2.2 课时1 DNA分子的结构 教学课件(共32张PPT) 2024-2025学年苏教版高中生物学必修2
文档属性
| 名称 | 2.2 课时1 DNA分子的结构 教学课件(共32张PPT) 2024-2025学年苏教版高中生物学必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-02 18:39:48 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第2节 DNA分子的结构和复制
第1课时 DNA分子的结构
1.能简述科学家构建模型的研究历程。
2.能概述DNA结构及其主要特点。
3.尝试制作DNA双螺旋结构模型。
你能从下图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？
人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
资料：
DNA指纹图
【资料1】1950年美国加州理工学院的鲍林及其同事用X射线衍射技术和分子模型的构建，率先解出了蛋白质的二级结构。
鲍林
盘曲折叠
DNA分子的结构却迟迟没有被解开。
一、沃森和克里克解开了DNA分子结构之谜
【资料2】
科学界已经认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基。但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
【资料3】英国物理学家威尔金斯（M. Wilkins，1916—2004）和他的同事富兰克林（R. E. Franklin，1920—1958）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱（图A）。
沃森和克里克以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。
富兰克林
威尔金斯
国王学院富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以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。这是解开DNA结构的重要线索。
A型衍射图谱
B型衍射图谱
吸水后易转变
富兰克林
内侧
外侧
威尔金斯
1951年10月，生物学家沃森与物理学家克里克首次在卡文迪许实验室相遇，两人合力推出了三股螺旋的DNA结构，他们把磷酸排在内侧，含氮碱基排在外侧。当他们邀请威尔金斯和富兰克林前来观看时，被两人评价为“一无是处” ，并告知他们含氮碱基应该排列在内侧。沃森和克里克默默地记录下了这个关键信息。
错误！！！
观察碱基结构，你能发现什么问题？
嘌呤有2个环
嘧啶有1个环
N
O
P
A
N
O
P
T
N
O
P
G
N
O
P
C
N
O
P
C
N
O
P
G
N
O
P
T
N
O
P
A
如果是相同碱基配对，那么DNA直径不固定
1952年7月
奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。
查加夫
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
他们开始着手制作一个双链结构，含氮碱基排列在脱氧核糖核苷酸链的内侧，并让A和T配对，C和G配对。
这才终于找到一种规则的DNA结构，但还有不少地方仍需做修正。
【资料4】
沃森和克里克构建了一个将碱基安排在双链螺旋内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型（如右图）。在这个模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是沃森和克里克的《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》、一篇是威尔金斯的、一篇是富兰克林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同时获得了诺贝尔生理学或医学奖。
1953年4月25日
沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型
1.DNA的基本单位是：
脱氧核苷酸
脱氧核苷
脱氧核苷酸
AGCT
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
P
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
基团
DNA是由哪些元素组成的吗？
C、H、O、N、P
二、DNA分子的双螺旋结构模型
4种含N碱基
腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C），胸腺嘧啶（T）
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
A
G
T
C
2.脱氧核苷酸的种类（4种）
3.DNA的结构：
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
① DNA是由两条脱氧核苷酸链构成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替排连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
平面结构
立体结构
磷酸二酯键
平面结构
立体结构
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律。A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种配一一对应的关系叫做碱基互补配对。
氢键
3.DNA的结构：
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
结构模型
DNA 双螺旋结构示意图
DNA 分子平面结构示意图
下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
5
6
（1）假如有4个碱基对的DNA片段，若填上碱基种类，有多少种填法？
在生物体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有4种：A-T、T-A 、G-C 、C-G 。请同学们计算DNA分子有多少种？
44000种
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
思考·讨论
4
4
4
4
44 种
DNA分子具有多样性。
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。
（2）每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
DNA指纹技术
DNA分子具有特异性。
（3） DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
G和C形成三个氢键，A和T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强，DNA的结构越稳定。
DNA分子具有稳定性
4.DNA分子的结构特性。
(2)多样性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
(3)特异性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(1)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。
5.意义：
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则，可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
三、碱基互补配对原则的应用
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+C1
T1+G1
T2+G2
A2+C2
=
例题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
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
练习：
1.若一个DNA分子鸟嘌呤占18%，那么这个DNA分子的腺嘌呤比例是 。
2. 若DNA分子中含有碱基1200个，其中腺嘌呤有280个，那么胞嘧啶的数量有 。
32%
320
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
A+T
A+T+G+C
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
=
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
（G+C）
1
2
G1 +C1
G2 +C2
=
=
A＋T=54% G+C=46%
练习：
3.在一个双链DNA分子中，含有20%的胸腺嘧啶。已知一条链中的胞嘧啶占该链的20%，则另一条链中的胞嘧啶占该链的多少？
4. 如果一个DNA分子的一条链中C的含量为22%，G的含量为16%，那么整个DNA分子中A占多少？
40%
31%
设计和制作DNA分子双螺旋结构模型
化学组成单位
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
主要特点
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
DNA的结构
DNA双螺旋结构的构建
(碱基互补配对原则)
DNA中碱基互补配对的有关计算
1．下列有关核DNA结构的叙述，不正确的是（ ）
A．脱氧核糖和磷酸交替排列构成DNA的基本骨架
B．每一个脱氧核糖都连接两个磷酸基团
C．DNA分子彻底水解后最多可以得到6种物质
D．DNA分子中C和G所占比例越大，结构越稳定
B
2．DNA分子可以为案件侦破提供证据的原理是（ ）
A．不同人体内的DNA含有的碱基不同
B．不同人体内的DNA含有的磷酸不同
C．不同人体内的DNA含有的五碳糖不同
D．不同人体内的DNA的核苷酸序列不同
D
3．某同学用卡片构建DNA平面结构模型，提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是（ ）
卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C
卡片数量 10 10 2 3 3 2
A．最多构建4种氧核酸，5个脱氧核苷酸对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D．可构建44种不同碱基序列的DNA
B
第2节 DNA分子的结构和复制
第1课时 DNA分子的结构
1.能简述科学家构建模型的研究历程。
2.能概述DNA结构及其主要特点。
3.尝试制作DNA双螺旋结构模型。
你能从下图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？
人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
资料：
DNA指纹图
【资料1】1950年美国加州理工学院的鲍林及其同事用X射线衍射技术和分子模型的构建，率先解出了蛋白质的二级结构。
鲍林
盘曲折叠
DNA分子的结构却迟迟没有被解开。
一、沃森和克里克解开了DNA分子结构之谜
【资料2】
科学界已经认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基。但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
【资料3】英国物理学家威尔金斯（M. Wilkins，1916—2004）和他的同事富兰克林（R. E. Franklin，1920—1958）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱（图A）。
沃森和克里克以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。
富兰克林
威尔金斯
国王学院富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以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。这是解开DNA结构的重要线索。
A型衍射图谱
B型衍射图谱
吸水后易转变
富兰克林
内侧
外侧
威尔金斯
1951年10月，生物学家沃森与物理学家克里克首次在卡文迪许实验室相遇，两人合力推出了三股螺旋的DNA结构，他们把磷酸排在内侧，含氮碱基排在外侧。当他们邀请威尔金斯和富兰克林前来观看时，被两人评价为“一无是处” ，并告知他们含氮碱基应该排列在内侧。沃森和克里克默默地记录下了这个关键信息。
错误！！！
观察碱基结构，你能发现什么问题？
嘌呤有2个环
嘧啶有1个环
N
O
P
A
N
O
P
T
N
O
P
G
N
O
P
C
N
O
P
C
N
O
P
G
N
O
P
T
N
O
P
A
如果是相同碱基配对，那么DNA直径不固定
1952年7月
奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。
查加夫
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
他们开始着手制作一个双链结构，含氮碱基排列在脱氧核糖核苷酸链的内侧，并让A和T配对，C和G配对。
这才终于找到一种规则的DNA结构，但还有不少地方仍需做修正。
【资料4】
沃森和克里克构建了一个将碱基安排在双链螺旋内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型（如右图）。在这个模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是沃森和克里克的《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》、一篇是威尔金斯的、一篇是富兰克林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同时获得了诺贝尔生理学或医学奖。
1953年4月25日
沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型
1.DNA的基本单位是：
脱氧核苷酸
脱氧核苷
脱氧核苷酸
AGCT
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
P
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
基团
DNA是由哪些元素组成的吗？
C、H、O、N、P
二、DNA分子的双螺旋结构模型
4种含N碱基
腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C），胸腺嘧啶（T）
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
A
G
T
C
2.脱氧核苷酸的种类（4种）
3.DNA的结构：
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
① DNA是由两条脱氧核苷酸链构成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替排连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
平面结构
立体结构
磷酸二酯键
平面结构
立体结构
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律。A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种配一一对应的关系叫做碱基互补配对。
氢键
3.DNA的结构：
两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构
结构模型
DNA 双螺旋结构示意图
DNA 分子平面结构示意图
下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
5
6
（1）假如有4个碱基对的DNA片段，若填上碱基种类，有多少种填法？
在生物体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有4种：A-T、T-A 、G-C 、C-G 。请同学们计算DNA分子有多少种？
44000种
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
思考·讨论
4
4
4
4
44 种
DNA分子具有多样性。
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。
（2）每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
DNA指纹技术
DNA分子具有特异性。
（3） DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
G和C形成三个氢键，A和T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强，DNA的结构越稳定。
DNA分子具有稳定性
4.DNA分子的结构特性。
(2)多样性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
(3)特异性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(1)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。
5.意义：
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则，可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
三、碱基互补配对原则的应用
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+C1
T1+G1
T2+G2
A2+C2
=
例题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
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
练习：
1.若一个DNA分子鸟嘌呤占18%，那么这个DNA分子的腺嘌呤比例是 。
2. 若DNA分子中含有碱基1200个，其中腺嘌呤有280个，那么胞嘧啶的数量有 。
32%
320
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
A+T
A+T+G+C
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
=
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
（G+C）
1
2
G1 +C1
G2 +C2
=
=
A＋T=54% G+C=46%
练习：
3.在一个双链DNA分子中，含有20%的胸腺嘧啶。已知一条链中的胞嘧啶占该链的20%，则另一条链中的胞嘧啶占该链的多少？
4. 如果一个DNA分子的一条链中C的含量为22%，G的含量为16%，那么整个DNA分子中A占多少？
40%
31%
设计和制作DNA分子双螺旋结构模型
化学组成单位
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
主要特点
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
DNA的结构
DNA双螺旋结构的构建
(碱基互补配对原则)
DNA中碱基互补配对的有关计算
1．下列有关核DNA结构的叙述，不正确的是（ ）
A．脱氧核糖和磷酸交替排列构成DNA的基本骨架
B．每一个脱氧核糖都连接两个磷酸基团
C．DNA分子彻底水解后最多可以得到6种物质
D．DNA分子中C和G所占比例越大，结构越稳定
B
2．DNA分子可以为案件侦破提供证据的原理是（ ）
A．不同人体内的DNA含有的碱基不同
B．不同人体内的DNA含有的磷酸不同
C．不同人体内的DNA含有的五碳糖不同
D．不同人体内的DNA的核苷酸序列不同
D
3．某同学用卡片构建DNA平面结构模型，提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是（ ）
卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C
卡片数量 10 10 2 3 3 2
A．最多构建4种氧核酸，5个脱氧核苷酸对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D．可构建44种不同碱基序列的DNA
B