3.2 DNA的结构 课件-高中生物人教版（2019）必修2(共37张PPT)

(共37张PPT)
项 目 肺炎链球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
设计思路 设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地 研究它们各自不同的遗传功能 处理方法 酶解法
同位素标记法
检测方式 观察菌落类型
检测放射性存在位置
结论 DNA是遗传物质
DNA是遗传物质
归纳小结 比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生 物 真核生物
原核生物
非细胞 生物 DNA病毒
RNA病毒
结论：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA, 所以说
DNA 是主要的遗传物质
生物的遗传物质
例.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验
①S型菌的DNA+DNA 酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA+DNA 酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌+DNA 酶→高温加热后冷却→加入S型菌→注射入小鼠 ④S型菌+ DNA 酶→高温加热后冷却→加入R型菌→注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是 ( D )
A. 存活、存活、存活、死亡 B. 存活、死亡、死亡、存活
C. 死亡、死亡、存活、存活 D. 存活、死亡、死亡、死亡
例.下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是 ( B )
A. 豌豆的遗传物质主要是DNA
B. 酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
温故知新 — —DNA 的基本单位和单链构建
1.DNA 的化学元素组成 C 、H 、0 、N 、P
2.DNA的基本单位 脱氧核糖核苷酸
3.脱氧核糖核苷酸由哪几个部分构成 脱氧核糖、磷酸和含氮碱基
4.请画出由圆形、五边形和长方形组成的脱氧核糖核苷酸的
模型图，并标注五碳糖上的碳原子编号。
磷酸
5' 4'
脱氧 含 N 碱基
核糖
3' 2'
脱氧核糖核苷酸一共有多少种 它们的种类取决哪一个结构
磷酸
脱氧 G 核糖
鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
磷酸
磷酸
脱氧 A 核糖
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
5.构建一条脱氧核糖核苷酸单链
磷酸
脱氧 核糖
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
脱氧 核糖
C
T
DNA单链一端有一个游离磷 酸基团的一端称为5'端，
另一端有一个羟基称为3'端
两个核苷酸之间的化学键：磷酸二酯键
5'
A
G
C
T
3'
磷酸 基团
碱基
,当时科学界已认识到： 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
A、T 、G 、C4 种碱基。
帮助理解晶体学原理
帮助理解生物学的内容
一 、DNA双螺旋结构模型的构建
1951年
酸分别含有
P
P
P
P
A
T
C
G
克里克
沃森
英国威尔金斯和同事 富兰克林应用X射线 衍射技术获得高质量 的DNA 衍射图谱
铅屏
X射线管
DNA
晶体
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
底片
沃森和克里克采用了构建模型的方法来分析DNA 分子的结构
资料1 研究发现，DNA 翻转180度之后衍射图谱不变。
思考：DNA两条链应该是哪一种平行方式
结论：两条链反向平行
正向平行 反向平行
资料2 嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。
而细胞内DNA所处的环境中富含水分，请结合细胞膜磷脂双分子层
模型中，亲水的磷酸头部排列在外和疏水的尾部排列在内的特征，思考该模
型是否合理
结论：脱氧核糖和磷酸基团 排列在双链DNA 分子的外侧， 碱基排列在内侧。
L
5
5
H
N N-H
A N N H-N
腺嘌呤 N= o
结论：嘌呤与嘧啶相连。 假说一：A与T配 对 ，G与C配对；
假说二：A与C配 对 ，G与T配对。
资料3 电子显微镜测出DNA 螺旋的直径是固定的，均为2 nm。 嘌呤和嘧啶的分子结构如图
CH
T
胸腺嘧啶
鸟嘌呤
G
胞嘧啶
C
来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C
胸腺嘧啶T
人 30.9 19.9 19.8
29.4
牛 27.9 22.7 22.1
27.3
酵母菌 31.3 18.7 17.1
32.9
结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4
14.6
资料4 1952年，查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析。
结论：A与T配 对 ，G与C配对
碱基之间通过氢键连接
April 25,1953 NATURE 737
i raide each chain ewery 3 A.in thediree-
etur e i ote aifer 1 h lues ela .ch c ai ,tht
s after tA.The ditanee of jophorun atom
rho ou id l rlo hi A th pho la e re on
Thestrueture i open onn,and ie water eateat
is rtbe bigh.A lower walor enntenta we wou!
a porpendfioulr to the sbre *is They ar ioined togethein pain, sinpe b frm onn chain bing
hylrogon buindl t ingle bu fron the other alhain, thss thu twe lie side by aile with id nticl 00 -ortinate.One of the pair must be purino and the otlr pyrimidline f bonding to cccur.The loydrogon bonids are made a folous purine position 1toprinidine,pition 11purine position 6.to pyrimidime piti 6
If i nmd thnt the ha nly oour in the atrunture in the maet plnualble taitonorie form ahas ,with the losto rthor than the onol co
flgurntlons i注 i found that oaly pooiflo peins of bes an bonl togocher.The jin r denine
(purine)with thyinine (pyrimidine),aul guanine (purino)with eytoine (pywinidine).
In other wonds.it an adnine fum menbor of
pair,on either l n,theeon the mptione
dhe other monber mut lm thymine:similariy for guanine and gytosinn Theqonne of ba on
ingle chain do not ppe beretrieted in any
way.Howover,if only poeifie pin of bas an t
forined, follo that ir the qu e of on
on chnin igiven,thon the mqenot on the other chain is outomstically doternined.
Te ha bsen found oxporimontally hm the ratio of the amounts of deniae to thymin,anud the rmtio of gunnine taeytosins,e lway wory close to unity for dooxyribo nuoleie aoidl.
pobably impoille to build shi utrusture
with a ribo iger n plaoe of the doaxyribo
the xtrn oxygpon atorn woult male too elo van dor Waale contnit.
Tle pruyiously published Xray dat o dooxy
unptins,nnely.that ch
comptible with the experimontal datn,but itmut
he rgarded as unproved until ih boon cheoked
ainst mome oxaet reults Some of these are given inthe followingomunleatlons.We wore not awar
of the dtaila of the reutte prehonted thore whn
dvid our strueture,which rsts mainly though not entiraly o pubtishod exporimentat data and stere- chorainnl angurneats.
I la ot capod our notioo that the spooile
nigblo pyi v eha ois at e t li aterinl.
Full dotil of the atrueture,ineluding the on ditions unodl in building i,togothor with
of oo orlinata for he atoms, ill bo publiahet laswhen.
We aro much indobtol to De.Jerry Donshao for
aonstant adviou and critioimgspoilly on intee
ndard eonfigurasion'.he
xporimontal rnles and id of De.MHF
wilkins,D.B.R.Yrankdin andt their -workn
ne
atel
o
d
am
tul
n
p
m
e
g
a
n
h
oo
we
pon
pairi
t
t
y
s
ave
10A
ns
si
t
i
t
th
t
f
t
e
a
h
n
t
n
h
pa
in
r
em
op
es
r
t
e
r
u
e
r
n
t
d
把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
MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS
A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid
X7 E wish to t struotam for the h
Wof doosyriboae naoloie acid (D.N.A) Thi
tneture hss nowed foatuee whic am ofconwlderable biological interost.
gtet by Tror tin the pr).In his model th
phnphate ane on the outiide ant the the
inaido,linkel togsther by hyilrooen lonk Thim
struoture doweribeol is thor drlined,anl for
this rnin we shall t cmmont
0 W wiht pt fiwarl
rdiclly diint rueture fe
the hof denxyril uscloie
e
注
A atructure for a aid ls atroady len
propom4 by Pauling ant Corey'.They kindly male
nir manseeipt availabla 10ui advan of
pubiication. Thete modlel eonsiste of three inter
iwind chain:widh the phoaphatest near the fibee
oxpoet the b totil at the strueture eoull booone more compot.
The noval ftire of tlae struoturs the marni in whieh thetwo chains ar hel togother by the pairine ant pprimidine bo.The planes of tho b
xi.ant the bos on.the outaido.In our opinion.
h1i)W tr o lrieove i thatun fu oirayteri r wh ive n the
x ray dingrans is the slt,ne the froe aL Wishout
the idle hydrogen atome itis nt eleer what foroe
e
o
e
w
a
f
m
et
e
tii
o
ta
e
a
-quipment,ant to Dr.G.F.其 . Deaeon aud the oiptain and offker of B.R.8.Diecorery for their
pan in mnking th olsersatior w.r,M
chnin eotfphphte d
ter sroupe joining -n-dooxy ibofuran id with
Finla The to ghain (but
not their h }are rlated by
dl ppenl ular te the thre
aXi Both phine fnllow right-
hall hellces.hut owing t
tho dyd the qu nces of the
atons im th t chains run
i ppoite dinetions, Fh
chnin looly tnhle r
rg modeI No. :thint
heie elix a t the hl *ipnastledse oo the oitaide.The eanlrurstion of the r ant heatome
rar lo toVurlon
woabt hold tho atrueture togoter, inlty the
nogatiwoly chuargod phop nue theaxis wil
rpol cah othor. Some of the van der Wal
wid. Thi troture h twe helkl dhain ch collad rounut
mdo th ualax( i)c.
l
e
a
W
chum
dingram
have
thoune
. rpr o*
ribo nualeie d sre insafcleot for rigorout
of our trustur,8o fur can tall. roughly
tion. We hay uned an ngle af 36 betwen
r bing rougliy prpenli
eularto the schel l e.There
atomis distan,We have l bon imulated by
a knowlbdcofthe gonral nture ofthe npublisbt
dhotan ppar to b too mall.
Anothor thino chain struetur hin ae been.g
威尔金斯、克里克和沃森：
1962年诺贝尔生理学与医学奖
瑞典斯德哥尔摩音乐厅，诺贝尔奖颁奖典礼上的合影。 左一：威尔金斯；左三：克里克；右二：沃森
富兰克林于1958年 因卵巢癌去世，
无缘诺贝尔奖。
G
C
T
二 、DNA 的结构
请画出DNA 的另一条单链平面图，并标注方向。
A
C G T C A G
T
G C
A
G
C
二、DNA 的结构
1.双链：方向： 反向平行
空间结构：双螺旋结构
2.外 侧： 脱氧核糖和磷酸交替连接，
构成基本骨架
核苷酸之间连接的化学键： 磷酸二酯键
3.内 侧： 碱基互补配对形成氢键
A= T G= C
5
A
C
G
T
C
A
G
3'
G
C
A
G
T
3'
5
'
二、DNA的结构
3'
3'
5
T
G
C
A
G
C
A
C
G
T
C
A
G
①胞嘧啶
②腺嘌呤
③鸟嘌呤
④胸腺嘧啶
⑤脱氧核糖
⑥磷酸
⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸 ⑧碱基对
⑨氢键
⑩一条脱氧核苷酸链的片段
二、DNA的结构
教材P52-2. 如图是DNA 的结构模式图，据图回答下列
⑧
①
②
⑨[ ③
④ ⑤
⑩
G
T
C
A
(1)说出图中①~⑩的名称。
(2)一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸 基团
含有2个游离的磷酸基团。
(3)为什么G-C 碱基对含量越多DNA 越稳 定
因为A与T之间有两个氢键，而G与C之间 有三个氢键，所以DNA中G与C碱基对所占 的比例越高，该DNA稳定性越强。
⑧
①
②
⑨[ ③
④ ⑤
⑥
二、DNA的结构
例 .如图是DNA的结构模式图，据图回答下列问题：
⑩
G
C
A
T
拓展思考
结合计算机储存数据最终都是转换成二进制数字(0和1)进行储存的， 思考DNA 只含有4种脱氧核苷酸，它如何存储海量的遗传信息的
类似计算机的不同数目的0和1的不同排列存储着不同的信息，
DNA 上面的四种A,T,C,G 的不同数目的不同排列存储着海量的遗传信息。
大 书 P69
4. 从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是(D )
A. 碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA 分子的多样性
B. 碱基特定的排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性
C. 一个含2000个碱基的DNA 分子，其碱基对可能的排列方式有41000种
D. 人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能
的排列方式有41700种
解析：每种DNA(基因)都有特定的碱基排列顺序，因此β-珠蛋白基因碱基对的排列顺序
是一 定的。
基本原则：双链DNA 中 ，A=T,G=C
DNA双链中嘌呤数等于嘧啶数
思考：单链DNA嘌呤数一定等于嘧啶数吗
可能是嘌呤=嘧啶；也可能是嘌呤≠嘧啶，
规律一：不互补碱基之和为碱基总数的一半。
A+G=T+C=1/2 碱基总数
A1 T1 G1 C1
T2
A2
C2
G2
三、DNA结构的相关计算——优化方案P67
DNA有200个碱基， 其中A有30个，G
DNA双链
三、DNA结构的相关计算
DNA双 链
规律二：互补碱基之和的比值在两条链中相等。
A1 T2
T1 A2 G1 C2
G2
C1
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为 倒数。
三、DNA结构的相关计算
DNA双链
A1
T1
G1
C1
T2
A2
C2
G2
规律四：一条链中互补碱基之和所占比例等于整个 DNA中互补碱基之和所占比例。
三、DNA结构的相关计算
DNA双 链
DNA有200个碱基，
一条链中的A+T占
20%
1链碱基数 2链碱基数 双链碱基数
T2
A2
C2
G2
A1
T1
G1
C1
A +T
T +A T+A
二
三、DNA结构的相关计算
大书 P67
1. 某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A:T:G:C=
1:2:3:4 。 下列叙述正确的是(B)
A.该DNA 分子的另一条链上A:T:G:C=1:2:3:4
B. 该DNA 分子共有腺嘌呤60个
C. 该DNA 分子共有鸟嘌呤160个
D. 其中一条链中(A+G)/(T+C)=4/6, 则双链中(A+G)/(T+C)=6/4
2. 若一个双链DNA 的 G 占 整 个DNA 碱基的27%,并测得DNA 一条链上的A
占 这 个 链 碱 基 的 1 8 % , 则 另 一 条 链 上 的A 的 比 例 是( )
A.9% B.27%
C.28% D.46%
解 析 ：G 占 整 个DNA 碱 基 的 2 7 % , 据 碱 基 互 补 配 对 原 则 可 知 ，G=C=27%,G+C
= 5 4 % , 那 么A+T=1-54%= 46%, 又 因 为 它 的 任 何 一 条 链 中A+T=46%, 其 中 一 条
链 中 的A=18%, 则 此 链 中T=46%-18%=28%, 另 一 条 链 中A=28%,C 符 合 题 意 。
3. 从某生物组织中提取一个DNA 进行分析，其中G+C 占全部碱基的46%,
又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是A,24% 是C, 则与H链相对 应的另一条链中，A、C 分别占该链全部碱基的(A)
A.26% 、22% B.24% 、28%
C.14% 、11% D.11% 、14%
解 析 ： 由DNA 中 G+C 占 全 部 碱 基 的 4 6 % 可 知 ，DNA 中 A+T 占 全 部 碱 基 的 5 4 % , 则
在 DNA 双 链 中A=T=27%,G=C= 23%,H 链 中A 占 2 8 % ,C 占 2 4 % , 则 与H 链 相 对 应
的 另 一 条 链 中 ，A 占 该 链 全 部 碱 基 的 比 例 为 2 × 2 7 % - 2 8 % = 2 6 % ,C 占 该 链 全 部 碱 基 的 比 例 为 2 × 2 3 % — 2 4 % = 2 2 % 。
4. (2023 · 陕西西安高一检测)在双链DNA 中 ，A 和 T 之和占全部碱基数的
比例为 m%, 其中一条链(α链)中 C 占该链碱基数的比例为 n%, 则另一条 链(β链)中C 占该链碱基总数的比例是(C)
A .n% B.
C.1-(m%+n%) D.
5. 在一个双链DNA 中，碱基总数为m, 腺嘌呤数为n, 则下列有关叙述不
正确的是(
A. 脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m
B. 碱基之间的氢键数为(3m-2n)/2
C. 一条链中A+T 的数量为n
D. G的数量为m-n
> ①稳定性：
外部稳定的基本骨架—磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
内部碱基对稳定—通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则；
空间结构稳定—规则的双螺旋结构；
DNA的结构特点
i m
> ② 多样 性 ：碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
在生物体内， 一个最短DNA 分子也大约有4000个碱基对，
碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。
计算DNA 分子有多少种 44000
>③ 特 异 性 ：碱基对的特定排列顺序。
人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对
可能的排列方式有多少种 1
DNA的结构特点
课 后 作业：
> 完成优化方案