DNA分子的結(jié)構(gòu)課件 高一下學(xué)期生物人教版必修2

DNA分子的結(jié)構(gòu)回眸歷史沃森（J.D.Wstson)&克里克（F.Crick）劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室生物學(xué)家物理學(xué)家

1953年4月25日，克里克和沃森合作研究的DNA雙螺旋模型在著名的《自然》雜志上發(fā)表，引起了極大的轟動(dòng)。這個(gè)模型解釋了一直以來(lái)困擾人們的很多問題，告訴人們DNA分子在細(xì)胞分裂時(shí)能夠自我復(fù)制，完美地解釋了生命體要繁衍后代，物種要保持穩(wěn)定，細(xì)胞內(nèi)必須有遺傳屬性和復(fù)制能力的機(jī)制。DNA雙螺旋模型的誕生是生物學(xué)發(fā)展史上的一座豐碑，被視為分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。

沃森、克里克和英國(guó)物理學(xué)家威爾金斯因發(fā)現(xiàn)生命的雙螺旋而榮獲1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。左一：威爾金斯左三：克里克左五：沃森【科學(xué)事實(shí)】20世紀(jì)30年代，科學(xué)界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：

DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基。1分子磷酸1分子脫氧核糖1分子含氮堿基活動(dòng)一、DNA結(jié)構(gòu)的探索與模型建構(gòu)1分子脫氧核苷酸=

+

+

.脫氧核糖含氮堿基磷酸1’2’3’4’5’代表磷酸S代表脫氧核糖(含S的一面向上)代表4種堿基代表連接各組分的化學(xué)鍵【模型建構(gòu)1】:脫氧核苷酸活動(dòng)一、DNA結(jié)構(gòu)的探索與模型建構(gòu)小組合作構(gòu)建四種脫氧核苷酸，并能描述自己所建構(gòu)的不同種脫氧核苷酸2min脫氧核苷酸成果展示5’1’3’ACT腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸

胸腺嘧啶脫氧核苷酸G脫氧核苷酸的種類問題1：脫氧核苷酸之間是如何連接成長(zhǎng)鏈？…非常穩(wěn)定，在溫度25℃，PH7.0的水溶液中其半衰期長(zhǎng)達(dá)千億年4123OHHCH2Hp=OHOOHOCH2H123OHH443′,5′—磷酸二酯鍵【求證】【模型建構(gòu)2】

一條脫氧核苷酸鏈小組合作，將已經(jīng)建構(gòu)好的脫氧核苷酸制作成一條脫氧核苷酸鏈（建議長(zhǎng)鏈為4~6個(gè)脫氧核苷酸），并做好展示的準(zhǔn)備2min活動(dòng)一、DNA結(jié)構(gòu)的探索與模型建構(gòu)DNA單鏈成果展示問題2：DNA分子是由幾條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成的？資料1：威爾金斯通過X衍射圖譜發(fā)現(xiàn)，DNA分子的直徑比單獨(dú)一條鏈的直徑大。資料2：美國(guó)化學(xué)家鮑林，他把DNA分子當(dāng)做化合物研究，他發(fā)現(xiàn)三鏈DNA中的水含量與實(shí)際測(cè)得DNA的水含量不符。資料3：沃森和克里克根據(jù)X射線衍射圖譜推算出DNA的螺旋結(jié)構(gòu)，且因?yàn)榈?層線上的斑點(diǎn)消失，表明這是另一條螺旋的干擾，由此推測(cè)出DNA是

?！厩笞C】雙鏈富蘭克林拍攝的DNA衍射圖譜問題3：DNA的兩條鏈之間是怎么連接的？【求證】堿基在內(nèi)側(cè)堿基在外側(cè)堿基在同一側(cè)

1951年，富蘭克林通過提高空氣的濕度，發(fā)現(xiàn)DNA易吸收水分。研究表明，磷酸基團(tuán)具有親水性，堿基具有疏水性，而DNA分子在細(xì)胞內(nèi)始終處于水環(huán)境中。內(nèi)側(cè)外側(cè)【再求證】DNA分子的磷酸—脫氧核糖交替排列在外部，堿基排列在內(nèi)側(cè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)之母【模型建構(gòu)3】

DNA雙鏈活動(dòng)一、DNA結(jié)構(gòu)的探索與模型建構(gòu)小組合作，建構(gòu)DNA雙鏈結(jié)構(gòu)模型，

（建議：雙鏈至少含有4對(duì)脫氧核苷酸）3minDNA雙鏈成果展示5’5’5’5’3’3’3’3’DNA的兩條單鏈連接方資料：1950年奧地利生物化學(xué)家查哥夫應(yīng)用紫外分光光度法結(jié)合紙層析等技術(shù)對(duì)不同生物細(xì)胞中的DNA做4種堿基定量分析。不同來(lái)源DNA4種堿基的比例關(guān)系來(lái)源A:GT:CA:TG:C嘌呤:嘧啶牛1.291.431.041.001.1人1.561.751.001.001.0母雞1.451.291.060.910.99鯡魚1.431.431.021.021.02小麥1.221.181.000.970.99酵母1.671.921.031.201.0嗜血流感菌1.741.541.070.911.0【再求證】問題4：兩條鏈中的堿基如何排列在內(nèi)側(cè)？腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量；鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量。P41352oP413520PP13P41352oP413520PP43兩條DNA單鏈反向平行，并且一條鏈?zhǔn)?’→3’，另一條鏈?zhǔn)?’→5’。5’3’5’3’富蘭克林：DNA分子旋轉(zhuǎn)180度，看起來(lái)與之前一樣。問題5：兩條DNA單鏈?zhǔn)峭蜻€是反向？【再求證】檢驗(yàn)、修正模型兩條DNA單鏈構(gòu)成的DNA雙鏈A與T配對(duì)G與C配對(duì)ATGCCGTA問題6：DNA分子的結(jié)構(gòu)就是平面的嗎？推斷：DNA分子是螺旋的樓梯俯視圖DNA的X射線衍射圖譜

威爾金斯通過對(duì)DNA的Ｘ射線衍射圖譜進(jìn)行分析和測(cè)量，發(fā)現(xiàn)DNA分子像圓筒一樣纏繞在一起，沿其分子長(zhǎng)度方向每隔0.3-0.4nm有一個(gè)很強(qiáng)的衍射，若將這些很強(qiáng)的衍射區(qū)分離出后，沿長(zhǎng)度方向是中空的?！驹偾笞C】比對(duì)證實(shí)DNA是一個(gè)雙螺旋結(jié)構(gòu)分子沃森、克里克將他們制作的模型與拍攝的X射線衍射照片比對(duì)證實(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者完全相符。【模型建構(gòu)4】

DNA雙螺旋活動(dòng)一、DNA結(jié)構(gòu)的探索與模型建構(gòu)請(qǐng)同學(xué)們拿起已經(jīng)構(gòu)建好的平面結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，感受DNA的雙螺旋。1min科學(xué)事實(shí)求證模型建構(gòu)比對(duì)證實(shí)雙螺旋修正再求證A-T，G-C反向平行堿基在內(nèi)雙鏈長(zhǎng)鏈直覺1、觀察DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，歸納總結(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。DNA分子是有

條鏈組成，

盤旋成

結(jié)構(gòu)。

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；

排列在內(nèi)側(cè)。堿基通過

連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：

（遵循

原則。）反向平行雙螺旋脫氧核糖和磷酸堿基對(duì)氫鍵堿基互補(bǔ)配對(duì)兩活動(dòng)二：分組合作，交流共享A與T，G與C2、基于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，嘗試提煉升華結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)在聯(lián)系?；顒?dòng)二：分組合作，交流共享反向平行的雙螺旋穩(wěn)定不變脫氧核糖與磷酸交替排列穩(wěn)定不變堿基互補(bǔ)配對(duì)方式穩(wěn)定不變堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化每個(gè)生物體的DNA分子的堿基對(duì)排列順序一定，其排列順序代表著遺傳信息穩(wěn)定性多樣性特異性根據(jù)DNA模型，能否提出能保證親子代DNA分子遺傳信息一致性的DNA復(fù)制機(jī)制的假說(shuō)。我們未曾忽略，我們提出來(lái)的堿基特異性配對(duì)的原則立即展示出遺傳物質(zhì)可能的復(fù)制機(jī)制。【檢測(cè)與練習(xí)】

1．下面是DNA的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說(shuō)出圖中1－10的名稱。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脫氧核苷酸8.堿基對(duì)9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈的片段【檢測(cè)與練習(xí)】2．一條DNA單鏈的序列是5’-GATACC-3’，那么它的互補(bǔ)鏈的序列是

（

）A．5’-CTATGG-3’

B．5’-GATACC-3’C．5’-GGTATC-3’

D．5’-CCATAG-3’C【檢測(cè)與練習(xí)】3.拓展題 你能根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推導(dǎo)出相關(guān)的數(shù)學(xué)公式嗎？推導(dǎo)后，嘗試進(jìn)一步總結(jié)這些公式，從中概括出一些規(guī)律。 ∵A=TG=C ∴A+G=T+C∴

也可以寫成以下形式：規(guī)律概括：在DNA雙鏈中，任意兩個(gè)不互