DNA分子的结构课件-高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、学习目标学习目标核心素养核心素养1概述DNA结构的主要特点。(重点、难点)2通过对DNA结构模型构建过程的交流讨论，认同交流合作多学科交叉在科学发展中的作用。3制作DNA的双螺旋结构模型。(重点、难点)1.基于对DNA结构特点的理解，形成结构与功能适应观。2.进行DNA分子结构中的相关计算,培养理性思维。3.动手制作模型，培养观察能力、动手能力及空间想象能力。知识回顾1.DNA的基本单位：脱氧核苷酸3.核苷酸的组成：2.元素组成：C、H、O、N、PA腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶T胸腺嘧啶4.含氮碱基O PCH2 OH OOH HOH HH HH 碱基碱基 磷酸 脱氧核糖资料资料1：1951年，英国科

2、学年，英国科学家威尔金斯和家威尔金斯和富兰克林提供富兰克林提供了了DNA的的X射射线衍射图谱线衍射图谱。资料资料2 2：19521952年奥地利著名生物化学家查哥年奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（夫研究得出：腺嘌呤（A A）的量总是等于胸腺）的量总是等于胸腺嘧啶（嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，鸟嘌呤（，鸟嘌呤（G G）的量总是）的量总是等于胞嘧啶（等于胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建讨论讨论1:1:当时，科学家对当时，科学家对DNADNA的认识是怎样的的认识是怎样的？讨论讨论2 2：沃森和克

3、里克在构建模型的过程中，利沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的许多经验和成果，其中威尔金斯和同用了他人的许多经验和成果，其中威尔金斯和同事富兰克林提供的事富兰克林提供的DNADNA衍射图谱对他们有什么帮衍射图谱对他们有什么帮助？助？讨论讨论3：查可夫定量分析查可夫定量分析DNA分子的碱基组成对沃分子的碱基组成对沃森和克里克的森和克里克的DNA模型构建有什么影响？模型构建有什么影响？20 20世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分分子的基本单位是子的基本单位是脱氧核苷酸脱氧核苷酸。碱基碱基A G C T磷酸磷酸脱脱氧氧核糖核糖讨论讨论1:1:当时，

4、科学家对当时，科学家对DNADNA的认识的认识:ACT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胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸G脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类由原来认为相同的碱基进行配对，即由原来认为相同的碱基进行配对，即A A与与A A配对，配对，T T与与T T配对改成配对改成:A A与与T T配对，配对，G G与与C C配对配对讨论讨论2 2：讨论讨论3 3：由衍射图谱，推算出由衍射图谱，推算出DNADNA分子分子呈螺旋结构呈螺旋结构。A-TA-T碱基对与碱基对与G-CG-C碱基对具有相同的形状和直径，这碱基对具有相同的形状

5、和直径，这样组成的样组成的DNADNA分子具有稳定的直径，能够解释分子具有稳定的直径，能够解释A A、T T、G G、C C的数量关系，同时也能解释的数量关系，同时也能解释DNADNA的复制。的复制。讨论讨论4:4:上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？你理解生物科学的发展有什么启示？讨论讨论5:5:沃森和克里克默契配合，建构了沃森和克里克默契配合，建构了DNA双螺旋结构双螺旋结构模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。这给予你哪些启示？这给予你哪些启示？1

6、.1.善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；2.2.善于与他人交流、沟通和合作；善于与他人交流、沟通和合作；3.3.大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神。大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神。物理学物理学、生物化学生物化学、数学数学和和分子生物学分子生物学；多学科交叉运用，推动了生物学的发展。多学科交叉运用，推动了生物学的发展。左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森子曰：子曰：三人行必有我师焉。三人行必有我师焉。学学会会学学习习学学会会借借鉴鉴学学会会合合作作CTTGACAG5533（1）由 条单链按_方式盘旋成_结构反 向 平行双螺旋212

7、3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键CH2 HOH HH HH 碱基碱基 磷酸 54321二、DNA的结构A AT TA AT TT TA AG GG GG GC CC CA AT TC C脱氧核糖和碱基交替连接，构成基本骨架(2)外侧：碱基内侧:(3)碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，且A只和T配对、G只和C配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作碱基互补配对原则。氢键氢键碱基对碱基对碱基对的排列顺序的千变万化。在生物体内，最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：AT、TA、GC、CG。请同学们计算该DNA分子可能有多少种？4 种种4000（2）特异性 特定的DNA有特

8、定的碱基对排列顺序。（3）稳定性具有规则的双螺旋结构。（1）多样性DNA的结构特性：三、制作三、制作DANDAN双螺旋结构的模型双螺旋结构的模型硬硬塑塑方方框框2 2个个（长长约约10cm10cm），细细铁铁丝丝2 2根根(长长约约0.5m)0.5m)，球球形形塑塑料料片片（代代表表磷磷酸酸）若若干干，双双层层五五边边形形塑塑料料片片(代代表表脱脱氧氧核核糖糖)若若干干，4 4种种不不同同颜颜色色的的长长方方形形塑塑料料片片（代代表表4 4种种不不同同碱碱基基）若若干干，粗粗铁铁丝丝2 2根根（长长约约10 10 cmcm），订订书钉。书钉。材料用具材料用具：1、制作原理：DNA由两条脱氧核苷

9、酸链组成，按反相平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA中的磷酸基团与脱氧核糖交替连接，排列在外侧；碱基依据碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。2、制作过程：脱氧核苷酸模型核苷酸长链模型DNA平面结构模型DNA双螺旋结构模型从基本组成物质磷酸、从基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过钉书针连接成物开始，通过钉书针连接成 “基本单位基本单位一一脱氧核苷酸脱氧核苷酸”模型，然后把脱氧核苷酸模型，然后把脱氧核苷酸模型按一定的碱基顺序依次模型按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条穿在铁丝上构成一条DNADNA链，链，同样方法制作另一条，再按同样方法制作另一

10、条，再按碱基互补配对方式用钉书针碱基互补配对方式用钉书针连好两条链，连好两条链，最后旋转最后旋转。制作：制作：3、注意事项：（1）制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时需要 注意各分子的大小及比例。（2）磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要 准确。（3）制作两条长链时注意两条链上的碱基总数要一致，互补碱基之间接口要吻合，且这两条链长度要相等、方向相反。【课堂反馈课堂反馈】下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名的名称。称。12345678109GTCA1.胞嘧啶胞嘧啶2.腺嘌呤腺嘌呤3.鸟嘌呤鸟嘌呤4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.脱氧核糖

11、脱氧核糖6.磷酸磷酸7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.碱基对碱基对9.氢键氢键10.一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段双链双链DNADNA分子中：分子中：(A+G)/(T+C),(A+C)/(T+G)(T+C)/(A+G),(T+G)/(A+C)A=T，G=C A+G=两个互补碱基相等两个互补碱基相等两个互补碱基相等两个互补碱基相等任意两个不互补碱基之和任意两个不互补碱基之和恒等恒等且各占且各占DNADNA总碱基数的总碱基数的5050不互补碱基之和的比值等于不互补碱基之和的比值等于1 1 A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链T+CA+C

12、T+G四、DNADNA分子碱基数量和比例的计算分子碱基数量和比例的计算双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何等于其中任何一条链的一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A+TG+CA 2+T 2G 2+C 2A 1 1+T1G 1 1+C1 1=n=n=nA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链在在DNADNA分子中一条链中分子中一条链中A+TA+T的和占该链的和占该链碱基比率等于另一条链中碱基比率等于另一条链中A+TA+T的和占该的和占该链碱基比率，还等于双链链碱基比率，还等于双链DNADNA分子中分子中A+TA+T的和占整个

13、的和占整个DNADNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。A+TA+T+G+CA 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1两条链中两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数比值的倒数.1nA 2+G 2T 2+C2=T 1+C 1=nA1+G 11 1、在一条双链在一条双链DNADNA分子中，腺嘌呤占分子中，腺嘌呤占35%35%，它所含，它所含的胞嘧啶应占（的胞嘧啶应占（）A A、15%B 15%B、30%C 30%C、35%D 35%D、70%70%解析

14、：解析：双链中双链中 A+C=50%A+C=50%，所以，所以C=C=50%-35%=15%50%-35%=15%2.2.若一个双链若一个双链DNADNA分子的分子的G G占整个占整个DNADNA分子碱基的分子碱基的27%27%，并，并 测得测得DNADNA分子一条链上的分子一条链上的A A占这条链碱基的占这条链碱基的18%18%，则另，则另 一条链上的一条链上的A A的比例是（的比例是（）A.9%B.27%A.9%B.27%C.28%D.46%C.28%D.46%解析解析 G+A=50%，所以，所以A=23%假设假设A1在在1链中的比例为链中的比例为18%，A2在在2链中的比例为链中的比例为

15、b,则则(18%+b)/2=23%,所以所以b=28%1.稳定性：稳定性：2.多样性：多样性：3.特异性：特异性：两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。序是稳定不变的。DNA分子中碱基对的排列顺序千变成化。分子中碱基对的排列顺序千变成化。每个特定的每个特定的DNA分子都具有其特定的碱基分子都具有其特定的碱基对排列顺序。对排列顺序。自我检测：1、DNA完全水解，得到的化学物质是（）A氨基酸，葡萄糖，含氮碱基 B氨基酸，核苷酸，葡萄糖C核糖，含氮碱基，磷酸 D脱氧核糖，含氮碱基，磷酸2、下列制作DNA螺旋模型中，连接正确的是（）DD3、已知、已

16、知1个个DNA分子中有分子中有4000个碱基对，其中个碱基对，其中胞嘧啶有胞嘧啶有2200个，这个个，这个DNA分子中应含有的脱分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是：氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是：A4000个和个和900个个C8000个和个和1800个个B4000个和个和1800个个 D8000个和个和3600个个C4、测的、测的DNA分子一条单链中分子一条单链中（A+T）/（G+C）=0.7，在整个，在整个DNA分子中这种比例是分子中这种比例是A.1.43B.0.7C.0.5D.0.3B5、若若DNA分分子子的的一一条条链链中中(AT)/(CG)=a，则和该，则和该DNA

17、单链互补的单链片段中单链互补的单链片段中(AT)/(CG)的比值为的比值为AaB1/aC1D1-1/a6、一一段段多多核核苷苷酸酸链链中中的的碱碱基基组组成成为为：35的的A、20的的C、35的的G、10的的T。它它是一段是一段A双链双链DNAB单链单链DNAC双链双链RNAD单链单链RNAAB7、在双链在双链DNA分子中，当分子中，当(A+G)/(T+C)在一条多脱氧核苷酸链上的比例为在一条多脱氧核苷酸链上的比例为0.4时，时，则在另一互补链则在另一互补链和整个和整个DNA中，这种比例中，这种比例分别是分别是A.0.4，1B.1，1C.0.6，1D.2.5，18、由、由120个碱基对组成的个碱基对组成的DNA分子片段，分子片段，可因其可因其碱碱基对组成和序列不同携带不同的基对组成和序列不同携带不同的遗传信息，其种类最多可达遗传信息，其种类最多可达A.120B.1204C.460D.4120DD组成元素：组成元素：小结：小结：DNADNA的结构层次的结构层次组成的化合物：组成的化合物：组成的基本单位：组成的基本单位：平面结构：平面结构：空间结构：空间结构：C H O N PC H O N P脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 含氮碱基含氮碱基 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸两条反向平行的脱氧核苷酸链两条反向平行的脱氧核苷酸链规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构