人教版（2019）高中生物必修二 3.2 DNA的结构 课件(共22张PPT2个视频)

(共22张PPT)
DNA的结构
课程导入
若时光倒流到1951年，根据当时已有的研究成果我们能否逐步摸索出DNA的结构
DNA的结构是怎样的
让我们一起了解它的结构吧。
回顾旧知
腺嘌呤A
鸟嘌呤G
胞嘧啶C
胸腺嘧啶T
1
DNA的组成元素 C、H、O、N、P
2
DNA的中文名称 脱氧核糖核酸
DNA的基本组成单位
3
脱氧核糖核苷酸
磷酸
脱氧核糖
，每分子基本单
位是由一分子 、一分子
和一分子 构成，其中碱基的种类有A、T、C、G。
含氮碱基
脱氧核糖
N
P
O
OH
H
1’
5’
4’
3’
2’
H
任务一 构建单个脱氧核苷酸模型
回顾旧知
磷酸、脱氧核糖和碱基这3种物质是在什么部位相互连接的
怎样将这几种材料正确地连接起来
活动一 构建单个脱氧核苷酸模型
回顾旧知
我展示
活动二：
请根据上述信息，用四种脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链。
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、C4种碱基。
1951年，英国化学家托德提出核苷酸分子间的化学连接方式。他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。
DNA双螺旋结构模型的构建
01
活动二：请根据上述信息，用四种脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链。
我展示
DNA双螺旋结构模型的构建
01
DNA的结构
板书
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA双螺旋结构模型的构建
01
“X”形意味DNA分子是螺旋
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
威尔金斯
DNA呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
推断
建构
双螺旋、三螺旋
物理学家威尔金斯和富兰克林利用 获得了DNA衍射图谱。
X射线衍射技术
？
富兰克林
DNA双螺旋结构模型的构建
01
沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但均被否定。
沃森和克里克
当他们邀请威尔金斯和富兰克林观看时，被两人评价为“一无是处”，并被告知DNA是一个亲水分子，碱基疏水，磷酸基团亲水，应位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。
模型一
例如，在三螺旋结构模型中，他们设想由金属离子的结合力来保持多链分子内部的稳定，但这个模型很快就受到了其他科学家的质疑，因为这个模型中DNA含水量的理论值与实际测定值不符。
之后确定DNA结构为双螺旋
DNA两条单链之间是通过什么方式连接的？
小组讨论提出假说。
假说一:DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成。
假说二:DNA的两条单链由脱氧核糖一磷酸的基本骨架连接而成。
得出结论:DNA的两条单链由内侧的碱基连接而成，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
DNA双螺旋结构模型的构建
01
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。
沃森和克里克
直径不固定
二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。并得出DNA是双链的结论。
由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。
与相邻两核苷酸间距相等的事实不符。
模型二
内部相同碱基配对
资料二：DNA螺旋的直径是恒定的，约为2nm。根据资料小组进行探究。
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
两个环，
空间大
一个环，空间小
胞嘧啶（C）
资料一
位于DNA内侧的碱基是怎样连接？
小组合作提出假说。
关于碱基的连接方式，学生提出各种假说，如无规则连接;相同的碱基连接;不同的嘌呤连接、不同的嘧啶连接;嘌呤与嘧啶连接;等等。
DNA双螺旋结构模型的构建
01
模型三 沃森和克里克重新构建：DNA的双链的平面结构
A与T配对
C与G配对
具相同
直径
DNA分子具有恒定的直径能够
解释A、T、G、C的数量关系
两条链反向平行
富兰克林做 DNA 的 X射线衍射实验时，将DNA晶体上下颠倒180°，形成的X衍射图谱仍然一样。——两条链反向平行
2个氢键
腺嘌呤（A）
胸腺嘧啶（T）
3个氢键
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
奥地利生物化学家查哥夫发现：
腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量(即：A=T)；
鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(即：G=C)。
查哥夫
沃森和克里克
沃森和克里克从而认为：
A和T配对，C和G配对——碱基互补配对原则
组员站成一列模拟一条脱氧核苷酸链，每个组员用躯干模拟脱氧核糖，左手模拟磷酸，搭在前一个组员的肩上，右手模拟碱基，侧平举掌心向前，如此站立时，则方向相同的两列组员是无法掌心相对的，只有两列组员站立方向相反时，才能以握手模拟碱基互补配对。
活动三：
结论：
DNA的两条单链是反向平行的。
DNA双螺旋结构模型的构建
01
DNA双螺旋结构模型的构建
01
沃森和克里克搭建的DNA双螺旋结构模型
①A-T与G-C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。
②能够解释A=T、G=C的数量关系。
③模型与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。
沃森和克里克尝构建了将碱基安排在双螺旋的内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。
沃森和克里克搭建的DNA双螺旋结构模型
左一：
威尔金斯
左三：
克里克
右二：
沃森
1953年沃森和克里克撰写的《核酸分子的结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。1962年沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果，共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
你能总结出DNA结构的主要特点吗？
DNA的结构
02
DNA的结构
板书
一、DNA双螺旋结构模型的构建
二、DNA的结构
DNA的结构
02
C
C
T
A
G
G
A
5'
3'
3'
5'
游离的磷酸基团这一端，称作5＇-端
另一端有一个羟基(—OH)，称作3′-端
T
A
T
G
C
G
C
O
CH2
OH
H
磷酸
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫1’-C，与磷酸基团相连的碳叫5’-C。
特点①：DNA是由两条链组成，两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
链数
两条脱氧核苷酸链
方向
反向平行
内侧
碱基对
从双链一端起始，一条：5’端→3’端; 另一条：3’端→5’端
特点②：DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
外侧
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
特点③：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对：A与T配对；G与C配对，这种碱基之间的一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
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。
在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）
A.b≤0.5
B.b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个
D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个
因为A=T,所以T有a个
全部碱基数量：a÷b
G+C的比例=1-2b
因为G=C，所以胞嘧啶数量为:
1/2(1-2b)×(a÷b)=a(1/2b-1)
C
练习与应用
DNA的结构
板书
一、DNA双螺旋结构模型的构建
二、DNA的结构
三. 制作DNA双螺旋结构模型
通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
三. 制作DNA双螺旋结构模型
通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
三. 制作DNA双螺旋结构模型
下课啦！