3.2DNA的結(jié)構(gòu)高一生物課件（人教版2019必修2）

DNA的結(jié)構(gòu)第二節(jié)沃森和克里克是怎樣揭示DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的？這一研究過(guò)程給我們哪些啟示？DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)有哪些主要特點(diǎn)？本

節(jié)

聚

焦DNA是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)更多實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質(zhì)T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)加熱殺死的S型細(xì)菌中含有轉(zhuǎn)化因子格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化因子是什么溫故啟新一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P48-50，在教材勾畫(huà)出下列問(wèn)題的答案。

1.歸納出哪些科學(xué)家分別對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建作出了怎樣的貢獻(xiàn)？2.DNA由幾條鏈組成？具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？3.DNA基本骨架由哪些物質(zhì)構(gòu)成？它們分別位于DNA什么部位？4.DNA中堿基如何配對(duì)？它們位于DNA什么部位？---------模型建構(gòu)法美國(guó)加州理工學(xué)院英國(guó)劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室【資料1】DNA是以

為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這四種核苷酸分別含有

4種堿基。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程DNA的中文全稱(chēng)：_________________，組成元素：.脫氧核糖核酸C、H、O、N、P4種脫氧核糖核苷酸A、T、G、C5’1’2’3’4’OPCH2

OHOOHHOHHH

HH含N堿基

磷酸

脫氧核糖p=OOHO堿基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO堿基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHOOHH2O磷酸二酯鍵一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程【資料2】1951年，英國(guó)化學(xué)家托德提出核苷酸分子間的化學(xué)連接方式。他認(rèn)為核苷酸與核苷酸之間通過(guò)脫水縮合以磷酸二酯鍵連接?；顒?dòng)一：請(qǐng)根據(jù)上述信息，用四種脫氧核苷酸構(gòu)建一條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈。

【資料3】1951年11月，英國(guó)生物物理學(xué)家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應(yīng)用X射線晶體衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。DNA衍射圖譜證據(jù)推斷DNA衍射圖譜呈現(xiàn)“X”形DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)DNA衍射圖譜外圍的斑點(diǎn)較淺，研究表明，這是因?yàn)榱硪粭l螺旋的干擾。DNA可能呈雙螺旋結(jié)構(gòu)X射線晶體衍射技術(shù)【資料4】富蘭克林和威爾金斯發(fā)現(xiàn)DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣翻轉(zhuǎn)180°威爾金斯富蘭克林證據(jù)推斷DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣DNA兩條鏈尾反向平行翻轉(zhuǎn)180°活動(dòng)二：DNA的兩條鏈的位置關(guān)系是怎樣的呢？它們是如何連接的？

嘗試構(gòu)建雙鏈平面模型?？赡苄?：堿基排列在內(nèi)側(cè)可能性2：堿基排列在同側(cè)可能性3：堿基排列在外側(cè)【資料5】DNA位于液體環(huán)境中，磷酸與脫氧核糖親水，堿基疏水。DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈按反向平行盤(pán)旋成的雙螺旋結(jié)構(gòu)！【資料6】①DNA分子兩條鏈之間的距離是固定的，直徑約為2nm；假說(shuō)一：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)；假說(shuō)二：A與C配對(duì)，G與T配對(duì)。②嘌呤是雙環(huán)化合物，嘧啶是單環(huán)化合物（如圖所示）；據(jù)此推測(cè)位于DNA內(nèi)部的堿基如何配對(duì)？可以提出哪些假說(shuō)？問(wèn)題：位于DNA內(nèi)側(cè)的堿基是如何配對(duì)的？嘌呤與嘧啶配對(duì)DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈按反向平行盤(pán)旋成的雙螺旋結(jié)構(gòu)！脫氧核糖和磷酸交替鏈接，堿基排列在內(nèi)側(cè)。查哥夫【資料7】奧地利生物化學(xué)家查哥夫?qū)Χ喾N生物DNA的堿基做了定量分析，研究數(shù)據(jù)如表，

據(jù)表說(shuō)說(shuō)不同的生物堿基數(shù)量上有什么相同點(diǎn)？DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈按反向平行盤(pán)旋成的雙螺旋結(jié)構(gòu)！脫氧核糖和磷酸交替鏈接，堿基排列在內(nèi)側(cè)。排列在內(nèi)側(cè)的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。相同點(diǎn)：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量(即：A=T)；鳥(niǎo)嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量(即：G=C)。由此推測(cè)，上述哪種假說(shuō)是正確的？模型三

沃森和克里克重新構(gòu)建：DNA雙鏈的平面結(jié)構(gòu)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程A與T配對(duì)C與G配對(duì)如何連接？氫鍵一個(gè)堿基上的H原子和與之配對(duì)的堿基上的電負(fù)性強(qiáng)的N原子或O原子間存在一定的吸引力，形成氫鍵。2個(gè)氫鍵3個(gè)氫鍵空間結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，沃森和克里克撰寫(xiě)的論文?核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型?在英國(guó)雜志《自然》上發(fā)表，引起極大的轟動(dòng)。諾貝爾獎(jiǎng)富蘭克林于1958年因卵巢癌去世，無(wú)緣諾貝爾獎(jiǎng)。二、DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①：DNA是由兩條單鏈組成，這兩條單鏈按反向平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。鏈數(shù)方向結(jié)構(gòu)一條：5’→3’;

另一條：3’→5’DNA雙鏈的平面結(jié)構(gòu)圖特點(diǎn)③：兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接起來(lái)，形成堿基對(duì)，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。特點(diǎn)②：DNA分子中的磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。1.在DNA分子模型的搭建實(shí)驗(yàn)中，若僅有訂書(shū)釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構(gòu)建一個(gè)含10對(duì)堿基(A有6個(gè))的DNA雙鏈片段，那么使用的訂書(shū)釘個(gè)數(shù)為（

）A.58B.78C.82D.88需要使用訂書(shū)釘連接的部位有堿基與堿基的連接處、脫氧核糖與磷酸的連接處以及脫氧核糖與堿基的連接處，連接堿基與堿基需要的訂書(shū)釘數(shù)目為6×2＋4×3＝24，連接脫氧核糖與磷酸需要的訂書(shū)釘數(shù)目為20×2－2＝38，連接脫氧核糖與堿基需要的訂書(shū)釘數(shù)目是20，故總共需要的訂書(shū)釘數(shù)目是82。C

2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，是科學(xué)家合作研究的典范，在科學(xué)界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你那些啟示？

要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；研究小組成員在知識(shí)背景上最好是互補(bǔ)的，對(duì)所從事的研究要有興趣和激情等。P59討論阿基米德：給我一個(gè)支點(diǎn)，我將撬動(dòng)整個(gè)地球！一、概念檢測(cè)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（

）（2）在DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)中，堿基的比例總是（A+G）/（T+C）=1。（

）4．一條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'C2．下面是DNA的結(jié)構(gòu)模式圖，請(qǐng)寫(xiě)出圖中①~⑩的名稱(chēng)。①

；②

；③

；④

；⑤

；⑥

；⑦

；⑧

；⑨

；⑩

。胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脫氧核糖磷酸脫氧核苷酸堿基對(duì)氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段二、DNA的結(jié)構(gòu)思考①：為什么G-C堿基對(duì)含量越多DNA越穩(wěn)定？氫鍵越多，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，而G—C堿基對(duì)之間含有的氫鍵多，即含G、C堿基對(duì)比例越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，更耐高溫。穩(wěn)定性外部穩(wěn)定的基本骨架、內(nèi)部堿基對(duì)穩(wěn)定、空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。思考②：DNA只含有4種脫氧核苷酸，為什么能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息？堿基（或脫氧核苷酸）排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲(chǔ)存了大量的遺傳信息。計(jì)算：在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)有：A—T、T—A、G—C、C—G。請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算DNA分子有多少種？44000多樣性思考③：為什么可以利用DNA指紋來(lái)識(shí)別身份？特異性兩個(gè)隨機(jī)個(gè)體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指紋來(lái)識(shí)別身份。二、DNA的結(jié)構(gòu)①DNA分子中每個(gè)脫氧核糖上均連接著一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基(

)②每個(gè)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(duì)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(gè)游離磷酸(

)⑤兩條鏈上互補(bǔ)的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)(

)⑥D(zhuǎn)NA分子中一條鏈上的相鄰堿基通過(guò)氫鍵連接(

)⑦每個(gè)DNA分子中一般都會(huì)含有四種脫氧核苷酸()⑧DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，并且游離的磷酸基團(tuán)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()√×√√××√×√1或2個(gè)脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖不同側(cè)0

2個(gè)選擇題：1.用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型，所提供的卡片類(lèi)型和數(shù)量如表所示，下列說(shuō)法正確的是（

）卡片類(lèi)型脫氧核糖磷酸堿基ATGC卡片數(shù)量10102332A.最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸，5個(gè)脫氧核苷酸對(duì)B.構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個(gè)氫鍵C.搭建的DNA模型中有1個(gè)游離的磷酸基團(tuán)D.最多可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA片段B二、DNA的結(jié)構(gòu)1）、設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：A1=T2

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2。則在雙鏈DNA中：A=T，G=C。A+G=T+C=A+C=T+G=堿基總數(shù)的50%例1：某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18%，那么鳥(niǎo)嘌呤的分子數(shù)占（）A.9%B.18%C.32%D.64%C規(guī)律一：在雙鏈DNA中

總數(shù)與

總數(shù)相等，即A＋G等于T＋C。嘌呤堿基嘧啶堿基G=50%–18%=32%變式1：一個(gè)雙鏈的DNA分子，其中A＝10%，則T、G、C的含量分別為

、

、

。10%40%40%二、DNA的結(jié)構(gòu)A1+T1（A+T）12==A2

+T2例2:在一個(gè)DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的54%。若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的22%，胸腺嘧啶占28%，則另一條鏈上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的（）A．24%、26%B．22%、28%C．27%、23%

D．20%、30%（G+C）12G1+C1G2+C2==A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==規(guī)律二：互補(bǔ)堿基之和的比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相同，即若在一條鏈中(A+T)/(G+C)＝m，在互補(bǔ)鏈及整個(gè)DNA分子中(A+T)/(G+C)＝?。A二、DNA的結(jié)構(gòu)A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=規(guī)律三：非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，在整個(gè)DNA分子中為1，即若在DNA分子的一條鏈中（A+G）/（T+C）＝a，則在其互補(bǔ)鏈中（A+G）/（T+C）＝?，而在整個(gè)DNA分子中（A+G）/（T+C）＝?A+GT+C=1例3：已知DNA分子中的一條單鏈中A+G/T+C的值為0.5，則互補(bǔ)鏈中A+G/T+C的值為

，該DNA分子中A+G/T+C的值為

。21二、DNA的結(jié)構(gòu)A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律四：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12（A1+T1）%=(A2+T2）%=(A+T)%例4：某雙鏈(α鏈和β鏈)DNA分子中鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶的數(shù)量之和占全部堿基總數(shù)的56%，α鏈中腺嘌呤占28%。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．β鏈中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數(shù)量之和占該鏈堿基總數(shù)的44%B．β鏈中鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶所占的比例相等，均是28%C．α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占雙鏈DNA分子的8%D．α鏈中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，β鏈中(A＋T)/(G＋C)＝11/14B變

式

訓(xùn)

練5.某