高中生物人教版必修2 第三章 基因的本质 第2节 DNA分子的结构 (48张PPT)

(共48张PPT)
DNA分子的结构
新课导入
我们经过学习，已经知道DNA是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么，DNA为什么能起遗传作用呢？
第2节 DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
二、DNA分子的结构
教学目标
知识目标
1.了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。
2.理解DNA分子的结构特点 。
能力目标
1.通过学习DNA分子的结构，培养学生的空间想象能力。
　　2.通过制作DNA双螺旋结构模型，培养学生的创新能力和动手操作能力。
　　3.通过探索求知、制作模型、讨论交流激发学生的独立思考、主动获取新知识的能力。
情感态度与价值观目标
通过DNA结构的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
重点
难点
教学重难点
DNA双螺旋结构模型的构建过程和DNA分子的结构特点 。
DNA分子的立体结构特点。
一、DNA模型建构
(一)DNA的化学组成
1.组成DNA分子的化学元素
C、H、O、N、P
2.DNA分子的基本单位
碱 基


A
T
C
磷酸

脱氧
核糖
脱氧核苷酸简图
G
脱氧核苷酸的种类




A

腺嘌呤脱氧核苷酸




鸟嘌呤脱氧核苷酸
G




C
胞嘧啶脱氧核苷酸





T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸


（1）组成DNA的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？
DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧核糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成 。
（2）组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？
想一想
组成DNA的碱基有四种：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；脱氧核苷酸有四种：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
（二） DNA模型建构
资料2：
20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
资料3：
DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。
资料1：
20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。
1943年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因。

资料4：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱。
富兰克林
威尔金斯
DNA的X射线衍射图谱
资料5：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：
（1）腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。
（2）同种生物体细胞中DNA的含量是相同的，不同种生物的碱基含量是不同的。
显微镜拍到的DNA照片
资料6：
交缠在一起的螺旋结构
从图上可辨认出DNA是由两条链
根据一些科学家的经验和成果,沃森和克里克完成了DNA双螺旋模型的构建。
沃森（左） 克里克（右）
DNA分子双螺旋结构模型
讨论1：
1.沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？
2.沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？
3.沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？
二、DNA分子的结构
（一）DNA的空间结构

DNA的结构模式图

从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构
































































































A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T








C












磷酸
脱氧核糖
含氮碱基



放大后的DNA结构图
碱基对
另一碱基对
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、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。

A

T




G
C



氢键









DNA双链
（二）DNA的平面结构

A

G

C

T

A

G

C

T
























P

脱氧
核糖

P

P

P









脱氧
核糖

脱氧
核糖

脱氧
核糖





脱氧
核糖



P










脱氧
核糖
脱氧
核糖
脱氧
核糖
P
P
P
（三）DNA立体结构
DNA立体结构图
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
（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；碱基在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。
（四）DNA分子的结构特点
思考
碱基对的排列顺序不同
碱基对的排列顺序中
DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿?
比较不同的DNA有什么不同？
A.两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。
B.长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。
（五）DNA双链的特点
（六）DNA分子的特性
①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。
一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。
②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。
③稳定性 ：DNA分子当中的脱氧核糖和磷酸交替排列稳定不变；碱基互补配对原则稳定不变;相应的碱基之间通过氢键构成碱基对。
讨论2：
1.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构
2.DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？
3.DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位
三、构建DNA分子的结构模型
1.取一个硬塑方框，在硬塑方框一侧的两端各拴上一条长0.5 m的细铁丝。
2.将一个剪好的球形塑料片（代表磷酸）和一个长方形塑料片（4种不同颜色的长方形塑料片分别代表4种不同的碱基），分别用订书钉连接在一个剪好的五边形塑料片（代表脱氧核糖）上。用同样的方法制作一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。
3.将若干个制成的脱氧核苷酸模型，按照一定的碱基顺序依次穿在一条长细铁丝上，这样就制作好了一条DNA链。按同样方法制作好DNA的另一条链（注意碱基的顺序及脱氧核苷酸的方向），用订书钉将两条链之间的互补碱基连接好。
4.将两条铁丝的末端分别拴到另一个硬塑方框一侧的两端，并在所制模型的背侧用两根较粗的铁丝加固。双手分别提起硬塑方框，拉直双链，旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
你注意到了吗？
1.DNA的化学组成
2.DNA的空间结构及碱基互补配对原则
课堂小结
科学家将DNA水解后得到四种脱氧核糖核苷酸；再将脱氧核糖核苷酸水解分别得到了磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基（A、T、C、G）。
①DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成双螺旋结构；
②外侧：磷酸和脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架；
③内侧：两条链之间的对应碱基通过氢键连接起来。
①稳定性：DNA分子当中的脱氧核糖和磷酸交替排列稳定不变；碱基互补配对原则稳定不变;相应的碱基之间通过氢键构成碱基对。
3.DNA的结构特点
②多样性：每个DNA分子中的脱氧核糖核苷酸的数目不同，碱基对的排列顺
序各异。
③特异性：每个DNA分子都有自己特定的碱基排列顺序，各种生物的DNA分
子，其碱基排列顺序各不相同。
针对练习
1、有关DNA分子结构的叙述，正确的是（多选）（ ）
A. DNA分子由4种脱氧核苷酸组成
B. DNA单链上相邻碱基以氢键连接
C. 碱基与磷基相连接
D. 磷酸与脱核糖交替连接构成DNA 链的基本骨架
AD
解析：DNA分子是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的脱氧核苷酸链。所以A正确。DNA分子双螺旋结构的外侧，两条长链上的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序稳定不变；内侧两条长链上的碱基通过氢键，按照碱基互补配对原则严格配对。由此可见选项BC错误，故选AD。
2、某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A.330 B.660
C.990 D.1320
解析：在DNA中A与T碱基互补配对，G与C碱基互补配对，因此双链中的A+T占34%，G+C=66%,G=C=33%,DNA是半保留复制，复制两次，实际上相当于合成3个新的DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为：500*2*3*33%=990.
C
3、DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U-A、A-T、G-C、C-G，推测“P”可能是（ ）
A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶
解析：因为DNA的复制是半保留复制，由正常的子代DNA分子中的G-C、C-G就可以得知，第一代子代DNA分子中也是C-G，以此类推，亲代中也这样，所以发生突变的就是C或G。
D
1.在DNA分子双螺旋结构中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品,根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是 ( )
A.含胸腺嘧啶32%的样品　
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品　　　　　　　
D.含胞嘧啶15%的样品
课堂练习
B
2.已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒,要确定其核酸属于上述那一种类型,应该 ( )
A.分析碱基类型,确定碱基比率
B.分析碱基类型,分析核糖类型
C.分析蛋白质的氨基酸组成,分析碱基类型
D.分析蛋白质的氨基酸组成,分析核糖类型
A
3.某生物细胞DNA分子的碱中，腺嘌呤 的分子数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占
（ ）
A.11％ B.22％
C.28％ D.44％
C
4.根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是
（ ）
C