【生物】DNA的結(jié)構(gòu)+課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

生物（人教版）第三章基因的本質(zhì)3.2

DNA的結(jié)構(gòu)問(wèn)題探討坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕像，它作為高科技的標(biāo)志。DNA雕塑那么DNA分子的空間結(jié)構(gòu)具體是什么樣子的呢？一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1、結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)2、提出者：沃森（J.D.Wstson)、克里克（F.Crick）卡文迪許實(shí)驗(yàn)室1871～1874年，劍橋大學(xué)校長(zhǎng)威廉·卡文迪許私人捐款興建，其為亨利·卡文迪許的近親。1951年美國(guó)加州理工學(xué)院的鮑林及其同事用X射線衍射技術(shù)和分子模型的構(gòu)建，率先解出了蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。鮑林盤(pán)曲折疊DNA分子的結(jié)構(gòu)卻遲遲沒(méi)有被解開(kāi)。①DNA基本組成單位是脫氧核糖核苷酸。②DNA是線狀聚合物。③DNA之中有比較多的氫鍵。關(guān)于DNA，當(dāng)時(shí)已知的有：1951年1月威爾金斯在一場(chǎng)關(guān)于DNA演講上展示了兩張用X射線做的DNA衍射照片。二十出頭的沃森便是觀眾之一。威爾金斯沃森1951年國(guó)王學(xué)院富蘭克林發(fā)現(xiàn)提高空氣的濕度，可以讓DNA從A型轉(zhuǎn)變?yōu)锽型，顯然DNA易吸收水分。所以她認(rèn)為脫氧核糖核苷酸的親水磷酸基團(tuán)應(yīng)該位于DNA的外側(cè)，其余部分位于內(nèi)側(cè)。這是解開(kāi)DNA結(jié)構(gòu)的重要線索。A型衍射圖譜B型衍射圖譜吸水后易轉(zhuǎn)變富蘭克林內(nèi)側(cè)外側(cè)1951年10月生物學(xué)家沃森與物理學(xué)家克里克首次在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室相遇，兩人合力推出了三股螺旋的DNA結(jié)構(gòu)，他們把磷酸排在內(nèi)側(cè)，含氮堿基排在外側(cè)。當(dāng)他們邀請(qǐng)威爾金斯和富蘭克林前來(lái)觀看時(shí)，被兩人評(píng)價(jià)為“一無(wú)是處”，并告知他們含氮堿基應(yīng)該排列在內(nèi)側(cè)。沃森和克里克默默地記錄下了這個(gè)關(guān)鍵信息。沃森和克里克1952年7月奧地利生物化學(xué)家查加夫來(lái)到沃森和克里克的實(shí)驗(yàn)室，兩人得到了一個(gè)關(guān)鍵信息：DNA中堿基會(huì)相互配對(duì)，而且A與T的數(shù)量相等，C與G的數(shù)量相等。查加夫腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）他們開(kāi)始著手制作一個(gè)雙鏈結(jié)構(gòu)，含氮堿基排列在脫氧核糖核苷酸鏈的內(nèi)側(cè)，并讓A和T配對(duì)，C和G配對(duì)。

這才終于找到一種規(guī)則的DNA結(jié)構(gòu)，但還有不少地方仍需做修正。英國(guó)《自然》雜志同時(shí)刊登了三篇論文，一篇是沃森和克里克的、一篇是威爾金斯的、一篇是富蘭克林的。1962年，沃森、克里克、威爾金斯同時(shí)獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1953年4月25日沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型J.D.Watson和F.Crick的研究成果

這是20世紀(jì)繼愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論之后的又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子的層次。因?yàn)檫@項(xiàng)“生物科學(xué)中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)”。

1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人共同獲得了諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)．左一：威爾金斯左三：克里克左五：沃森131.威爾金斯和富蘭克林通過(guò)對(duì)DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)()2.沃森和克里克構(gòu)建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中，脫氧核糖—磷酸骨架排列在螺旋外部，堿基排列在螺旋內(nèi)部()3.沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)用了構(gòu)建物理模型的方法()×正誤判斷√√DNA的基本單位知識(shí)回顧1分子磷酸+1分子脫氧核糖+1分子含氮堿基腺嘌呤脫氧核苷酸鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸1′2′3′4′5′脫氧核苷酸DNA的結(jié)構(gòu)DNA的一條單鏈具有兩個(gè)末端，一端有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，稱(chēng)作5′－端，另一端有一個(gè)羥基(—OH)，稱(chēng)作3′－端，兩條單鏈走向相反，一條單鏈從5′－端到3′－端，另一條單鏈從3′－端到5′－端。雙螺旋解開(kāi)放大5'3'5'3'二、DNA的結(jié)構(gòu)CTTGACAG5’5’3’3’（1）由

條單鏈按_________方式盤(pán)旋成_______結(jié)構(gòu)反向平行雙螺旋217磷酸二酯鍵1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：5’3’5’3’二、DNA的結(jié)構(gòu)1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：AAATTTGGGGCCCATC

和

交替連接，構(gòu)成基本骨架（2）外側(cè)：堿基內(nèi)側(cè):脫氧核糖磷酸（3）堿基互補(bǔ)配對(duì)原則兩條鏈上的堿基通過(guò)

連接形成

，且A只和

配對(duì)、G只和

配對(duì)，堿基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，就叫作

。

氫鍵堿基對(duì)氫鍵TC堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基對(duì)規(guī)律：A=TG≡C18二、DNA的結(jié)構(gòu)1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：AAATTTGGGGCCCATC氫鍵堿基對(duì)19五種元素：C、H、O、N、P四種堿基：A、T、C、G三種物質(zhì)：兩條長(zhǎng)鏈：一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈4.DNA分子由四種脫氧核苷酸組成，這四種脫氧核苷酸含有的堿基是A、U、C、G()5.DNA分子由兩條方向相同的脫氧核苷酸鏈盤(pán)旋而成()6.DNA分子中的堿基一定存在如下數(shù)量關(guān)系：C＝T，A＝G()7.DNA單鏈中的A與T的數(shù)量一定相等()×正誤判斷×××8.下面是DNA的分子的結(jié)構(gòu)模式圖，說(shuō)出圖中1－10的名稱(chēng)。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥(niǎo)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9.有一對(duì)氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結(jié)構(gòu)中有一個(gè)腺嘌呤，則它的其他組成應(yīng)是A．三個(gè)磷酸、三個(gè)脫氧核糖和一個(gè)胸腺嘧啶B．兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖和一個(gè)胞嘧啶C．兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖和一個(gè)胸腺嘧啶D．兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖和一個(gè)尿嘧啶C23(2)○與、、?之間的數(shù)量關(guān)系為

。(1)雙鏈DNA中，游離的磷酸基團(tuán)有

個(gè)。每個(gè)脫氧核糖一般連接著

個(gè)磷酸，一條單鏈上有

個(gè)脫氧核糖只連接一個(gè)磷酸。(3)A與T之間有

個(gè)氫鍵，G與C之間有

個(gè)氫鍵。若堿基對(duì)數(shù)為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n，若已知A有m個(gè)，則氫鍵數(shù)為

；若已知G有m個(gè)，則氫鍵數(shù)為

。2211：1：1233n－m2n+m10.圖中1為DNA分子片段的一條鏈，2為堿基對(duì)，3為氫鍵，4為一個(gè)脫氧核苷酸。C因?yàn)锳+C/A+G+T+C=50%所以A+C=4000個(gè)已知C=2200所以A=1800A+G+T+C=8000個(gè)11．已知1個(gè)DNA分子中有4000個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧啶有2200個(gè)，這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是（）A．4000個(gè)和900個(gè) B．4000個(gè)和l800個(gè)C．8000個(gè)和1800個(gè)

D．8000個(gè)和3600個(gè)深度思考（1）兩條鏈之間的堿基通過(guò)什么鍵連接？（2）一條脫氧核苷酸鏈中的兩個(gè)堿基通過(guò)什么間接相連？（3）一個(gè)鏈狀ＤＮＡ（非環(huán)狀）中一個(gè)脫氧核糖連接幾個(gè)磷酸？（4）染色體中的一個(gè)ＤＮＡ中游離的磷酸基團(tuán)有幾個(gè)？（5）擬核DNA中游離的磷酸基團(tuán)有幾個(gè)？氫鍵—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—一個(gè)或兩個(gè)兩個(gè)0個(gè)三、DNA的相關(guān)計(jì)算26在雙鏈DNA中，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可知：A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2,整個(gè)DNA中A=T，G=C，得A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12A+G=A+C=兩條鏈不互補(bǔ)的堿基之和相等（A+G）或（A+C)或(T+G)/（A+T+G+C）=1/2規(guī)律一：在雙鏈DNA中，任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和相等，并為堿基總數(shù)的50%（1/2）T+CT+G變式：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=126三、DNA的相關(guān)計(jì)算27271.某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥(niǎo)嘌呤占30%，則胸腺嘧啶為_(kāi)____2.一個(gè)DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子中，胞嘧啶應(yīng)是_____20%60個(gè)小試牛刀1三、DNA的相關(guān)計(jì)算28A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律二：雙鏈DNA中互補(bǔ)堿基和與堿基總數(shù)之比，與任意一條鏈的這種比值相等。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12DNA雙鏈中DNA一條鏈中DNA另一條鏈中三、DNA的相關(guān)計(jì)算29A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1==規(guī)律三：雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。=nnnA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12例題：若DNA的一個(gè)單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？0.40.4三、DNA的相關(guān)計(jì)算30例題：在DNA的一個(gè)單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？（A1+G1）/（T1+C1）=a規(guī)律四：在已知鏈與互補(bǔ)鏈之間（A+G）/（T+C）互為倒數(shù)，在整個(gè)DNA分子中（A+G）/（T+C）比值為11/a2.5，1

（A2+G2）/（T2+C2）=（A+G）/（T+C）=1A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12三、DNA的相關(guān)計(jì)算規(guī)律五：不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值一般不同，即(A＋T)/(G＋C)的值一般不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性。規(guī)律六：若已知A在雙鏈中所占的比例為c%，則A1在單鏈中所占的比例無(wú)法確定，但最大值為2c%，最小值為0。1、某DNA分子中A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的34%，其中一條鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的28%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的比例是多少？38%3、分析一個(gè)DNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)30%的脫氧核苷酸含有A，由此可知，該分子中一條鏈上G含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的多少？40%2、某一DNA分子中，胞嘧啶與鳥(niǎo)嘌呤之和共占?jí)A基總量的46%，其中一條鏈上腺嘌呤占該鏈堿基總數(shù)的28%，則另一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基量的（）26%三、DNA的相關(guān)計(jì)算334.從某生物組織提取的DNA成分中，鳥(niǎo)嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基含量的46%，已知1號(hào)鏈的堿基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。（1）全部堿基中腺嘌呤占_____%（2）與1號(hào)鏈相對(duì)應(yīng)的2號(hào)鏈中，腺嘌呤占該鏈全部堿基_____%2726如果換成(A＋T)/(G＋C)，結(jié)果？例題：在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中，DNA指紋技術(shù)正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。刑偵人員只需要一滴血跡、一塊精斑或是一根頭發(fā)等樣品就可以進(jìn)行DNA指紋鑒定。此外DNA指紋技術(shù)還可以用親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。(1)利用指紋技術(shù)進(jìn)行DNA指紋鑒定的原理是