人教版 必修二第三章第2节 DNA分子的结构（共22张PPT）

(共22张PPT)


必修2 第三章 第2节

DNA分子的结构
你认识图中的雕塑吗？
DNA雕塑
研究证明，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
生物类型 核酸种类 遗传物质 实 例
细胞结构的生物 真核生物
原核生物
无细胞结构的生物 DNA病毒
RNA病毒
DNA
DNA
和RNA
DNA
DNA
RNA
RNA
动植物、真菌
细菌、蓝藻
噬菌体
烟草花叶病毒等
知识回顾
资料1： 20世纪30年代，生化学家分析了DNA的分子构成，发现它由4种脱氧核苷酸分子聚合而成，每种脱氧核苷酸有一个特定的碱基，4种碱基有不同的大小。两种较大，两种较小。
任务1：据下图构建脱氧核苷酸的模式图。
脱氧
核糖
G
C
G
C

嘌
呤

嘧
啶
一、脱氧核苷酸的组成
解读一：DNA双螺旋结构模型的构建
C1
C2
C3
C4
C5
C
G
解读一：DNA双螺旋结构模型的构建
资料2： 20世纪50年代，英国化学家托德提出核苷酸的化学连接方式。他认为核苷酸酸时通过磷酸二酯键（脱氧核糖核苷酸种的碳原子与相邻核苷酸的磷酸发生反应生成的化学键）连接的。
任务2：将下图4个脱氧核苷酸连接成一条链。
二、脱氧核苷酸的连接方式
G
C
C1
C2
C3
C4
C5
C1
C2
C3
C4
C5
磷酸二酯键
知识回顾
资料3： 1951年春天，威尔金斯获得了DNA的X射线衍射图谱，测量分析后，发现DNA分子缠绕在一起，像一个圆筒，直径2nm，沿分子长度反向每隔0.3nm~0.4nm有一个很强的衍射，如果把这些很强的衍射区分离出后，沿长度方向是中空的。
物理学家出身的克里克意识到DNA可能是一种螺旋结构，但不确定是双螺旋、三螺旋还是多螺旋。
三、DNA分子的螺旋结构
解读一：DNA双螺旋结构模型的构建
知识回顾
资料4： 1952年5月，富兰克林利用X射线结晶技术获得了有史以来最清晰的DNA分子照片，并 运用数学公式对照片进行分析，计算出一些有关DNA结构的准确数值。根据富兰克林的新X射线照片和数据，沃森和克里克提出双螺旋结构的设想，并将 脱氧核糖和磷酸组成的骨架放在螺旋的外面，碱基对放在螺旋的里面。在这个模型中，他们将相同的碱基进行配对，即A与A，T与T配对。
四、DNA分子的双螺旋结构
解读一：DNA双螺旋结构模型的构建
C
G
G
C
这种配对方式违反了化学规律。

知识回顾
资料5：1950年，生物化学家查哥夫报道了他对来自人、猪、牛、羊、细菌和酵母菌等不同生物的DNA分析结果 ：虽然在不同生物的DNA之间，4种核苷酸的数量和相对比例很不同，但无论在哪种物质的DNA中，都有A=T和G=C。1952年春天，他访问了卡文迪实验室时，向克里克详细解释了这一规律。同年，化学家格里菲思通过计算表明,DNAd 4种核苷酸中，A必须与T成键，G必须与C成键。
同时，沃森了解到：A-T和G-C配对时靠氢键维系的，A和T之间有两个氢键，G和C之间有三个氢键。
五、DNA分子中碱基互补配对原则
解读一：DNA双螺旋结构模型的构建
T
G
C
碱基对

氢键
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、G只和C配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基会补配对原则。
知识回顾
资料6：1953年3月7日，沃森和克里克构建出新的DNA模型，在这个模型中，DNA分子是一个双螺旋结构，螺旋内部的碱基之间通过氢键连接成碱基对，磷酸在外侧。
六、DNA双螺旋结构模型的构建
解读一：DNA双螺旋结构模型的构建
沃森、克里克和威尔金斯因发现DNA的双螺旋而荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖。
解读二：DNA分子的结构
DNA分子的结构模式图
观察DNA分子的结构模式图，思考下列问题并总结DNA双螺旋结构的主要特点：
(1)DNA是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子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。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基对由一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。
（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎么样立体结构？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？
（3）DNA的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
一、DNA分子双螺旋结构的主要特点
二、DNA分子的特性
稳定性
特异性
460
1.DNA分子双螺旋结构；碱基互补配对配对以及氢键形成的方式不变。
2.每种生物的DNA分子都有特定的碱基对数目和排列顺序。
3.例如：由120个碱基组成的DNA分子片段，因碱基对组成和序列不同携带不同的遗传信息，试求其碱基对的排列种类最多可达多少种？
解读二：DNA分子的结构
多样性
n个碱基对→4n
解读三：双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
例： 已知1个DNA分子中由4000个碱基对，其中胞嘧啶由2200个，求这个DNA分子中含有的鸟嘌呤、腺嘌呤、胸腺嘧啶数目分别是多少？
规律1：DNA分子中，互补碱基两两相等.
即A＝T，C＝G，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
解析： G＝C=2200
A+T=8000-（G+C）=8000-4400=3600
A=T=1800

一、DNA分子中，互补碱基之间的数量关系
解读三：双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
例；已知1个DNA分子中A+G=100，其中胞嘧啶40个，求这个DNA分子中含有的鸟嘌呤、腺嘌呤、胸腺嘧啶数目分别是多少？
规律2：DNA分子中，任意两个非互补的碱基之和恒等，即(A＋G)＝(T＋C)＝(A＋C)＝(T＋G)；
并且任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50%，
即(A＋G)%＝(T＋C)%＝(A＋C)%＝(T＋G)%＝50%。
解析：DNA分子中，由A+G=100，可知T+C=100 T=100-C=100-40=60=A
G=C=40

二、DNA分子中，非互补碱基之和的数量关系
解读三：双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
三、DNA分子中，任意两个非互补碱基之和的比值关系
例：一条链上：A＋C/T＋G＝a
其互补链上：A＋C/T＋G＝
双链中：A＋C/T＋G＝
1/a
1
规律3：DNA分子中，任意两个非互补碱基之和的比值关系：一条链与互补链互为倒数，双链中为1。
思考：不同DNA分子中，任意两个非互补碱基之和的比值，即A＋C/T＋G＝都是1吗？
是，因为DNA分子中A＝T，C＝G
解读三：双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
四、DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值关系
b
规律4：DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值：一条链与互补链以及双链中皆相等。
例：一条链上：A＋T/C＋G＝b
其互补链上：A＋T/C＋G＝
双链中：A＋T/C＋G＝
b
思考：不同DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值，即A＋T/C＋G＝都是b吗？
不是，因为DNA具有特性性。
课堂小结：
一、DNA的结构和组成
尝试用“五、四、三、二、一”来总结。
五种元素：C、H、O、P、N
四种碱基：A、T、G、C
三种一分子：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种螺旋：规则的双螺旋结构
课堂小结：
二、DNA的结构特点和特性
1.DNA的空间结构：
规则的双螺旋结构
两条脱氧核苷酸链反向平行
磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧；碱基排列在内侧。
A与T，G与C配对原则
2.DNA分子的特性：
稳定性、特异性、多样性。

1.共性：
A/T、G/C、A＋G/T＋C或A＋C/T＋G在不同双链DNA分子中无特异性(均相同)。
2.特异性：
A＋T/G＋C在不同DNA中可不相同。
3.即使两个DNA分子中(A＋T)与(G＋C)的数量相同，其碱基对排列顺序也可能是不同的，只有同1个DNA分子复制得到的子代之间才会拥有种类、数量、排列顺序均相同的碱基对。
课堂小结：DNA分子的共性和特异性
课堂练习：
1.下面是DNA分子的结构模式图，说出图中1-10的名称。
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
课堂练习：
2．下图表示生物体内核酸的基本组成单位—核苷酸的模式图，下列说法正确的是(　　)




A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点是③
B．如果要构成三磷酸腺苷，必须在②上加上2个磷酸基团
C．人体内的③有5种，②有2种
D．③在细胞核内共有4种
C
课堂练习：
3．在DNA分子中，碱基A与T通过两个氢键形成碱基对，G与C通过两个氢键形成碱基对。有一个DNA分子含有1000个脱氧核苷酸，共有1200个氢键，则该DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸多少个( )
A.150个 B.200个 C.300个 D.不确定
B
课堂练习：
4.某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子（ ）
A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7
B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n)，则G的个数为pm/2n－p
C．碱基排列方式共有4200种
D．含有4个游离的磷酸
B
课堂练习：
5.经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是 (　　)
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1－y)
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是[x(1－2y)]/y

D