3.2DNA的结构课件(共36张PPT)-2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共36张PPT)
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
遗传与进化
DNA
蛋白质
染色质
染色体
DNA的中文全称：_________________
DNA的组成元素：_________________
DNA的基本单位：_________________
A
G
C
T
脱氧核糖核苷酸是如何构成DNA分子的呢？
脱氧核糖
磷酸
含氮碱基
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
《分子与细胞》模块知识回顾
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
脱氧核糖核核苷酸
DNA的双螺旋模型结构的构建
A
P
脱氧
核糖
G
P
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
【资料1】当时，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。
活动一：请根据资料1，用四种脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链
DNA的结构
O
OH
H
H2O
磷酸二酯键
DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。
4.脱氧核苷酸链的形成：
A
P
脱氧
核糖
G
P
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
威尔金斯
富兰克林
沃森
克里克
鲍林
DNA的双螺旋模型结构的构建
沃森和克里克在构建DNA模型过程中，借助了他人的哪些经验和成果？
美国加州理工学院
英国剑桥大学国王学院
英国剑桥大学卡文迪什实验室
卡文迪什实验室
沃森
克里克
DNA的双螺旋模型结构的构建
DNA的双螺旋模型结构的构建
物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林利用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。
DNA呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
推断
双螺旋、三螺旋
构建
富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。
DNA的双螺旋模型结构的构建
推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧
磷酸基团是亲水的，碱基疏水
模型一 沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋结构外部的不同结构模型
磷脂分子
磷脂双分子层
糖蛋白
蛋白质
活动三：小组成员一只手模拟磷酸搭在另一个人的肩膀上连接成单链，另一只手侧平举掌心向前模拟碱基，尝试两条链上的碱基进行牵手配对，探究两条链相连的方向。
DNA的双螺旋模型结构的构建
DNA的双螺旋模型结构的构建
模型二 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。
C
C
N
HC
C
N
N
N
CH
NH2
H
C
C
HN
C
C
N
N
N
CH
O
H
NH2
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
C
C
HN
C
C
N
NH2
H
O
H
H
C
C
HN
C
C
N
O
H
O
H
CH3
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
DNA的双螺旋模型结构的构建
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
大肠杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6
结论： 。
查哥夫
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。
A与T配对，G与C配对
模型三 沃森和克里克重新构建：DNA的双链的平面结构
DNA的双螺旋模型结构的构建
A与T配对
C与G配对
氢键
一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。
两条链反向平行
A与T配对
C与G配对
氢键
DNA的双螺旋模型结构的构建
A与T之间有几个氢键？
C与G之间有几个氢键？
2个氢键
3个氢键
DNA的双螺旋模型结构的构建
正是因为两条链的核苷酸之间存在作用力,所以这两条链 既不在同一直线也不在同一个平面上。
平面结构
螺旋一定
的角度
立体结构
两条链按照反向平行方式盘旋成双螺旋结构
1nm
0.34nm
DNA的结构
1.DNA的基本单位：
脱氧核苷酸
2.脱氧核苷酸的组成
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，
与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
3.元素组成：
C、H、O、N、P
DNA的结构
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
（1）
5'
3'
5'
3'
两条脱氧核苷酸链
反向平行
双螺旋结构
链数：
方向：
结构：
一条：5’→3’;
另一条：3’→5’
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
5'
3'
DNA的结构
5'
3'
5'
3'
磷酸二酯键
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱基
外侧：
内侧：
（2）
DNA的结构
5'
3'
5'
3'
A
G
C
C
T
A
T
C
T
G
G
A
氢键
碱基对：
两条链的碱基通过氢键连接配对
（3）
碱基互补配对原则
A与T配对，
G与C配对
配对规律：
碱基对
碱基之间的一一对应的关系
DNA的结构
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
6.总结：
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、T、C、G
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
氢键关系:
A=T G≡C
DNA的结构
你能说出图中1～10的名称。
DNA结构（课后题P52-2）
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胸腺嘧啶
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸　
一条脱氧核苷酸链的片段
碱基对
氢键
DNA的结构特性
注意：G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温
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；
外部稳定的基本骨架—磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
稳定性：
DNA的结构特性
P
P
P
P
P
P
P
P
4n种
4
4
4
4
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
多样性：
碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
思考：一个含n个碱基对的DNA分子，排列顺序有多少种？
DNA的结构特性
特异性：
碱基对的特定排列顺序。
为什么可以利用DNA指纹来识别身份？
两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。
DNA指纹技术还可以用于刑侦破案、亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
真核生物、原核生物及病毒的核酸类型
项目 核酸 遗传物质 类型 核苷酸种类 碱基 种类 类型 核苷酸种类 碱基
种类
细胞 生物 真核细胞 DNA和RNA ____ ___ DNA 4 4
原核生物 DNA和RNA 8 5 _____ ___ ___
非细胞生物 (病毒) DNA病毒 DNA 4 4 _____ ___ ___
RNA病毒 RNA ___ ___ RNA 4 4
8
5
DNA
4
4
DNA
4
4
4
4
DNA=遗传物质
DNA是主要的遗传物质
小组合作制作DNA双螺旋结构模型
磷酸
脱氧核糖
四种碱基
1.准备材料：
6种：磷酸、脱氧核糖、4种碱基
2.制作脱氧核苷酸模型
3.制作脱氧核苷酸长链模型
4.制作DNA平面结构模型
5.制作DNA立体结构模型
注意键的连接
两条链反向平行、碱基互补配对原则
小组合作制作DNA双螺旋结构模型
小组合作制作DNA双螺旋结构模型
DNA的计算
1.用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如表所示，下列说法正确的是
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.最多可构建4种脱氧核苷酸，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.搭建的DNA模型中有1个游离的磷酸基团
D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段
√
DNA的计算
2.在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为
A.58 B.78 C.82 D.88
√
需要使用订书钉连接的部位有碱基与碱基的连接处、脱氧核糖与磷酸的连接处以及脱氧核糖与碱基的连接处，连接碱基与碱基需要的订书钉数目为6×2＋4×3＝24，连接脱氧核糖与磷酸需要的订书钉数目为20×2－2＝38，连接脱氧核糖与碱基需要的订书钉数目是20，故总共需要的订书钉数目是82。
总结
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)
1 链
2 链
A1
T1
C1
G1
T2
A2
G2
C2
1. 基本数量关系
A1=T2
T1 = A2
C1 = G2
G1 = C2
2. 基本规律
① 一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。
② 任意两个不互补碱基之和恒等且各占DNA总碱基数的50％。
A+G=T+C =A+C=T+G= 50%
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50% – 23%=27%
双链DNA碱基数目的计算规律
1 链
2 链
A1
T1
C1
G1
T2
A2
G2
C2
2. 基本规律
③ 在双链DNA分子中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
…… m
…… m
2 m
由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，
整个双链DNA上的碱基总数为2m。
推理：A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)，
A1+ T1
m
m
A2+ T2
=
2m
A1+ T1 + A2+ T2
=
双链DNA碱基数目的计算规律
双链DNA碱基数目的计算规律
1 链
2 链
A1
T1
C1
G1
T2
A2
G2
C2
2. 基本规律
④ 非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1。
即：若在一条链中
A1+G1
T1+C1
= a,
则在互补链中
A2+G2
T2+C2
= 1/a,
而在整个DNA中
A+G
T+C
= 1。
推理：A1 + G1 = T2 +C2，T1+ C1= A2 + G2，则
A1+G1
T1+C1
A2+G2
T2+C2
=
例题2、DNA的一条单链中
(A＋G)/(T＋C)＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为是多少？
2.5（互补链）
1（ 整个DNA分子）
双链DNA碱基数目的计算规律
1 链
2 链
A1
T1
C1
G1
T2
A2
G2
C2
2. 基本规律
⑤ 互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
即若在一条链中
则在互补链及整个DNA分子中
A+T
G+C
= m。
A1+T1
G1+C1
= m,
推理：A1+ T1 = A2 +T2, C1+ G1 = C2 +G2 ，则
A1+ T1
G1+C1
G2+C2
A2+ T2
=
G + C
A + T
=
例题3、DNA的一条单链中
(A＋T)/(G＋C)＝0.6。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为是多少？
0.6（互补链）
0.6（ 整个DNA分子）
双链DNA碱基数目的计算规律
1 链
2 链
A1
T1
C1
G1
T2
A2
G2
C2
2. 基本规律
…… m
…… m
2 m
⑥某碱基在双链中所占的比例等于其在对应单链所占比例和的一半。
若1链中碱基 A1 所占的比例为
A1
m
=a %
A2
m
=b %
若2链中碱基 A2 所占的比例为
则碱基 A 在双链中所占的比例为
A
2m
a+b
2
=
%
双链DNA碱基数目的计算规律
1．某一链状双链DNA分子中，已知一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则下列有关该DNA分子的说法，正确的是(　　)
A．另一条链上的4种含氮碱基A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4
B．该DNA分子中四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7
C．若该DNA分子中A的数量为p，则G的数量为7p/3
D．该DNA分子中的碱基A＋T的量始终等于C＋G的量
C
1 链
2 链
A1
T1
G1
C1
T2
A2
C2
G2
1
2
3
4
1
2
3
4
=2∶1∶4∶3
=3∶3∶7∶7
A＋G＝C＋T