3.2 DNA的结构课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第2节 DNA的结构
1、能建构DNA分子双螺旋结构模型。
2、通过对建构的DNA双螺旋结构模型的分析总结，说出DNA分子的结构特点。
3、通过画DNA分子的平面结构和学生间的讨论交流，说出碱基数量之间的关系。
肺炎链球菌体内转化实验
格里菲斯
肺炎链球菌体外转化实验
艾弗里
噬菌体侵染大肠杆菌实验
赫尔希、蔡斯
思考:DNA是怎样储存遗传信息的？
DNA是遗传物质
一、DNA结构的探索历程
在确信DNA是生物体的遗传物质后，人们更加迫切地想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？要回答这些问题，首先要弄清楚DNA的结构。
1.DNA结构的构建者：
【资料一】20世纪30年代，科学届已经认识到：DNA是以4种 为
单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有 4种碱基。
脱氧核苷酸
A、T、C、G
但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。
疑问
【资料二】1951年11月，英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用
X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
【物理学知识】DNA衍射图谱呈“X”形意味着DNA分子是螺旋的。
DNA以4种脱氧核苷酸
为单位组成长链
威尔金斯和富兰克林
提供的DNA衍射图谱
→但都被否定了
【构建模型1】双螺旋和三螺旋
01
【资料三】1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：
在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。
查哥夫
来源 碱基组成（%） A G C T
人 30.9 19.9 19.8 29.4
鸡(母) 28.8 20.5 21.5 29.2
海胆 32.8 17.7 17.3 32.1
酵母 31.3 18.7 17.1 32.9
大肠杆菌 24.7 26.0 25.7 23.6
DNA以4种脱氧核苷酸
为单位组成长链
威尔金斯和富兰克林
提供的DNA衍射图谱
→但都被否定了
【构建模型1】双螺旋和三螺旋
查哥夫提出DNA分子碱基
的数量特点：A=T,G=C
【构建模型2】双螺旋
①碱基对安排在双螺旋内部
A与T配对,G与C配对
②脱氧核糖—磷酸骨架在外部
DNA双螺旋结构模型
结果发现：
①A-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分子具有恒定的直径，能够解释A=T、G=C的数量关系。
结果发现：
获得了诺贝尔奖
①A-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分子具有恒定的直径，能够解释A=T、G=C的数量关系。
②将这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较，模型与基于照片
推算出的DNA双螺旋结构相符。
DNA双螺旋结构模型
二、DNA双螺旋结构模型的构建
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
脱氧核糖
磷酸
含氮碱基
A
G
C
T
游离的四种脱氧核苷酸如何构建成一条脱氧核苷酸长链？
思考
脱氧核苷酸通过脱水缩合连接形成脱氧核苷酸长链。
1.DNA的基本单位
2.一条脱氧核苷酸长链
OH
p
=
O
O
OH
O
碱基
3′
2′
1′
4′
CH2
O
OH
H
H
H
H
H
5′
p
=
OH
O
OH
O
碱基
3′
2′
1′
4′
CH2
O
H
H
H
H
H
5′
H
H2O
磷酸二酯键
有游离磷酸基团的一端，
称为5’-端
OH
有游离羟基的一端，
称为3’-端
3.DNA的平面结构和空间结构
G
P
4
1
3
5
2
o
A
P
T
P
C
P
C
P
T
P
A
P
G
P
G
P
A
P
T
P
C
P
反向平行
=
=
=
氢键
=
三、DNA的结构
项目 特点
整体 由 条脱氧核苷酸链按 方式
盘旋成双螺旋结构
排列 外侧 和 交替连接，
构成基本骨架
内侧 碱基通过 连接成碱基对
碱基互补配对原则 A与 配对、 与C配对
两
反向平行
脱氧核糖
磷酸
氢键
T
G
DNA的
平面结构
如何理解“反向”的含义？
思考
①脱氧核糖上与碱基相连的碳叫做 ’-C，
与磷酸基团相连的碳叫做 ’-C。
②DNA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 ’-端，
另一端有一个羟基（-OH），称作 ’-端。
③DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，
一条单链是从5’-端3’-端，
另一条单链则是从 ’-端 ’-端的。
3
5
5
3
3
5
DNA的
平面结构
讨 论 ：
1.一个脱氧核糖连接几个磷酸？
2.一个DNA分子有几个游离的磷酸？
3.一条链上相邻的脱氧核苷酸之间通过什么连接？
4.一条链上相邻的两个碱基通过什么连接？
1个或2个。
2个游离的磷酸。
磷酸二酯键。
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖。
5.两条链上的碱基通过什么连接形成碱基对？
6.C+G含量为40%的DNA分子和C+G含量为60%的
DNA分子哪个结构更稳定，为什么？
7.DNA遗传信息是什么？
氢键（一种分子间的相互作用力）。
碱基对的排列顺序就代表了遗传信息
G与C含量越多，氢键就越多，DNA结构就越稳定。
DNA的
平面结构
四、探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
稳定性、多样性、特异性。
请根据 DNA 结构特点及平面结构图归纳出 DNA 分子的特性。
思考
氢键
两条链上的碱基之间的氢键和每条链上的磷酸二酯键，共同维持了双螺旋结构的稳定性。
根据结构与功能相适应，
DNA是如何维系它的遗传稳定性的？
思考
1.DNA的稳定性
氢键
碱基排列顺序的千变万化，
使DNA储存了大量的遗传信息。
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？
思考
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？
44000种。
2.DNA的多样性
3.DNA的特异性
你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？为什么？
思考
怀疑对象1。
因为两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微。
1.碱基互补配对原则
【旧知识回顾】DNA的结构
①由 条脱氧核苷酸链按 方式盘旋成 结构。
②DNA外侧： 和 交替连接；
DNA内侧：碱基通过 连接成碱基对。
③碱基的配对遵循 原则。
1 1 1 1
2 2 2 2
双螺旋
两
反向平行
设DNA一条链为1链，
则2链为1链的互补链。
脱氧核糖
磷酸
氢键
碱基互补配对
五、DNA碱基数目的相关计算规律
2.以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A、T、G、C的关系: 。
(2)非互补碱基和之比:(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)= 。
A=T、C=G
1
结论1：DNA双链中非互补碱基之和相等。
1 1 1 1
2 2 2 2
3.以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A1= ,T1= ,G1= ,C1= 。
(2)若1链中(A1+G1)/(T1+C1)=m,则2链中(A2+G2)/(T2+C2)= 。
1/m
T2
A2
G2
C2
结论2：两链间非互补碱基和之比互为倒数。
1 1 1 1
2 2 2 2
(1)若双链DNA中的一条链上A1+T1=n%，则
A1+T1=A2+T2= ，
所以A+T= = = 。
4.DNA双链和单链中碱基数量的关系
A1=T2
T1=A2
n%
(A1+A2+T1+T2)/2
(n%+n%)/2
n%
结论3：在同一DNA中,单链中某互补碱基之和所占的比例与互补链中
和双链中该互补碱基之和所占的比例相等。
1 1 1 1
2 2 2 2
(2)若1链中A1所占比例为X1，2链中A2所占比例为X2，则整个DNA中A
所占比例为 。
(X1+X2)/2
结论4：某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于
相应碱基占相应单链比例之和的一半。
4.DNA双链和单链中碱基数量的关系
1 1 1 1
2 2 2 2
1.若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，
上述比例在其互补链和整个DNA分子中
分别是多少？
x
0.4x
x
0.4x
0.4 0.4
2.在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，
上述比例在其互补链和整个DNA分子中
分别是多少？
2.5 1
x
0.4x
x
0.4x