人教版高中生物必修2 3．2《DNA分子的结构》课件 （共51张PPT）

(共51张PPT)
3.2 DNA分子的结构
第一课时
DNA雕塑——作为高科技的标志！
1．英格兰: 生命中心
英国纽卡斯尔国际生命中心，由Charles Jencks设计，于2000年建成。这个DNA螺旋设计的目的，是为了纪念DNA双螺旋结构的发现者James Watson。
2．新加坡: 螺旋桥
这座螺旋桥叫Helix Bridge，桥两头连接码头中心和滨南，桥身由一种方向相反的双螺旋结构支撑，事实上，这与DNA双螺旋结构如出一辙。设计者将这条巨型DNA链内部置有彩灯，彩灯呈现出不同的字母形状，分别为C、G、A和T，意味着它们分别为组成DNA片段的四种脱氧核糖核酸，依次为胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶。大桥于2010年向公众开放。
在爱尔兰国家植物园里，景观设计师和雕塑家在公园一角设计出几个DNA雕塑来，暗示着“生命是什么?”的意义。当然，除了DNA雕塑外，还有RNA单链以及蛋白质和其他生命大分子。DNA双螺旋结构的发现与James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins三人共同努力密不可分，但是他们是受到Erwin Schr?dinger于1943年出版的一本书密不可分，这本书的名字就叫做What Is Life? 雕塑是为了纪念DNA发现60周年进行设计的，去年向公众开放。
3．爱尔兰: 生命是什么?
4．西班牙: 彩色琉璃DNA
这个15米高的，由钢和彩色琉璃构建而成的DNA雕塑，位于西班牙瓦伦西亚费利佩王储科学博物馆（ Prince Felipe Science Museum）的一楼。
5．中国: 螺旋雕塑
这个雕塑位于中国北京中科院生物物理研究所内。该所里有各种各样的主题雕塑。其中具有代表的是一个蛋白质和螺旋结构组成的雕塑。
6．新西兰: 莫里斯?威尔金斯纪念碑
这块石头纪念碑矗立在新西兰一个叫Pongaroa（旁加亚）的地方，它是新西兰物理学家和生物学家莫里斯?威尔金斯的家乡，威尔金斯曾与罗莎琳德?富兰克林（Rosalind Franklin）一同研究DNA结构。
去年，俄罗斯新西伯利亚细胞学和遗传学研究所（The Institute of Cytology and Genetics）为纪念生物学研究的无名英雄——实验鼠，建立一个纪念碑。该雕塑由艺术家Andrew Kharkevich设计而成，描绘了一只鼠科学家正在编织一个DNA链。
7．俄罗斯: 实验鼠纪念碑
8．美国: DNA结构
这个DNA雕塑在1992年，在加州大学伯克利分校的劳伦斯科学厅进行安装。由Michael Jantzen进行设计，从远处来看，它看起来像一辆自行车架，但实际上，它是儿童攀爬的艺术格子梯。
1953年，美国科学家沃森（J．D.Watson，1928—）和英国物理学家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
早凋的“科学玫瑰” －－富兰克林（R.E.Franklin）
她和同事威尔金斯
在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DＮＡ晶体照片，为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。
但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。
(英，R.E.Franklin, 1920－1958）
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。
DNA的X射线衍射图
富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图
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
两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？
尝试多种不同的双螺旋结构
模型构建中最大的问题——两条链的连接——即碱基是如何配对的。
DNA的空间结构
一、DNA分子的结构
１、DNA的化学组成
脱氧核糖核酸
C 、H、 O 、N 、P
脱氧核苷酸
①　DNA的基本单位－脱氧核苷酸
腺嘌呤
鸟嘌呤
（A）
（G）
胸腺嘧啶
胞嘧啶
（T）
（C）
脱氧核苷酸的组成成分:
1’
2’
3’
4’
5’
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
腺嘌呤脱氧核苷酸
②　脱氧核苷酸的种类：
思考与讨论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？
③　多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链
④二条脱氧核苷酸链组成一个ＤＮＡ分子
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
2.DNA双螺旋结构的主要特点
①由2条链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构；
DNA平面结构
5’
5’
3’
3’
构成方式
磷酸二酯键
磷酸二酯键
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
磷酸、脱氧核糖交替连接—— 构成基本骨架 “扶手”
②外侧：
A
A
A
G
G
C
C
A
DNA平面结构
碱基 “阶梯”
③内侧:
2条链上的碱基通过______连接成碱基对，并遵求碱基互补配对原则。
※碱基互补配对原则
A = T / G ≡ C
氢键
氢键越多越稳定，即C、G对越多该DNA分子越稳定。
DNA分子结构的特点总结
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
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
你注意到了吗？
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。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
二.DNA分子的结构特性
1）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
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？
2）特异性
碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的
特异性。
3) 稳定性
1.磷酸和脱氧核糖交替的基本骨架；
2.碱基互补配对方式固定不变。
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：
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。
DNA的结构
DNA双螺旋结构的构建
返回
(碱基互补配对原则)
１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
１、
２、
３、
４、
５、
６、
７、
８、
９、
１０、
【课堂反馈】
1．下面是DNA的分子的结构模式图，说出图中1－10的名称。
2．已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ）
A．4000个和900个 B．4000个和l800个
C．8000个和1800个
D．8000个和3600个
C
第二课时
思考
X链 10A—30G—30C--20T
Y链 ？T—？C—？G--？A
？ X链（A+G）/（T+C）=？
？ Y链（A+G）/（T+C）=？
？ DNA中（A+G）/（T+C）=？
？ X链（A+T）/（G+C）=？
？ Y链（A+T）/（G+C）=？
？ DNA中（A+T）/（G+C）=？
10
30
30
20
4/5
5/4
1
1/2
1/2
1/2
你能从上述结果中总结出什么规律吗？
成倒数关系
比值相等
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
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
27%
例2．已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ）
A．4000个和900个 B．4000个和l800个
C．8000个和1800个
D．8000个和3600个
C
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。(互补碱基之和的比值)
即，若：A+T=整个DNA的n%， G+C=整个DNA的m%
则：A1+T1=1链的n%，G1+C1=1链的m%
A2+T2=2链的n%，G2+C2=2链的m%
例题2、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%
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。（不互补的碱基之和的比值）
例题3、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 ;
例4：某双链DNA分子中，A占整个DNA碱基总数的27%，其中一条链上A占该链碱基总数的22%。求另一条链上A占其所在链碱基总数的百分含量。
4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半
32%
A+G+T+C
A+G+T+C
A+C
T+C
T+G
A+G
恒等
一半
有关DNA中的碱基计算
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%
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？
若DNA的一个单链中，A+T/G+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 ;
0.4 0.4
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。
解析一：
设DNA分子碱基总数为100.
已知：A+T=54，则G+C=46
所以，G1+C 1 =G 2 +C 2 =23
所以, C 2=G 1=11
则: G 2=23–11=12
解析二:
因为 G2=C1
24%
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%
4、（2000上海）由120个碱基组成的DNA分子片段，
可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同
的遗传信息，其种类数最多可达 （ ）
A、4120 B、1204 C、460 D、604
C
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
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
当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)= n 时,求:
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
3、 DNA的双螺旋结构是由 平行的 长链 而成，
排在外侧的 和 交替连接构成基本骨架，通过 连
接起来的 排列在内侧。碱基对的组成规律是 与 配
对， （A）一定与 （T）配对， （G）
一定与 （C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫
做 原则。
4、 DNA的碱基只有 种，碱基对只有 种，而分子结构具
有 性，这完全是碱基对的 千变万化的结果。
两条
脱氧核糖核酸
盘旋
脱氧核糖
磷酸
氢键
碱基对
嘌呤
嘧啶
腺嘌呤
胸腺嘧啶
鸟嘌呤
胞嘧啶
碱基互补配对
4
两
多样
排列次序
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