(共19张PPT)
核酸的分子结构
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。
你知道DNA模型的构建过程吗？DNA的结构有哪些主要特点呢？
一、DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子
资料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糖核苷酸。
碱基
脱氧
核糖
磷酸
基团
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
四种脱氧核糖核苷酸
脱氧核苷酸如何形成DNA分子呢？
……
磷酸二酯键
资料2：1951年，波林（1954年诺贝尔
化学奖得主），发现蛋白质的长链结构。
由此启发：DNA是由许多个______________
连接而成的________。
脱氧核糖核苷酸
长链
一条脱氧核糖核苷酸链
资料3：1951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，表明DNA分子呈螺旋状结构。
富兰克林及其拍摄的DNA衍射图谱
威尔金斯
沃森和克里克尝试了不同的结构模型
×
单链螺旋结构模型
三链螺旋结构模型
双链螺旋结构模型
×
×
资料4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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）。
查哥夫
资料五：1953年，美国的沃森和英国的克里克以威尔金斯和富兰克林的DNA晶体X射线衍射图谱以及查哥夫的当量定律为基础，在《nature》上发表了论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》，引起极大的轰动。
反向平行方式盘旋成双螺旋结构
DNA的结构
1.DNA由两条具有方向性的多核苷酸链组成，两条多核苷酸链反向平行；
2.DNA中的脱氧核糖与磷酸基团交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧，碱基排列在内侧。
3.DNA分子两条链上的碱基，按碱基互补配对原则形成碱基对，碱基对之间通过氢键连接，其中A与T通过两个氢键配对，G与C通过三个氢键配对。
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的碱基排列顺序编码了遗传信息
2.多样性：不同的DNA分子具有不同的碱基排列顺序。
1.特异性：每一个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
3.遗传信息：DNA分子碱基的排列顺序编码了遗传信息。
DNA的结构特性
三、RNA是由多核苷酸组成的单链分子
1.RNA通常是单链，有些区域也会形成双链结构。
RNA结构
2.构成RNA的糖是核糖。
3.构成RNA的四种碱基分别为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）（U和A可以通过氢键配对）。
多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
知识梳理
核酸的分子结构
DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子
RNA是由多核苷酸组成的单链分子
DNA的碱基排列顺序编码了遗传信息
谢
谢核酸的分子结构
【学习目标】
1．概述DNA和RNA分子的结构特征。
2．论述DNA双螺旋结构的发现对于促进分子生物学发展的意义。
3．讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，领悟模型构建在认识DNA结构中的重要作用，认同与人合作在科学研究中的重要性。
【学习重难点】
概述DNA分子的结构特征。
【学习过程】
一、自主学习
寻找证据——搜集
阅读课本P10页资料，根据搜集获得的信息，思考下列问题：
1．沃森和克里克是如何提出DNA双螺旋结构模型的？
2．DNA双螺旋结构模型的特点是什么？
二、知识巩固
1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是(
)
A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C
4种碱基
B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA呈螺旋结构
C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学
D．沃森和克里克受腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量的启发，构建出科学的模型
2．关于DNA的描述错误的是(
)
A．每个DNA都由两条脱氧核糖核苷酸链缠绕而成
B．两条链的碱基严格的遵循互补配对原则
C．DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连
D．两条链反向平行排列
3．在下列DNA结构的模式图中，正确的是(
)
4．在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型(
)
A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似
C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
5．下列关于双链DNA的叙述，不正确的是(
)
A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等
B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T
C．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4
D．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3
6．经测定，青蛙体细胞中一段双链DNA中含有A碱基600个，占全部碱基总数的24%。那么，该双链DNA片段中C碱基所占比例和数量分别是(
)
A．24%，600个
B．24%，650个
C．26%，600个
D．26%，650个
答案
1．答案
B
解析
沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱及有关数据，推算出DNA呈双螺旋结构。
2．答案
A
解析
DNA一般是由2条链组成，有的DNA是单链DNA，A错误；DNA两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，B正确；双链DNA上互补的碱基由氢键连接形成碱基对，C正确；双链DNA的两条链从方向上看是反向平行的，D正确。
3．答案
A
解析
一看DNA外侧的基本骨架是否由磷酸与脱氧核糖交替连接而成，据此可知，D错误；二看两条单链是否反向平行，据此可知，B错误；三看内侧碱基之间是否遵循碱基互补配对原则，如出现“同配”“错配”均不正确，C错误。
4．答案
A
解析
A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T，G＝C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。
5．答案
C
解析
A与T互补，所以一条链中的A．T相等，另一条链也相等，一条链中A大于T则互补链中T大于A，A、B正确；若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则互补链中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，C错误，D正确。
6．答案
D
解析
根据碱基互补配对原则，DNA双链中，两个非互补碱基之和占碱基总数的一半，即A＋C＝50%，则C占26%，C的数量为600÷24%×26%＝650(个)，D正确。核酸的分子结构
【教学目标】
1．概述DNA和RNA分子的结构特征。
2．论述DNA双螺旋结构的发现对于促进分子生物学发展的意义。
3．讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，领悟模型构建在认识DNA结构中的重要作用，认同与人合作在科学研究中的重要性。
【教学重难点】
概述DNA分子的结构特征。
【教学过程】
一、导入新课
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道DNA模型的构建过程吗？DNA的结构有哪些主要特点呢？（创设问题情景，激发学生强烈的求知欲。）
二、讲授新课
（一）DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子
资料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糖核苷酸。
教师引导学生复习脱氧核糖核苷酸的组成和类型。
脱氧核苷酸如何形成DNA分子呢？（引出资料2）
资料2：1951年，波林（1954年诺贝尔化学奖得主），发现蛋白质的长链结构。由此启发：DNA是由许多个脱氧核糖核苷酸连接而成的长链。
教师引导学生尝试构建一条多样核苷酸链。
资料3：1951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，表明DNA分子呈螺旋状结构。
沃森和克里克根据已经掌握的信息尝试搭建了很多种不同的单螺旋、双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。
教师展示资料4：查哥夫的研究成果
1952年，查哥夫（E.Chargaff）在已进行多年的对各种DNA样品的组分研究中发现，DNA中四种核苷酸的量并不一定是相等的。但是，在各种DNA中嘌呤的量和嘧啶的量总相等，而且腺嘌呤的量和胸腺嘧啶的量相等；鸟嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。
教师展示资料5：
沃森在开始研究碱基之间连接的方式时，先将同样的碱基成对地安排在两条链上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配对，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配对等。他认为这样还可以说明DNA的模板作用。这个模型被晶体学家J·多诺休（Donohue）否定。多诺休根据他对类似的小分子化合物所作的晶体衍射研究，主张碱基是以酮式结构存在的，而不是沃森在建立模型时所用的烯醇式。于是沃森只好继续寻找各种配对的可能性。就在这时，沃森发现腺嘌呤和胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤和胞嘧啶各自成对后，两类碱基对具有相似的形状，而且发现这样的配对恰恰可以解释查哥夫测定的DNA碱基比例的数据。
思考：这个研究过程你能不能得出科学研究的一般过程？
发现问题（DNA的结构是怎样的？）→解决问题（提出自己的模型）→验证（判断模型是否正确）→吸取最新知识，再解决问题（提出双螺旋模型）→验证（和X射线衍射图比较）→结论（DNA是双螺旋结构）。
DNA的结构
教师展示DNA模型，结合图片讲解结构的主要特点：
1．DNA由两条具有方向性的多核苷酸链组成，两条多核苷酸链反向平行；
2．DNA中的脱氧核糖与磷酸基团交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧，碱基排列在内侧。
3．DNA分子两条链上的碱基，按碱基互补配对原则形成碱基对，碱基对之间通过氢键连接，其中A与T通过两个氢键配对，G与C通过三个氢键配对。
可见，DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了。
教师提问，学生思考后回答，由教师总结：
设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。
设问二：为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1：1。
（二）DNA的碱基排列顺序编码了遗传信息
DNA的结构特性
1．特异性：每一个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
2．多样性：不同的DNA分子具有不同的碱基排列顺序。
3．遗传信息：DNA分子碱基的排列顺序编码了遗传信息。
（三）RNA是由多核苷酸组成的单链分子
RNA的结构
1．RNA通常是单链，有些区域也会形成双链结构。
2．构成RNA的糖是核糖。
3．构成RNA的四种碱基分别为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）（U和A可以通过氢键配对）。
多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
【板书设计】
