学年新教材高中生物第3章基因的本质第2节DNA的结构课件新人教版必修第二册202206052193.pptx

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1、第第2节节DNA的结构的结构第一页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。课标定课标定位位1.DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建分析科学家探索分析科学家探索DNA结构的历程结构的历程,学习科学家学习科学家探索求真的科学精神。探索求真的科学精神。2.DNA的结构的结构通过观察通过观察DNA的结构模式图和制作的结构模式图和制作DNA双螺旋双螺旋结构模型结构模型,掌握掌握DNA双螺旋结构的主要特点。双螺旋结构的主要特点。第二页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。素养阐释素养阐释1.基于对基于对DNA结构特点的理解结构特点的理解,进一步形成结构进一步形成结构与功能相适应的观念。与功能相适应的观

2、念。2.通过学习科学家探索通过学习科学家探索DNA结构的历程结构的历程,认同科认同科学探究是一个不断深化的过程学探究是一个不断深化的过程;认识到科学家探认识到科学家探索求真的科学精神以及交流合作、技术进步、索求真的科学精神以及交流合作、技术进步、多学科交叉渗透等多学科交叉渗透等,对于科学的发展都具有重要对于科学的发展都具有重要作用。作用。第三页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。 自主自主预习预习新知导学新知导学第四页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。一、一、DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1.模型构建者是美国生物学家模型构建者是美国生物学家沃森沃森和英国物理学家和英国物理学家

3、克里克克里克, DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现,在生物学的发展中具有里在生物学的发展中具有里程碑式的意义。程碑式的意义。第五页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2.DNA结构模型的构建结构模型的构建过程过程 第六页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。二、二、DNA的结构的结构1.DNA分子的基本组成单位分子的基本组成单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸(1)结构模式图结构模式图 (2)碱基碱基:A(腺嘌呤腺嘌呤)、G(鸟嘌呤鸟嘌呤)、C(胞嘧啶胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)。(3)种类种类:腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸

4、、胞嘧啶脱胞嘧啶脱氧核苷酸氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。第七页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2.双螺旋结构的特点双螺旋结构的特点(1)DNA是由是由两条两条单链组成的单链组成的,这两条链按这两条链按反向平行反向平行方式盘旋方式盘旋成双螺旋结构。成双螺旋结构。(2)DNA中的中的脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸交替连接交替连接,排列在外侧排列在外侧,构成基本骨构成基本骨架架;碱基碱基排列在内侧。排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过氢键氢键连接成碱基对。碱基配对的规连接成碱基对。碱基配对的规律律:A与与T配对配对,G与与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系

5、配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫作叫作碱基互补配对碱基互补配对原则。原则。第八页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。【预习检测】【预习检测】 1.判断正误。判断正误。(1)沃森和克里克构建沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的主要依据是双螺旋结构模型的主要依据是DNA的的X射线衍射图谱。射线衍射图谱。()(2)DNA的基本骨架由磷酸和核糖交替连接而成的基本骨架由磷酸和核糖交替连接而成,且分布于外且分布于外侧。侧。()(3)双链双链DNA分子中一条链上的磷酸与脱氧核糖是通过氢键连接分子中一条链上的磷酸与脱氧核糖是通过氢键连接的。的。()(4)A与与T之间和之间和G与与C之间的氢键数量相等。

6、之间的氢键数量相等。() 第九页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。(5)DNA的两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋的两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。结构。()(6)嘌呤只能和嘧啶发生碱基互补配对。嘌呤只能和嘧啶发生碱基互补配对。()(7)双链双链DNA分子中嘌呤和嘧啶的数量相等。分子中嘌呤和嘧啶的数量相等。() 第十页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2.DNA酶能使酶能使DNA初步水解初步水解,可以得到可以得到()A.磷酸磷酸,核糖核糖,A、G、C、U 4种碱基种碱基B.磷酸磷酸,脱氧核糖脱氧核糖,A、T、C、G 4种碱基种碱基C.4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸D.4

7、种核糖核苷酸种核糖核苷酸答案答案:C解析解析:DNA初步水解为组成它的基本单位初步水解为组成它的基本单位,即即4种脱氧核苷酸。种脱氧核苷酸。第十一页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。 合作合作探究探究释疑解惑释疑解惑知识点一知识点一知识点二知识点二第十二页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。DNA双螺旋结构模型的构建及双螺旋结构模型的构建及DNA的结构的结构1.沃森和克里克在构建沃森和克里克在构建DNA结构模型的过程中利用了他人的哪结构模型的过程中利用了他人的哪些经验和成果些经验和成果?提示提示:(1)英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林提供的英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍衍

8、射图谱。射图谱。(2)奥地利生物化学家查哥夫提供的信息奥地利生物化学家查哥夫提供的信息:在在DNA中中,腺嘌呤腺嘌呤(A)的的量总是等于胸腺嘧啶量总是等于胸腺嘧啶(T)的量的量;鸟嘌呤鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶的量总是等于胞嘧啶(C)的量。的量。第十三页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。问题引领问题引领2.下图是下图是DNA片段的结构图片段的结构图,请据图回答下列问题。请据图回答下列问题。第十四页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。(1)DNA的基本单位是的基本单位是。4种基本单位种基本单位的区别主要体现在的区别主要体现在上。上。 答案答案:脱氧核苷酸碱基的种类脱氧核苷酸碱基的种类(2)

9、写出图中写出图中的名称。的名称。,。 答案答案:碱基对脱氧核苷酸链脱氧核糖磷酸腺嘌呤脱氧核碱基对脱氧核苷酸链脱氧核糖磷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤氢键苷酸腺嘌呤氢键第十五页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。(3)为什么为什么“GC碱基对碱基对”的含量越多的含量越多,DNA越耐高温越耐高温?提示提示:GC碱基对之间有碱基对之间有3个氢键个氢键,而而AT碱基对之间有碱基对之间有2个氢个氢键键,所以含所以含“GC碱基对碱基对”越多的越多的DNA,其结构越稳定其结构越稳定,越不容易越不容易被高温破坏。被高温破坏。第十六页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。归纳提升归纳提升1.DNA分子结构的分子结构的“

10、五、四、三、二、一五、四、三、二、一”第十七页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2. 借助示意图辨析借助示意图辨析DNA分子的结构分子的结构图图1 图图2 第十八页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。(1)由图由图1可解读出以下信息可解读出以下信息。 (2)图图2是图是图1的简化形式的简化形式,a表示氢键。表示氢键。第十九页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。3.有关有关DNA分子结构的分子结构的2个注意事项个注意事项(1)并非所有的并非所有的DNA分子都是双链结构分子都是双链结构,有的有的DNA分子为单链分子为单链结构。结构。(2)原核细胞及真核细胞细胞器中的原核细胞及真核细胞细胞器中的D

11、NA分子为双链环状结分子为双链环状结构。构。第二十页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。4.DNA指纹图谱的获得及该技术的应用指纹图谱的获得及该技术的应用(1)应用应用DNA指纹技术指纹技术,首先需要用合适的酶将待检测的样品首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段切成片段,然后用电泳的方法将这些片段按大小分开然后用电泳的方法将这些片段按大小分开,再经再经过一系列步骤过一系列步骤,最后形成最后形成DNA指纹图。指纹图。(2)由于每个人的由于每个人的DNA指纹图是独一无二的指纹图是独一无二的,所以我们可以通过所以我们可以通过分析指纹图的吻合程度来确认身份。因而此技术被广泛应用于刑分析指纹图的

12、吻合程度来确认身份。因而此技术被广泛应用于刑侦领域、亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。侦领域、亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。第二十一页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。典型例题典型例题下图表示某下图表示某DNA片段片段,下列有关该图的叙述下列有关该图的叙述,正确的是正确的是()A.相间排列相间排列,构成构成DNA分子分子的的基本骨架基本骨架B.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C.既容易断裂又容易生成既容易断裂又容易生成,所以所以DNA的稳定性与之无关的稳定性与之无关D.该该DNA片段有片段有2种碱基配对方式种碱基配对方式,4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸答案答案:D 第二十二页，编辑于星期

13、五：二十三点 五十二分。解析解析:磷酸、磷酸、脱氧核糖交替连接脱氧核糖交替连接,排列在外侧排列在外侧,构成基本骨构成基本骨架。架。磷酸并不能与磷酸并不能与组成一个脱氧核苷酸。组成一个脱氧核苷酸。DNA的稳定性的稳定性与与氢键有关氢键有关,氢键越多氢键越多,DNA分子越稳定。该分子越稳定。该DNA片段有片段有2种种碱基配对方式碱基配对方式(A与与T配对、配对、C与与G配对配对),4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸(腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸嘧啶脱氧核苷酸)。第二十三页，编辑于星期五：二十三点 五十二分

14、。【变式训练】【变式训练】 1.DNA分子的平面结构很像一架分子的平面结构很像一架“梯子梯子”,那么组成这架那么组成这架“梯子梯子”的的“扶手扶手”、“扶手扶手”之间的之间的“阶梯阶梯”、连接、连接“阶梯阶梯”的化学键以及的化学键以及遵循的原则依次是遵循的原则依次是()磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链氢键氢键碱基对碱基对碱基互补配对碱基互补配对A.B.C.D.答案答案:B第二十四页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。解析解析:“梯子梯子”的的“扶手扶手”指指DNA的基本骨架的基本骨架,即磷酸和脱氧核糖交即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链替连接形成的长链;排列在内

15、侧的碱基对相当于排列在内侧的碱基对相当于“阶梯阶梯”;连接连接“阶梯阶梯”的化学键是氢键的化学键是氢键;碱基间的配对遵循碱基互补配对原则碱基间的配对遵循碱基互补配对原则,即即A与与T配对配对,G与与C配对。配对。第二十五页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2.下列示意图能正确表示下列示意图能正确表示DNA片段的是片段的是()答案答案:D 第二十六页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。解析解析:DNA中存在中存在T,不存在不存在U,可排除可排除A项。项。DNA分子的两条链分子的两条链是反向平行的是反向平行的,而而B项是同向的项是同向的(依据两条链中的脱氧核糖分析依据两条链中的脱氧核糖分析)。A

16、与与T之间有之间有2个氢键个氢键,G与与C之间有之间有3个氢键个氢键,可排除可排除C项。项。第二十七页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。与与DNA结构相关的计算结构相关的计算问题引领问题引领结合结合DNA双螺旋结构模型的特点回答下列问题。双螺旋结构模型的特点回答下列问题。1.为什么为什么DNA中嘌呤和嘧啶的数量相等中嘌呤和嘧啶的数量相等?提示提示:在在DNA中中,A一定与一定与T配对配对,G一定与一定与C配对配对,所以所以A=T, G=C,A+G=T+C。第二十八页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2.(A+T)或或(G+C)在整个双链在整个双链DNA分子中所占的比例与在每分子中所占的比例

17、与在每一条单链中所占的比例相等吗一条单链中所占的比例相等吗?为什么为什么?提示提示:相等。设在双链相等。设在双链DNA分子的一条单链中分子的一条单链中A、T的数目分的数目分别为别为a、b,所有碱基的数目之和为所有碱基的数目之和为n;由于由于A与与T配对配对,所以在另一所以在另一条单链中条单链中,A、T的数目分别为的数目分别为b、a,在整个双链在整个双链DNA分子中分子中,A、T的数目分别为的数目分别为(a+b)、(a+b)。由上述分析可知。由上述分析可知,在双链在双链DNA分子分子中中,(A+T)所占比例在任意一条链及整个所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都是分子中都是(a+b)/n。同理

18、可知。同理可知,(G+C)在整个在整个DNA分子中所占的比例与在每分子中所占的比例与在每一条单链中所占的比例相等。一条单链中所占的比例相等。第二十九页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。3.如果一条单链中如果一条单链中(A+G)/(T+C)=m,则其互补链中则其互补链中(A+G)/(T+C)的值是多少的值是多少?提示提示:双链双链DNA分子的一条链中分子的一条链中(A+G)/(T+C)=m,因为因为A与与T配配对对,G与与C配对配对,所以其互补链中所以其互补链中(T+C)/(A+G)=m,即即(A+G)/(T+C)=1/m。4.若某双链若某双链DNA分子中有分子中有n个碱基对个碱基对,则该则该

19、DNA分子可有多少分子可有多少种排列方式种排列方式?提示提示:4n种。种。第三十页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。归纳提升归纳提升DNA分子中碱基数量的计算规律分子中碱基数量的计算规律(1)在双链在双链DNA分子中分子中,嘌呤总数与嘧啶总数相等嘌呤总数与嘧啶总数相等,即即A+G=T+C。(2)“互补碱基之和互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个双链的比例在任意一条链及整个双链DNA分子中分子中都相同都相同,即若在一条链中即若在一条链中(A+T)/(G+C)=m,则在互补链及整个则在互补链及整个DNA分子中分子中(A+T)/(G+C)=m。(此比值在不同此比值在不同DNA分子中具有分子中具有

20、特异性特异性)第三十一页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个在整个DNA分子中为分子中为1,即若在即若在DNA一条链中一条链中(A+G)/(T+C)或或(A+C)/(T+G)=a,则在其互补链中该比值为则在其互补链中该比值为1/a,而在整个而在整个DNA分分子中该比值为子中该比值为1。(此比值在不同双链此比值在不同双链DNA分子中无特异性分子中无特异性,恒为恒为1)第三十二页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。典型例题典型例题DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生分子的稳定性与碱

21、基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内物体内DNA分子中分子中(A+T)/(G+C)与与(A+C)/(T+G)两个比值的叙两个比值的叙述述,正确的是正确的是()A.碱基序列不同的双链碱基序列不同的双链DNA分子分子,后一比值不同后一比值不同B.前一个比值越大前一个比值越大,双链双链DNA分子的稳定性越高分子的稳定性越高C.当两个比值相同时当两个比值相同时,可判断这个可判断这个DNA分子是双链分子是双链D.前一比值在整个双链前一比值在整个双链DNA分子及其每一条单链中都相等分子及其每一条单链中都相等答案答案:D第三十三页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。解析解析:双链双链DNA分子中分子中A

22、=T,G=C,A与与T之间有之间有2个氢键个氢键,G与与C之间有之间有3个氢键。碱基序列不同的双链个氢键。碱基序列不同的双链DNA分子分子,前一比值不同前一比值不同,后一比值相同。前一个比值越小后一比值相同。前一个比值越小,双链双链DNA分子的稳定性越高。分子的稳定性越高。当两个比值相同时当两个比值相同时,这个这个DNA分子可能是单链分子可能是单链,也可能是双链。也可能是双链。第三十四页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。【变式训练】【变式训练】 1.某双链某双链DNA分子中分子中(A+T)占整个占整个DNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%,其中一条链其中一条链(a链链)上的上的G占该链碱基

23、总数的占该链碱基总数的21%,那么那么,对应的另对应的另一条互补链一条互补链(b链链)上的上的G占该链碱基总数的比例占该链碱基总数的比例是是()A.35%B.29%C.28%D.21%答案答案:A第三十五页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。解析解析:某双链某双链DNA分子中分子中(A+T)占整个占整个DNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%,则任意一条链中则任意一条链中(A+T)占该链碱基总数的占该链碱基总数的44%。(A+T)占占a链碱基总数的链碱基总数的44%,G占占a链碱基总数的链碱基总数的21%,所以所以C占占a链碱基总链碱基总数的数的35%。b链上的链上的G与与a链上的链上的C配对

24、配对,所以所以G占占b链碱基总数的链碱基总数的35%。第三十六页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。2.某双链某双链DNA分子中含有分子中含有200个碱基对个碱基对,其中一条链上其中一条链上A T G C=1 2 3 4。下列有关该。下列有关该DNA分子的叙述分子的叙述,正确正确的是的是()A.含有含有4个游离的磷酸基团个游离的磷酸基团B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个个C.4种含氮碱基种含氮碱基A T G C=3 3 7 7D.碱基排列方式共有碱基排列方式共有4200种种答案答案:C第三十七页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。解析解析:每条单链各有每条单链各有1个游离的磷酸

25、基团个游离的磷酸基团,所以双链所以双链DNA分子应分子应该有该有2个游离的磷酸基团。计算碱基数目时个游离的磷酸基团。计算碱基数目时,需要注意所给碱需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有分子中含有200个碱基对个碱基对,一条一条链上链上A T G C=1 2 3 4,根据双链中根据双链中(A+T)所占的比例所占的比例=单链中单链中(A+T)所占的比例可知所占的比例可知,双链双链DNA分子中分子中(A+T)占占3/10,再再根据根据A=T可知可知,A和和T各占各占3/20,故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为2002(3/20)=60(个个)

26、。双链中。双链中A和和T分别占分别占3/20,则则C和和G分别占分别占7/20,故故A T G C=3 3 7 7。在碱基比例不确定的情况下。在碱基比例不确定的情况下,碱基排列方式共有碱基排列方式共有4n种种,n为碱基对数为碱基对数,即共有即共有4200种种,而该而该DNA分分子碱基比例已确定子碱基比例已确定,故排列方式小于故排列方式小于4200种。种。第三十八页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。素素 养养 提提 升升第三十九页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。制作制作DNA双螺旋结构模型时应注意的问题双螺旋结构模型时应注意的问题(1)严格按照实验操作程序严格按照实验操作程序,按结构层次从

27、小到大按结构层次从小到大,从简单到复杂从简单到复杂依次完成。依次完成。(2)制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型时制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型时,注意各分子的大小注意各分子的大小比例。比例。(3)制作含氮碱基的模型时制作含氮碱基的模型时,要注意要注意2点。点。腺嘌呤腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶(T)的一端应剪成相互吻合的形状。同理的一端应剪成相互吻合的形状。同理,鸟嘌呤鸟嘌呤(G)和胞嘧啶和胞嘧啶(C)的一端应剪成另一种吻合的形状。的一端应剪成另一种吻合的形状。这两种碱基对模型的长度应这两种碱基对模型的长度应相等相等,以保证以保证DNA分子中两条平行链之间的距离相等。分子中两条平行链之

28、间的距离相等。第四十页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。(4)制作脱氧核苷酸长链模型时制作脱氧核苷酸长链模型时,要注意要注意3点。点。两条长链中核两条长链中核苷酸的个数必须相同。苷酸的个数必须相同。两条长链并排时两条长链并排时,必须保证碱基之间能必须保证碱基之间能够相互配对。够相互配对。两条长链走向要相反。两条长链走向要相反。(5)把平面结构转成立体结构时把平面结构转成立体结构时,如发现某结构部件有扭曲现象如发现某结构部件有扭曲现象,应予以矫正。应予以矫正。(6)在整个制作过程中在整个制作过程中,各零件之间的连接应保持足够的牢固各零件之间的连接应保持足够的牢固性性,以免旋转时零件脱落。以免旋转时零件脱落。第四十一页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。某学生制作的以下碱基对模型中某学生制作的以下碱基对模型中,正确的是正确的是()答案答案:A解析解析:选项选项B,A与与T之间应该有之间应该有2个氢键个氢键;C、D两项中两条单链两项中两条单链的方向应是相反的的方向应是相反的,且且D项中的项中的G与与C之间应该有之间应该有3个氢键。个氢键。第四十二页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。课课 堂堂 小小 结结第四十三页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。第四十四页，编辑于星期五：二十三点 五十二分。