3.2 DNA的结构课件2020-2021学年高一生物人教版必修二（28张PPT）

DNA的双螺旋结构的确立，标志着生物科学的发展进入了分子生物学阶段。在生物学发展中具有里程碑式的意义。
那么DNA分子的空间结构具体是什么样子的呢？
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
知识回顾
DNA的中文全称：_________________
DNA的组成元素：_________________
DNA的结构单位：_________________
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
脱氧核糖核苷酸
1分子脱氧核苷酸： __________ + _______________ +______________
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
A（腺嘌呤）
G鸟嘌呤
C胞嘧啶
T胸腺嘧啶
1’
2’
3’
4’
5’
一、DNA双螺旋结构模型的构建
【自主阅读】
阅读教材P48-49内容，概述双螺旋结构模型的构建科学史。完成概念图：
威尔金斯和富兰克林提供_____________
DNA的结构单位:4种脱氧核苷酸，分别含有___________4种碱基
沃森和克里克推算出DNA呈_______结构
DNA衍射图谱
A.G.C.T
螺旋
尝试建构模型： 、
双螺旋
三螺旋
构建模型
一、DNA双螺旋结构模型的构建
尝试建构模型： 、
双螺旋
三螺旋
构建模型
配对违反了化学规律
一、DNA双螺旋结构模型的构建
威尔金斯和富兰克林提供_____________
DNA的结构单位:4种脱氧核苷酸，分别含有___________4种碱基
沃森和克里克推算出DNA呈_______结构
DNA衍射图谱
A.G.C.T
螺旋
尝试建构模型： 、
双螺旋
三螺旋
构建模型
重建模型：__________________________
构建模型
从查哥夫处得知________________
A=T，G=C
让A与T配对、G与C配对
DNA的平面结构
A
T
G
C
A
T
G
C
构建模型
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA的立体结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
威尔金斯和富兰克林提供_____________
DNA的结构单位:4种脱氧核苷酸，分别含有___________4种碱基
沃森和克里克推算出DNA呈_______结构
DNA衍射图谱
A.G.C.T
螺旋
尝试建构模型： 、
双螺旋
三螺旋
构建模型
重建模型：__________________________
构建模型
从查哥夫处得知_______________
A=T，G=C
让A与T配对、G与C配对
形成DNA双螺旋结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
形成DNA双螺旋结构
（1）DNA具有恒定的 ，
（2）能解释 ，
（3）制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符
直径
A、T、G、C的数量关系
验证
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在英国《自然》杂志上。
1962年，威尔金斯、克里克和沃森获诺贝尔奖。
DNA的立体结构
思考与讨论
DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
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？
DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
二、DNA的结构
1.DNA的立体结构
双螺旋
解开放大
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA平面结构模式图
二、DNA的结构
2.DNA双螺旋结构的主要特点
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
【据图分析讨论】
1、构成DNA的两条链，相对位置如何？
2、外侧由什么构成？内侧呢？DNA的基
本骨架是什么？
3、构成每条链的脱氧核苷酸如何连接？
4、两条脱氧核苷酸链如何连接？
二、DNA的结构
2.DNA双螺旋结构的主要特点
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
5'
3'
5'
3'
DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5'－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3'－端，两条单链走向相反，一条单链从5′－端到3'－端，另一条单链从3'－端到5'－端。
DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
二、DNA的结构
2.DNA双螺旋结构的主要特点
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
5'
3'
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。
二、DNA的结构
2.DNA双螺旋结构的主要特点
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
5'
3'
G
A
磷酸二酯键
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
5'
3'
二、DNA的结构
2.DNA双螺旋结构的主要特点
碱基对
碱基对
A
T
G
C
氢键
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规律：A-T，G-C。叫作碱基互补配对原则。
G与C形成3个氢键，A与T只形成2个氢键。氢键越多，结合力越强。——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
碱基互补配对原则的应用
已知某DNA的一条链的碱基顺序为
5'-T-T-C-G-A-C-G-T-C-C-A-T-G-3',
它的另外一条链的碱基顺序为:
3'-A-A-G-C-T-G-C-A-G-G-T-A-C-5'
归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
五种元素：
四种碱基：
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
C、H、O、N、P
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
规则的双螺旋结构
思考与讨论
DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
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？
DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
DNA是由两条链构成的。
它的立体结构为：构成DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，A与T配对，G与C配对。
它们位于DNA的内侧。
某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：
(1)代表磷酸的球形塑料片几个？
(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？
(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？
(4)可组装出几种该DNA片段模型？
20
20
20
410
三、制作DNA双螺旋结构模型
练一练：若有磷酸卡片18个，脱氧核糖卡片15个，碱基A有4个，T有25个，G有8个，则最多可做出含有几个碱基对的DNA片段模型?另外还需要多少个碱基C?需要多少个氢键？
7对
3个
17个
四、DNA的特性
(1) DNA分子中，两条长链上的什么结构是稳定不变的？
(2) DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？
(3) 每个DNA分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？
脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定，内侧配对稳定，空间结构稳定。
碱基对的排列顺序千变万化
是特定的
稳定性
多样性
特异性
五、DNA有关碱基数量的计算
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。
规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，
任意两个不互补碱基之和相等且为碱基总数的一半。
即：A+G=T+C；
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
【例】已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶？
练一练：某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以：
A=50%–23%=27%
规律二：DNA分子中互补碱基之和的比值在每条链及整个DNA分子中相等
A+T
G+C
A2+T2
G2+C2
A1+T1
G1+C1
=
=
=
n
n
n
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
例：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？
五、DNA有关碱基数量的计算
规律三：不互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，
简记为“不补则倒”。
互为倒数
例：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？
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
五、DNA有关碱基数量的计算
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.经测定,青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个,占全部碱基总数的24%。那么,该DNA片段中C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
D
小试牛刀
应用-DNA指纹技术
例题：在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦人员只需要一滴血迹、一块精斑或是一根头发等样品就可以进行DNA指纹鉴定。此外DNA指纹技术还可以用亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
(1) 利用指纹技术进行DNA指纹鉴定的原理是：_____________________
(2) 现有从受害者体内取出的精液样品，请利用DNA指纹技术来确认怀疑对象。
鉴定步骤：
①用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段
②用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成如图所示的DNA指纹图。
请从图中的DNA指纹图中判断出怀疑对象中 号是犯罪嫌疑人，原因是？
原理：DNA分子的特异性
1号，其DNA指纹图与受害者体内分离的精液样品的DNA指纹图相同
DNA分子的特异性
化学组成单位
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
主要特点
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
(碱基互补配对原则)
课堂小结