【生物】DNA的結(jié)構(gòu) 2023-2024學(xué)年高一生物同步教學(xué)優(yōu)質(zhì)課件（人教版2019必修2）

第2節(jié)

DNA的結(jié)構(gòu)第三章基因的本質(zhì)

問題探討以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)進行衍生設(shè)計瑞典馬爾默旋轉(zhuǎn)塔

高190米/54層巴拿馬螺絲塔

高243米莫斯科進化大廈

高度255米沙特吉達鉆石塔

高432米北京中關(guān)村的“生命”雕塑

“生命”雙螺旋雕塑象征中關(guān)村人生生不息的創(chuàng)新精神。更多以DNA結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的建筑都成為了當?shù)氐牡貥诵越ㄖ?。然而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)更是具有里程碑意義。01DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.構(gòu)建人：

。2.構(gòu)建依據(jù)：資料1：20世紀30年代，科學(xué)家認識到：組成DNA分子的基本單位

是

。

【模型建構(gòu)1】:脫氧核苷酸脫氧核苷酸沃森和克里克含氮堿基脫氧核糖磷酸一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建課本P48腺嘌呤脫氧核苷酸A胞嘧啶脫氧核苷酸C鳥嘌呤脫氧核苷酸GT胸腺嘧啶脫氧核苷酸當時，科學(xué)家認識到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。如何構(gòu)成DNA的？DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【思考?討論】脫氧核苷酸連接而成的長鏈

磷酸二酯鍵ATGC3’,5’-磷酸二酯鍵資料2：DNA是由4種脫氧核苷酸連接而成的長鏈。一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【思考?討論】DNA呈現(xiàn)“X”形威爾金斯富蘭克林翻轉(zhuǎn)180°DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)推斷三螺旋

雙螺旋

沃森和克里克推測出DNA分子呈螺旋形的。他們先后建構(gòu)了多種不同雙螺旋、三螺旋模型。一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【思考?討論】

1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫（E.Chargaff）發(fā)現(xiàn)：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鳥嘌呤的量等于胞嘧啶的量。據(jù)此，沃森和克里克構(gòu)建出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。脫氧核糖-磷酸骨架排列在外側(cè)，堿基在內(nèi)側(cè)，A和T配對，C和G配對。查哥夫（E.Chargaff）一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建模型三

沃森和克里克重新構(gòu)建：DNA的雙鏈的平面結(jié)構(gòu)兩條鏈反向平行A與T配對C與G配對具相同形狀和直徑DNA分子具有恒定的直徑能夠解釋A、T、G、C的數(shù)量關(guān)系2個氫鍵3個氫鍵平面結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)/立體結(jié)構(gòu)APGPCPTPTPCPGPAP一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

1953年，美國的沃森和英國的克里克撰寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》論文在英國《自然》雜志上刊載。富蘭克林于1958年因卵巢癌去世，無緣諾貝爾獎。左一：威爾金斯；左三：克里克；右二：沃森1962年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎20世紀初1951-19521952年1951年DNA的結(jié)構(gòu)單位:四種脫氧核苷酸

雙螺旋、三螺旋→失敗（配對違反化學(xué)規(guī)律）物理模型X射線衍射技術(shù)威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）鳥嘌呤（G）=胞嘧啶（C）（X說明DNA是螺旋的）沃森和克里克?核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型?1953年2.構(gòu)建過程2.構(gòu)建過程

新坐標P67脫氧核苷酸DNA衍射圖譜外部骨架相同堿基TCA=T,G=C恒定的直徑A、T、G、C具有相同的形狀和直徑！《新坐標》P6702DNA的結(jié)構(gòu)對DNA結(jié)構(gòu)特點，從三個關(guān)鍵詞來分析：兩條單鏈反向平行鏈

數(shù)：方

向：OCH2OHH磷酸基團堿基3′2′HH1′4′5′HH3′5′5′3′二、DNA的結(jié)構(gòu)DNA的一條單鏈具有兩個末端，磷酸基團端稱作5’-端。羥基(-OH)端稱作3’-端。課本P50對DNA結(jié)構(gòu)特點，從三個關(guān)鍵詞來分析：兩條單鏈反向平行鏈

數(shù)：雙螺旋結(jié)構(gòu)方

向：結(jié)

構(gòu)：OCH2OHH磷酸基團堿基3′2′HH1′4′5′HH3′5′5′3′二、DNA的結(jié)構(gòu)課本P502.互補鏈中相鄰堿基通過

相連。脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成基本骨架堿

基外

側(cè)：內(nèi)

側(cè)：二、DNA的結(jié)構(gòu)3′5′5′3′1.DNA分子的一條單鏈中，相鄰堿基通過

“

”相連。

脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖

氫鍵課本P50、《新坐標》P68配

對：（3個氫鍵）氫鍵GCAT（2個氫鍵）堿基互補配對原則連接核苷酸的化學(xué)鍵：3',5'-磷酸二酯鍵二、DNA的結(jié)構(gòu)3′5′5′3′G與C越多，DNA的熱穩(wěn)定性越大課本P50、《新坐標》P68、72兩條單鏈反向平行雙螺旋結(jié)構(gòu)鏈

數(shù)：方

向：空間結(jié)構(gòu)：3′5′3′5′堿基互補配對形成氫鍵GCAT核苷酸之間連接的化學(xué)鍵3',5'-磷酸二酯鍵脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架外

側(cè)：堿基內(nèi)

側(cè)：①多樣性：DNA分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。一個最短的DNA分子也有4000個堿基對，可能的排列方式就有44000種。②特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基

排列順序③穩(wěn)定性：(即結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性）DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變，

兩條鏈間堿基互補配對的原則不變。注意：G、C堿基對比例越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定n個堿基對的DNA分子有4n種三、DNA結(jié)構(gòu)的特性DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱考點DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱考點新坐標P68筆記①DNA分子中每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基(

)②每個DNA分子中，堿基數(shù)＝磷酸數(shù)＝脫氧核苷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)(

)③G—C堿基對的比例越大，DNA分子的穩(wěn)定性越高(

)④在環(huán)狀DNA和鏈狀DNA結(jié)構(gòu)中，均有兩個游離磷酸(

)⑤兩條鏈上互補的堿基通過氫鍵連接成堿基對(

)⑥D(zhuǎn)NA分子中一條鏈上的相鄰堿基通過氫鏈連接(

)⑦每個DNA分子中一般都會含有四種脫氧核苷酸()⑧DNA分子的兩條鏈是反向平行的，并且游離的磷酸基團位于同一側(cè)()⑨維持基因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鍵主要是磷酸二酯鍵和氫鍵()√×√√××√×√易錯點1或2個DNA分子的一條單鏈，相鄰堿基通過“脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖”相連。不同側(cè)完成《課堂新坐標》P68【判一判】T1-5P69【對點練習(xí)】T1-2當堂檢測8min1.在整個DNA分子中

①雙鏈中：

A=T,G=C（互補堿基）

注：在單鏈DNA中，A不一定等于T,G不一定等于C

②A+G=T+C=A+C=T+G=50%(不互補堿基）

即任意兩個不互補堿基之和相加等于50%

注：一個雙鏈DNA中，A+T不一定等于C+G,而且一般不相等

DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律體現(xiàn)DNA分子的特異性

DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律簡化記憶

DNA雙鏈：A=T,G=C

單鏈：不一定相等DNA雙鏈：A+G=T+C=50%(嘌呤數(shù)=嘧啶數(shù)）

A+C=T+G=50%

單鏈：A+T不一定等于C+G,且一般不相等

（體現(xiàn)DNA特異性）

DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律規(guī)律一：雙鏈DNA中嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，新坐標2(1)

任意兩個不互補堿基之和相等，且為堿基總數(shù)的一半?！缎伦鴺恕稰70DNA雙鏈：A+G=T+C=50%(嘌呤數(shù)=嘧啶數(shù)）

A+C=T+G=50%

DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律2.互補的兩條鏈中設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1?！缎伦鴺恕稰702（2）(1)A1＋T1＝

；G1＋C1＝

。A2＋T2G2＋C2規(guī)律二：互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等，

簡記為“互補則等”。

(2)與

與

的關(guān)系是A1+T1A2+T2A+T

G1+C1G2+C2G+C相等的《新坐標》P702（4）規(guī)律三：互補堿基之和的比值在兩條互補鏈與整個DNA中是相等的，

簡記為“互補則等”。

(1)A1＋T1＝

；G1＋C1＝

。A2＋T2G2＋C2規(guī)律二：互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等，

簡記為“互補則等”。(2)與

與

的關(guān)系是A1+T1A2+T2A+T

G1+C1G2+C2G+C相等的《新坐標》P70簡化：①互補堿基之和，在單雙鏈中占比相等，

②互補堿基和之比，在單雙鏈中相等，簡記為“互補則等”。

(1)A1＋T1＝

；G1＋C1＝

。A2＋T2G2＋C2

(A1+T1)%=(A2+T2)%=總(A+T)%

(G1+C1)%=(G2+C2)%=總(G+C)%(2)與

與

的關(guān)系是《新坐標》P702（3）A1+T1A2+T2A+T

G1+C1G2+C2G+C相等的規(guī)律三：互補堿基之和的比值在兩條互補鏈與整個DNA中是相等的，

簡記為“互補則等”。互為倒數(shù)規(guī)律四：非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，簡記為

“不補則倒”。(3)《新坐標》P724.5A1A1

單鏈

雙鏈規(guī)律五：某種堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每一條單鏈中所占比例和

的一半。新坐標2（6）易錯提醒：(1)

看

清

單

雙

鏈：所求的堿基占單鏈中的比例還是雙鏈中的比例。(2)看清“個”或“對”：題干中給出的數(shù)量是多少“對”堿基還是

多少“個”堿基。(4)若=b%,則=%b2①嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)A+G=T+C即A+G/T+C=1②雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==③雙鏈DNA分子中，互補的兩條鏈中A+G/T+C互為倒數(shù)。A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=互補則等不補則倒解題方法:1.畫圖最直觀2.實施等量代換3.注意用腳碼標注4.注意區(qū)分已知條件屬于上述哪種情況5.規(guī)律很多,不必硬記,重在掌握解題方法2.一個DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個堿基對的DNA分子中，胞嘧啶應(yīng)是_____1.某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥嘌呤占30%，則胸腺嘧啶為_____20%60個3.若DNA的一個單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？0.40.44.在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？2.5

1四、DNA分子中有關(guān)堿基數(shù)量的計算例5.下列哪項對雙鏈DNA分子的敘述是錯誤的（

）

A.若一條鏈A和T的數(shù)目相等，則另一條鏈A和T的數(shù)目也相等

B.若一條鏈G的數(shù)目為C的兩倍，則另一條鏈G的數(shù)目為C的0.5倍

C.若一條鏈A：T：G：C＝1：2：3：4，則另一條鏈的相應(yīng)堿基比為

2：1：4：3

D.若一條鏈A：T：G：C＝1：2：3：4，則另一條鏈的相應(yīng)堿基比為

1：2：3：4四、DNA分子中有關(guān)堿基數(shù)量的計算D完成《課堂新坐標》P70【對點練習(xí)】T1-28min當堂檢測1．下列有關(guān)DNA分子的一條單鏈與其所在DNA分子中、一條單鏈與其

互補鏈中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，不正確的是()ABCDC互補則等

不互補則倒

2．從某生物組織中提取一個DNA進行分析，其中G＋C占全部堿基的46%，

又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中A占28%，C占24%，則與H鏈

相對應(yīng)的另一條鏈中，A、C分別占該鏈全部堿基的()

A．26%、22%

B．24%、28%

C．14%、11%

D．11%、14%A完成《課堂新坐標》P73【學(xué)習(xí)效果?隨堂評估測評】T2、58min當堂檢測C(1)圖甲是DNA片段的________結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的________

結(jié)構(gòu)。(2)填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：②____________________________、

⑤__________________。平面

立體空間

一條脫氧核苷酸單鏈片段

腺嘌呤脫氧核苷酸(5)從圖甲可以看出，組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的；

從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成______________結(jié)構(gòu)。反向平行規(guī)則的雙螺旋44DNA指紋技術(shù)

在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中，DNA指紋技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根頭發(fā)等樣品，刑偵人員就可以進行DNA指紋鑒定。你能從下面的DNA指紋圖判斷出懷疑對象中誰是罪犯嗎？此外，DNA指紋技術(shù)還可以用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。體現(xiàn)DNA分子的特異性?！烫骄?實踐：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型某同學(xué)想制作一段具有10對堿基對的DNA片段模型，他在準備材料時至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片幾個？(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個？(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個？(4)可組裝出幾種該DNA片段模型？202020410制作脫氧核苷酸探究?實踐：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型6種：磷酸、脫氧核糖、4種堿基磷酸脫氧核糖四種堿基準備材料：完成《課堂新坐標》P71【實驗應(yīng)用·對點練習(xí)】T1-28min當堂檢測1．用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型，所提供的卡片類型和數(shù)量如下表所示

(代表氫鍵的連接物、脫氧核糖和堿基之間的連接物若干)，則所搭建

的DNA分子片段最長為多少堿基對()A．4B．5C．6D．7A按卡片數(shù)量最少的來確定堿基對數(shù)

2．某研究小組用如圖所示的6種卡片、脫氧核糖和磷酸之間的連接物、脫氧

核糖和堿基之間的連接物、堿基對之間的連接物(代表氫鍵)若干，成功搭建

了一個完整的DNA結(jié)構(gòu)模型，模型中有4個T和6個G。下列有關(guān)說法正確

的是()A．堿基對之間的連接物(代表氫鍵)有24個B．代表胞嘧啶的卡片有4個C．脫氧核糖和磷酸之間的連接物有38個D．理論上能搭建出410種不同的DNA模型C266少于

當堂檢測（5min）1.DNA兩條單鏈的堿基數(shù)量關(guān)系是構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)。

判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數(shù)量相等，而且都有A、T、G、C四種堿基