人教版高中生物必修二第二节-DNA分子的结构(39张ppt)

(共39张PPT)
第三章 第2节
《DNA分子的结构》
（4）能够控制蛋白质的合成
（3）能够进行自我复制
（1）具有相对稳定的分子结构
DNA作为遗传物质应具备什么样的特点？
（2）能储存大量的遗传信息
（5）能产生可遗传变异
DNA的结构又是如何？
面对DNA双螺旋模型的美国生物学家沃森（左）和英国生物物理学家克里克（右）。
一、DNA双螺旋结构模型的构建过程
DNA的基本组成元素有哪些？
C、 H、 O、 N、 P
DNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？
脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸
含氮碱基：A、T、G、C
1、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
复习提问
2、1951年威尔金斯及其同事富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关数据
(1920-1958)
DＮＡ晶体照片
富兰克林1920年生于伦敦，15岁就立志要当科学家，但父亲并不支持她这样做。她早年毕业于剑桥大学，专业是物理化学。1945年，当获得博士学位之后，她前往法国学习X射线衍射技术。她深受法国同事的喜爱，有人评价她 “从来没有见到法语讲的这么好的外国人”。1951年，她回到英国，在伦敦大学国王学院取得了一个职位 。
凋谢的玫瑰
X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。当X射线穿过晶体之后，会形成衍射图样——一种特定的明暗交替的图形。不同的晶体产生不同的衍射图样，仔细分析这种图形人们就能知道组成晶体的原子是如何排列的。富兰克林精于此道，她成功的拍摄了DNA晶体的X射线衍射照片。
问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？
DNA分子呈螺旋结构
DNA分子呈双螺旋结构
3、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想。
4、1952年查哥夫指出：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).
5、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构－脱氧核糖核酸的一个结构模型》
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。
左一： 威尔金斯
左三： 克里克
左五： 沃森
1、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的哪些经验和成果？
（1）英国科学家威尔金斯和富兰克林
（2）奥地利著名生物化学家查哥夫
2、上述资料中涉及到那些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？
主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。
涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；构建模型的方法等等。
现代科学技术中许多成果的取得都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。
要善于利用他人的研究成果和经验；
要善于与他人 交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；
研究小组成员在知识背景上最好是互补的；
对所从事的研究要有兴趣和激情等。
3、沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
A
G
C
T
DNA的基本单位－脱氧核苷酸
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
1、DNA的化学组成
二、DNA分子的结构
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
脱氧核苷酸的种类
腺嘌呤脱氧核苷酸
四种脱氧核苷酸聚合形成脱氧核苷酸链
磷酸二酯键
DNA分子是由 条链组成， 盘旋成 结构。
交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。
碱基通过 连接成碱基对，并遵循
原则。
反向平行
双螺旋
脱氧核糖和磷酸
碱基对
氢键
碱基互补配对
2
3、DNA的双螺旋结构
构成方式
位置
双螺旋外侧
双螺旋内侧
碱基对
主链(骨架)
1）脱氧核糖与磷酸交替排列；
2）两条主链呈反向平行；
3）盘绕成规则的双螺旋。
1）主链上对应碱基以氢键连结成对；
2）碱基互补配对（A— T，G— C）




DNA的组成和结构可用五四三二一表示
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸
三种物质：
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长链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
DNA分子的平面结构
氢键
DNA分子是如何维系它的结构稳定性？
①碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；
②碱基对之间的相互作用力
研究表明：DNA结构的稳
定性与四种碱基的含量有
关：G和C的含量越多，
DNA的结构就越稳定。
同学们知道是由于什么原因吗？
G与C形成三个氢键，A与T只形成两
个氢键。氢键越多，结合力越强。
4、DNA的特性
1）多样性
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。请同学们计算DNA分子有多少种？
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。
44000 种
2）特异性
特定的DNA分子中碱基对都有特定排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性。
3) 稳定性
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。具有规则的双螺旋结构
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。
则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
例题2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？

2.5 1 ;
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
A＋T=54% G+C=46%
化学组成单位
双螺旋结构
基本单位——脱氧核苷酸
种类
四种
主要特点
碱基互补配对原则
DNA分子的多样性、特异性和稳定性
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。
碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同
DNA的结构
DNA双螺旋结构的构建
1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
2、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____
3、 DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____
20%
60个
29%
练习：
5.已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m 时,求:
(1)在另一互补链中这一比例是多少?
1/m
(2) 这个比例关系在整个分子中又是多少?
1
(3)在另一互补链中这一比例是多少?
n
(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?
n
当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n 时,求:
6:从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )
Ａ、26%　　　 Ｂ、24% 　 Ｃ、14% Ｄ、11%　
A
基础知识简答
1、沃森和克里克于 年提出了著名的 模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。
2、DNA又称 ，组成它的基本单位是
（由一分子 、一分子 、一分子 组成）。组成DNA的碱基共有 种（符号表示为 ），脱氧核苷共有 种（名称是① 、② 、
③ 、④ ）。
1953
DNA双螺旋
各种功能
脱氧核糖核酸
脱氧核苷酸
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
4
A T G C
4
胞嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
4、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
有关DNA中的碱基计算
1、与DNA结构有关的碱基计算
（A+G）/（T+C）=
（A+C）/（T+G）=
1
1
①
（A+G）/（A+T+G+C）=
1/2
②
（A1+T1）/（A2+T2）=
（G1+C1）/（G2+C2）=
（A1+G1）/（T1+C1）= a，
则（A2+G2）/（T2+C2）=
1
1
1 / a
③
④
（A+T）/（A+T+G+C）=a，
则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=
a
⑤
1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
同理：
3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
4、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？
38%