【公開課課件】3.2DNA的結(jié)構(gòu)課件2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

1、第三章第三章基因的本質(zhì)基因的本質(zhì)第第2 2節(jié)節(jié) DNADNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑,以它簡(jiǎn)潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往行人。你知道為什么將它作為高科技的標(biāo)志嗎? DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子水平，具有里程碑式的意義。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)最為重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，和相對(duì)論、量子力學(xué)一起被譽(yù)為20世紀(jì)最重要三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。01問題探討結(jié)構(gòu) 功能 在確信DNA是遺傳物質(zhì)之后，人們更迫切的想知道：DNA是怎樣儲(chǔ)存遺傳信息的？又是怎樣決定生物性狀的？ 要解答這些問題先要搞清楚DNA的結(jié)構(gòu)02DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.建立者： 195

2、3年，沃森和克里克克里克:物理學(xué)家,對(duì)X射線晶體衍射圖譜的分析十分熟悉。能夠幫助沃森理解晶體學(xué)原理。沃森:生物學(xué)家，可以幫助克里克理解生物學(xué)的內(nèi)容。02DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建2.建立過程：資料1：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(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、C、G四種堿基。O PCH2 OH O OH H OH H H H H 堿基 磷酸 A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶G:鳥嘌呤脫氧(核糖)核苷酸AGCT腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸組成DNA的四種脫氧核苷酸2.建立過程：02DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

3、資料二：1951年11月，英國生物物理學(xué)家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。M.WilkinsR.E.Franklin2.建立過程：02DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建沃森和克里克據(jù)此推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)?！癤”形意味著DNA分子是螺旋的雙螺旋？三螺旋？2.建立過程：02DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建資料3：1952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。查哥夫法則：在DNA中，腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量； 鳥嘌呤(G)的量=

4、胞嘧啶(C)的量。2.建立過程：資料4 富蘭克林發(fā)現(xiàn)，將DNA晶體翻轉(zhuǎn)180度獲得的X射線衍射圖仍然是一樣的。沃森與克里克認(rèn)為：DNA兩條鏈?zhǔn)欠聪蚺帕械?。?jù)此，沃森和克里克構(gòu)建出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。A-T與G-C具有相同的形狀和直徑，這樣組成的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。模型與X射線衍射照片比較，模型與基于照片推算出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)相符。2.建立過程：02DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 1953年，沃森和克里克撰寫的論文在英國雜志自然上發(fā)表，引起極大的轟動(dòng)。 1962，沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1.請(qǐng)你根據(jù)資料回答有

5、關(guān)DNA結(jié)構(gòu)方面的問題。（1）DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？（2）DNA 的基本骨架是由那些物質(zhì)組成的？他們分別位于DNA的什么部位？?jī)蓷l鏈構(gòu)成，按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA 的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，它們排列在DNA的外側(cè)思考討論：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？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。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；思考討論：（3）DNA中的堿基是如何配對(duì)的？它們位

6、于DNA的什么部位？ DNA 中的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)。它們位于DNA的內(nèi)側(cè)。堿基配對(duì)有一定規(guī)律：A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說不但闡明了DNA的基本結(jié)構(gòu)，并且對(duì)一個(gè)DNA分子如何復(fù)制成兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的DNA分子，以及DNA怎么傳遞生物體的遺傳信息進(jìn)行了合理說明。是生物科學(xué)中具有革命性的發(fā)現(xiàn)，是20世紀(jì)最重要的發(fā)現(xiàn)之一。是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。3.意義：思考討論：1.DNA的結(jié)構(gòu)層次03DNA的結(jié)構(gòu)基本組成元素：基本組成物質(zhì)：基本組成單位：DNA單鏈：DNA雙鏈：C、H、O、N、P磷酸基團(tuán)、脫氧核糖、含氮堿基脫氧核糖核苷酸（4種）脫氧核苷酸鏈DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)03DNA

7、的結(jié)構(gòu)2.DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)CH2 H OH H H H H 堿基堿基 磷酸 543215353一個(gè)羥基(OH)，稱作3端游離的磷酸基團(tuán)，稱作5端磷酸二酯鍵CTTGACAG5533（1）由 條單鏈按 _ 方式盤旋成 _ 結(jié)構(gòu)反向平行雙螺旋2173,5-磷酸二酯鍵磷酸 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(3)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 兩條鏈上的堿基通過 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 。氫鍵氫鍵TC堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基對(duì)堿基對(duì)235335G.C比例越高，DNA的熱穩(wěn)定性越高下面是DNA的結(jié)構(gòu)模式圖，請(qǐng)寫出圖中的名稱。1 23 45 67

8、 89 10胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對(duì)氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段思考：這個(gè)DNA片段有多少個(gè)游離的磷酸基團(tuán)（沒有形成磷酸二酯鍵的磷酸基團(tuán)）？2個(gè)練習(xí)與應(yīng)用（P52）2.特異性：堿基對(duì)的特定排列順序。3.穩(wěn)定性：1.多樣性：外部穩(wěn)定的基本骨架磷酸和脫氧核糖交替連接形成；內(nèi)部堿基對(duì)穩(wěn)定通過氫鍵連接，嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，加強(qiáng)穩(wěn)定性；空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)；堿基對(duì)的排列順序的千變?nèi)f化。3.DNA的特性03DNA分子中相關(guān)的堿基計(jì)算嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)即A+G/T+C=1A=TC=GA+G=T+C或 A+C=T+G某生物細(xì)胞

9、DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占22，那么，胞嘧啶的分子數(shù)占（ ）A11 B22 C28 D44任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和恒等且各占DNA總堿基數(shù)的50配對(duì)的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等互補(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，若 ，則 ，G1C1A1T1mG2C2A2T2GCATDNA分子中相關(guān)的堿基計(jì)算03mm03DNA分子中相關(guān)的堿基計(jì)算例:若一個(gè)雙鏈DNA分子的G占整個(gè)DNA分子堿基的27%，并測(cè)得DNA分子一條鏈上的A占這個(gè)鏈堿基的18%，則另一條鏈上的A的比例是() A9% B27% C28% D46%03DNA分子中相關(guān)的堿基計(jì)算非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為