3.2 DNA的结构 课件（36张ppt）【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

第2节 DNA的结构
第三章 基因的本质
北京中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志，受到各界好评。

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。
1、你知道为什么将它作为高科技的标志吗？
2、DNA是怎样储存遗传信息的？
3、DNA是怎样决定生物性状的？
第二节 DNA的结构
DNA的化学组成
脱氧核糖核酸
C 、H、 O 、N 、P
脱氧核苷酸
DNA全称是　　　　　　　；
DNA的基本组成元素是　　　　　　　　　　；DNA的基本单位是　　　　　　　　。　
复习提问
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。
1’
2’
3’
4’
含氮碱基
脱氧
核糖
磷酸
5’
一、DNA双螺旋结构模型的构建
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1. DNA由4种脱氧核苷酸构成
腺嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
解开DNA的结构之谜
回眸历史
DNA结构模型的构建
DNA分子的空间结构究竟是怎样的？这一具有伟大科学价
值的研究课许多国家的科学家，他们前赴后继，克服重重困
难，为揭开这一重要生命物质的神秘面纱，付出了坚持不懈
的努力。
[资料1]英国女科学家富兰克林（R.Franklin)运用X射线衍射技术
研究DNA结构时，于1951年获得了一幅衍射图像(右图)。这幅
图对建立DNA分子的结构模型起到了至关重要的作用。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
DNA分子结构模型的建立
[资料2] 20世纪40年代，科学家发现不同物种的DNA分子中碱基数目及比例有差异，但同一生物体内不同细胞的DNA分子中碱基数目及比例相同。下表是当时测定的几种生物DNA分子中4种碱基的数量关系。到50年代，科学家已经确定，在DNA分子中，碱基A的数量等于碱基T的数量，碱基G的数量等于碱基C的数量。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
碱基组成
碱基比例
A
G
C
T
A/T
G/C
(A+G)/(T+C)
(A+T)/(G+C)
人
30.9
19.9
19.8
29.4
1.05
1.01
1.03
1.52
鸡
28.8
20.5
21.5
29.2
0.99
0.95
0.97
1.38
海胆
32.8
17.7
17.3
32.1
1.02
1.02
1.02
1.85
酵母菌
31.3
18.7
17.1
32.9
0.95
1.09
1.00
1.79
大肠杆菌
24.7
26
25.7
23.6
1.05
1.01
1.03
0.93
思考：1.表中显示出DNA分子中各种碱基的数目比例有什么规律？如何解释这种规律？
2.若2个生物的DNA中碱基数（A+T)/(G+C)值相同，能说明它们是同种生物吗？
DNA分子结构模型的建立
[资料3] 美国科学家沃森（J.Watson)和英国科学家克里克（F.Crick)以富兰克林等人提供的DNA衍射图像的有关数据为依据，推算出DNA分子呈螺旋结构。他们尝试构建了各种不同的结构模型，但很快就被否定。直到1952年，他们从其他科学家那里了解到DNA分子中碱基数量的规律，才终于成功构建了DNA双螺旋结构模型，并于1953年在英国《自然》杂志上发表，论文标题为“核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型”。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
分析讨论
1. DNA上由几条链构成的？他具有怎样的立体结构？
2. DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
1953年美国科学家沃森（Ｊ．Ｄ．Ｗatson)和英国科学家克里克（Ｆ．Ｃrick)提出ＤＮＡ的双螺旋结构模型。
二、DNA的结构
1. DNA结构模型
DNA 双螺旋结构示意图
DNA 分子平面结构示意图
二、DNA的结构
2. DNA双螺旋结构模型的特点
（1）DNA是由两条单链组成的，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，并且碱基配对具有一定的规律：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。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
A=T
G C
碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定。
碱基互补配对原则
A
C
T
G
碱基之间的这种一一对应的关系，叫做___________________原则。
拓展：
二、DNA的结构
1. DNA结构模型
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'-C，与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5'-端，另一端有一个羟基（－OH)，称作3'-端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5'-端到3'-端的，另一条单链则是从3'-端到5'-端的。
DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆
五种元素：C、H、O、N、P；
四种碱基：A、G、C、T，相应地有四种脱氧核苷酸；
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链；
一种螺旋：双螺旋结构。
方法链接
三、制作DNA双螺旋结构模型
制 作 DNA 模 型
材料
用具
磷酸
脱氧核糖
4种碱基
制 作 DNA 模 型
制作脱氧核苷酸
制作脱氧核苷酸链
制作DNA平面结构
制作DNA空间结构
制作
步骤
制作脱氧核苷酸
制作出一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。
将制成的脱氧核苷酸模型连接成长链。
制作脱氧核苷酸链
制作DNA平面结构模型：将两条链间的碱基连接。
碱基互补配对原则
制作DNA平面结构
A
T
G
C
T
A
C
G
制作DNA空间结构模型：双手分别提起两端，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。
制作DNA空间结构
学生活动（课后作业） 制作DNA双螺旋结构模型
返回
课堂小结
反向平行
磷酸
脱氧核糖
互补配对
练习与应用
一、概念检测
1. DNA两条单链的碱基数量关系是构建 DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。
(1) DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基。 ( )
(2) 在DNA的双链结构中，碱基的比例总是(A+G)/(T+C)=1。 ( )
√
√
2. 下面是DNA的结构模式图，请写出图中 ①～⑩的名称。
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
（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
5
6
3. 在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a 个，占该区段全部碱基的比例为b，则 ( )
A. b≤0.5
B. b≥0.5
C. 胞嘧啶为a( 1/2b-1 )个
D. 胞嘧啶为b(1/2a-1)个
4. 一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互补链的序列是( )
A. 5'-CTATGG-3'
B. 5'-GATACC-3'
C. 5'-GGTATC-3'
D. 5'-CCATAG-3'
C
C
二、拓展应用
碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？
【提示】学生还未学习DNA的复制，因此，不一定能说出碱基互补配对原则在DNA复制过程中的意义。教师可引导学生根据碱基互补配对原则，推测DNA的复制方式，进而引导学生思考碱基互补配对原则对遗传信息传递的意义（根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性）。
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。
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
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%
三、碱基互补配对原则的应用
第二课时
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+C1
T1+G1
T2+G2
A2+C2
=
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 ;
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
练习：
1.若一个DNA分子鸟嘌呤占18%，那么这个DNA分子的腺嘌呤比例是 。
2. 若DNA分子中含有碱基1200个，其中腺嘌呤有280个，那么胞嘧啶的数量有 。
32%
320
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。
A+T
A+T+G+C
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
=
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
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%
（G+C）
1
2
G1 +C1
G2 +C2
=
=
A＋T=54% G+C=46%
练习：
3.在一个双链DNA分子中，含有20%的胸腺嘧啶。已知一条链中的胞嘧啶占该链的20%，则另一条链中的胞嘧啶占该链的多少？
4. 如果一个DNA分子的一条链中C的含量为22%，G的含量为16%，那么整个DNA分子中A占多少？
40%
31%
【DNA相关计算规律总结】
总结规律1.
DNA双链中不互补配对的两个碱基之和占全部碱基总数的50% 。
总结规律2.
DNA分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一个互补链的这一比值的倒数。
总结规律3.
DNA分子中互补碱基之和的比值和每一个单链中的这一比值相等。
总结规律4.
在一个双链DNA分子中,某碱基占碱基总量的百分数等于它在每条链中的平均数。
谢谢
让课堂绽放魅力 让教育更加美好