完善了DNA双螺旋分子模型，即指出存在于鸟嘌呤和胞嘧啶之间是 3个氢键，而不同于腺嘌呤和胸腺嘧啶之间的 2个氢键。
[得出结论]
资料:1952年7月奥地利查加夫提供了一个关于DNA中碱基数量的关键信息
模型构建三 DNA的平面结构
资料分析:富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。
问题七：DNA的两条链是同向的还是反向的？
翻转180°
DNA的两条链是反向的
[得出结论]
模型构建三 DNA的平面结构
小组合作利用刚才构建好的一条脱氧核苷酸，按照碱基互补配对的原则补充出另一条链。
任务三
★注意：请结合问题四、五、六的探讨结果
模型构建三 DNA的平面结构
T
C
G
A
A
G
C
T
5′
3′
5′
3′
自主阅读教材P50,总结：
两条单链
反向平行
链数：
方向：
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；
碱基互补配对形成氢键
G
C
T
碱基
外侧：
内侧：
A
模型构建三 DNA的平面结构
T
C
G
A
A
G
C
T
5′
3′
5′
3′
1. 一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？
2个
2. 一个磷酸基团与几个脱氧核糖连接？
1个（末端）或2个
3.一个脱氧核糖连接几个磷酸？
4.一条链上相邻的两个碱基通过什么连接？
1个（末端）或2个
脱氧核糖--磷酸--脱氧核糖
思考讨论
模型构建四 DNA的双螺旋结构
问题八：DNA的立体结构是怎样的？
3′
螺旋
任务四
小组合作，构建 DNA的立体结构。
T
C
G
A
A
G
C
T
3′
5′
5′
DNA的结构特性
思考讨论
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．为什么可以利用DNA比对来识别身份？
3．DNA是如何维系它的稳定性的？
碱基对的排列顺序千变万化
多样性
两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微， 每个DNA分子各自的碱基排列顺序是特定的
特异性
脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定，
内侧碱基互补配对的方式不变，空间结构稳定。
稳定性
课后延伸
请大家查阅资料：1.概述DNA分子结构的检测方法，当代DNA分子检测技术的应用，以及在刑侦案件中应用。
2.DNA螺旋的方向是左手螺旋还是右手螺旋？
3.每一圈螺旋包含多少个碱基？