(共42张PPT)
第2节 DNA的结构
第3章 基因的本质
人教版(2019)·生物学·必修2
01
DNA双螺旋结构模型的构建
02
目录
03
DNA的结构特性
04
03
练习与应用
03
DNA分子中碱基数目的相关计算规律
01
DNA双螺旋结构模型的构建
结构
功能
1.为什么通过DNA比对技术就能找到犯罪嫌疑人？
DNA
多样性
特异性
DNA比对技术是一种在生物学和生物信息学领域中常用的技术，它可以用比较两个或多个DNA序列的相似性和差异性。
利用DNA比对技术
寻找罪犯(视频)
课堂导入
讨论：
构建脱氧核苷酸单体
史料1 科学家 研究结果
莱文和琼斯(美) DNA由6种小分子组成:脱氧核糖、磷酸和4种含氮碱基(A、G、T、C)。
(1) DNA的基本单位是什么？
脱氧核苷酸
脱氧核糖、磷酸、含氮碱基
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
含氮碱基
磷酸
5
1
2
3
4
(2) DNA是由什么组成的？
脱氧核苷酸分子结构图
脱氧核糖
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
【探究活动1】阅读史料，完成任务。
讨论：
脱氧核苷酸是如何形成DNA？
小组任务1：自主构建4种脱氧核苷酸模型
(1) 脱氧核苷酸是如何连接成一条脱氧核苷酸长链？
１个脱氧核苷酸的3号C上的羟基与另一个脱氧核苷酸5号C上的磷酸基团形成磷酸二酯键连接形成。
史料2 科学家 研究结果
化学家托德(英) 相邻的1个脱氧核苷酸的3号C上的羟基与另一个脱氧核苷酸5号C上的磷酸基团通过聚合反应形成磷酸二酯键连接起来。
磷酸二酯键位置示意图
构建脱氧核苷酸长链模型
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
【探究活动2】阅读史料，完成任务。
讨论：
OH
p
=
O
O
O
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
3',5'-磷酸二酯键
小组任务2：利用脱氧核苷酸模型，构建一条脱氧核苷酸单链模型
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
DNA仅仅是由一条单链构成？
构建脱氧核苷酸长链模型
史料3：1952年5月,英国物理学家威尔金斯和其同事富兰克林利用X射线晶体衍射技术获得了一张清晰的十字B型DNA的照片(如图1)。
图1 DNA衍射图谱
威尔金斯 富兰克林
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
构建脱氧核苷酸长链模型
克里克 和 沃森
双螺旋
三螺旋
都被
否定
DNA呈现
螺旋结构
构建脱氧核苷酸长链模型
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
双螺旋
三螺旋
三螺旋
②磷酸和脱氧核糖排列在外侧，碱基排列在内部。
①相同碱基进行配对。
构建脱氧核苷酸长链模型
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
模型共同点
史料4 科学家 研究结果
富兰 克林 利用2链和3链的DNA模型推测DNA的含水量，将其与DNA分子的实际含水量相比，2链螺旋结构模型中DNA含水量的理论值与实际测定数值相符，而3链螺旋结构模型不相符。
构建DNA双链平面模型
(1) 根据富兰克林的研究结果可知，DNA是由 条链组成的。
2
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
【探究活动3】阅读史料，完成任务。
讨论：
(2)这2条DNA单链是通过何种方式连接形成一个完整的DNA分子？
史料5: 查哥夫(奥地利)对多种生物DNA做了碱基含量分析如表1。
表 1 不同生物来源的 DNA 碱基含量
物种 A G T C
人 19.9 30.9 19.8 29.4
小麦 23.8 25.6 24.6 26.0
洋葱 18.4 31.8 18.2 31.3
(1) 根据表1，可以推断出这四种含氮碱基之间有什么关系？
A含量:T含量接近1:1；G含量:C 含量接近1:1。
总的嘌呤含量与总的嘧啶含量相等，即 A+G＝T+C。
构建DNA双链平面模型
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
【探究活动3】阅读史料，完成任务。
讨论：
查哥夫
查哥夫法则
A=T, G=C
克里克 和 沃森
研究发现
A与T进行互补配对，C与G进行互补配对
A
T
C
G
两个氢键
三个氢键
美国化学家多诺林( J． Donohune)
碱基之间通过形成氢键连接
碱基之间一一对应的关系
碱基互补配对原则
A+G＝T+C。
氢键数目越多，耐热性就越强，结构越稳定。
构建DNA双链平面模型
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
史料6：威尔逊发现细胞中的DNA位于液体环境中， DNA分子中脱氧核糖与磷酸基团具有亲水性 ， 而碱基具有疏水性。
(1)根据史料5，DNA分子的组成成分在排布上有何特点？
①脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
②碱基排列在内侧。
构建DNA双链平面模型
小组任务3：继续修正、完善DNA模型。
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
讨论：
DNA双螺旋结构模型
克里克 和 沃森
DNA双螺旋
结构模型
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
5'
3'
探究新知
一、 DNA双螺旋结构模型的构建
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趣味互动演示——DNA双螺旋结构
02
DNA的结构特性
DNA的结构特性
(1)两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架。
(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
稳定性
特异性
多样性
探究新知
二、 DNA的结构特性
稳定性
特异性
多样性
碱基对的数量不同、
排列顺序的千变万化。
DNA的结构特性
探究新知
二、 DNA的结构特性
稳定性
特异性
多样性
每个DNA分子中碱基对的
特定排列顺序。
DNA的结构特性
探究新知
二、 DNA的结构特性
03
DNA分子中碱基数目的相关计算规律
探究新知
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
规律一：氢键数目
已知：A与T之间形成两个氢键，C与G之间形成三个氢键。
例1：一个DNA分子有100个碱基对，其中A=24个，该DNA分子中含有_____个氢键。
10个碱基对共有200个碱基
A=24
DNA分子中含有氢键数=24X2+76X3=276
G+C= 152
A+T= 48
T=A=24
G=C= 76
根据碱基互补配对原则
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。
(1)A1＋A2＝_______；G1＋G2＝_______。
即：双链中A＝ ，G＝ ，A＋G＝ ＝ ＝ ＝T＋C。
探究新知
规律二：碱基的数量关系
T1＋T2
C1＋C2
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
规律1：双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
探究新知
规律一：碱基的数量关系
规律1：双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
例1：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占_______。
由题意可知，在双链DNA中，A+G= 50%
A = 18%
G = 50%-A=32%
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
探究新知
二、 DNA的结构
规律一：碱基的数量关系
(2)A1＋T1＝_______；G1＋C1＝_______。
规律2：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，简记为“补则等”。
A2＋T2
G2＋C2
探究新知
规律一：碱基的数量关系
规律2：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，简记为“补则等”。
例2：某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，其中一条链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是____。
由题可知，双链DNA:A +T=44%
双链DNA：G+C=56%
在1条链中:G+C=56%
在1条链中G=21%
在1条链中
C=56%-G
=35%
在另一链中G=C=35%
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
根据碱基互补配对原则可知：A1=T2 ， A2=T1，G1 = C2 ， G2 =C1。
在DNA双链中： A = T ， G = C。
探究新知
规律一：碱基的数量关系
规律3：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
A1+G1
T1+C1
= b
若
A2+G2
T2+C2
=？
A+G
T+C
=？
1/b
1
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
探究新知
规律一：碱基的数量关系
规律3：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
例3：DNA的一个单链中（A+C）/（G+T）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是_____、_____。
由题可知，在DNA的一个单链中（A+C）/（G+T）=0.4
在DNA的另一个单链中
（A+C）/（G+T）=2.5
在DNA的双链中
（A+C）/（G+T）=1
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
探究新知
规律一：碱基的数量关系
推理4：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
已知：N1=N2=1/2N
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
探究新知
第一步
第二步
第三步
搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
归纳：巧解DNA分子中有关碱基比例计算—“三步曲”
三、DNA分子中碱基数目的相关计算规律
DNA结构
DNA双螺旋结构模型制作
DNA结构特性
①稳定性
②特异性
③多样性
DNA主要特点
两条链、反向平行
外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接
内侧：互补的碱基通过氢键连接
课堂小结
DNA分子中碱基数目的相关计算规律
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趣味互动游戏——DNA的结构
04
练习与应用
练习与应用
1．关于 DNA 和 RNA 的叙述，正确的是（ ）
A．核酸包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸两类
B．烟草花叶病毒中有 5 种含氮碱基，5 种核苷酸
C．烟草中共有 4 种含氮碱基，4 种核苷酸
D．若某种核酸含有 U，则该核酸一般由一条链组成
D
脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
4种含氮碱基(A、U、C、G)和4种核糖核苷酸
5种碱基(A、T、C、G、U)和8种核苷酸
练习与应用
2．DNA 指纹技术利用遗传信息的特异性，在现代刑侦工作中发挥了重要作用，下列叙述正确的是（ ）
A．细胞中的DNA通常是由脱氧核苷酸连接而成的1条长链分子
B．不同生物的DNA分子中，碱基的种类和数目均存在明显差异
C．DNA指纹技术的原理体现在不同DNA 分子的脱氧核苷酸排列顺序不同
D．办案人员身体疲惫时服用核酸类保健口服液，可对自身基因进行有效修复
两条脱氧核苷酸链组成的双螺旋结构
无差异
核酸在消化道内被分解为核苷酸，用于核苷酸合成，但无法直接参与基因修复
C
练习与应用
3．如图为DNA分子片段的平面结构模式图，1~4是组成DNA分子的物质，相关叙述错误的是（ ）
A．图中1是磷酸
B．图中2是核糖
C．图中3、4构成了碱基对
D．3、4含量高的DNA分子其稳定性较高
脱氧核糖
B
练习与应用
4．某小组在进行DNA模型搭建时，准备了代表碱基A、C、T、G、U的纸片15、12、11、13、14个，其它材料足量。已知1bp=1碱基对，该小组搭建的双链DNA模型最长为（ ）
A．23bp B．26bp C．46bp D．52bp
DNA中含有A、C、T、G四种碱基，其中A和T配对，最多11对A-T，G和C配对，最多12对G-C，共最多23对碱基对，已知1bp=1碱基对，该小组搭建的双链DNA模型最长为23bp。
A
练习与应用
5．核酸是以化合物b为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的结构和重要的生物学功能。化合物b的结构组成如图所示，下列有关叙述正确的是（ ）
A．组成化合物b的元素有C、H、O、N、P五种，其中a属于不能水解的糖，是生物体内的能源物质
B．若a为核糖，m为尿嘧啶，则由b组成的核酸主要分布在细胞核中
C．大肠杆菌体内含的化合物m共有5种
D．烟草叶肉细胞、烟草花叶病毒的遗传物质所具有的碱基和核苷酸的种类数依次是5、4和8、4
C
C
a 为五碳糖(核糖或脱氧核糖)，是构成核酸的成分，不是能源物质
b为RNA，主要分布在细胞质
均是4、4
练习与应用
6．某同学在准备了足够的材料制作成DNA双螺旋结构模型，下列关于模型叙述正确的是（ ）
A．嘌呤碱基与嘧啶碱基之间都连接2个氢键
B．每个脱氧核糖上都应连接2个磷酸
C．应在脱氧核糖上连接磷酸和碱基
D．碱基和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧
3
位于中间的脱氧核糖同时连接1个上游磷酸和1个下游磷酸，连接2个磷酸，但链两端的脱氧核糖仅连接1个磷酸
磷酸
C
练习与应用
7．检测某双链DNA分子得知碱基A的数目为x，其所占比例为y，以下推断正确的是（ ）
A．鸟嘌呤的数目为x（0.5y-1）
B．嘌呤数与嘧啶数之比为y/（1-y）
C．胸腺嘧啶的比例为
D．氢键的数目为3x/2y —x
(x/y-2x)÷2=x（0.5/y-1）
双链DNA分子中嘌呤与嘧啶相等，二者比例是1
A=T=y
D
练习与应用
8．刑侦人员将获得的DNA样品用合适的酶切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，形成DNA指纹图，下列说法错误的是（ ）
A．人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中
B．依据图中的结果，怀疑对象1最可能是罪犯
C．DNA指纹技术依据的是DNA分子具有多样性
D．DNA指纹技术还可用于亲子鉴定和死者遗骸的鉴定
特异性
C
作业
完成配套作业
人教版(2019)·生物学·必修2
