【生物】DNA的结构 2023-2024学年高一生物同步教学优质课件（人教版2019必修2）.pptx

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1、第2节DNA的结构第三章 基因的本质 问题探讨以DNA双螺旋结构进行衍生设计瑞典马尔默旋转塔高190米/54层巴拿马螺丝塔高243米莫斯科进化大厦高度255米沙特吉达钻石塔高432米北京中关村的“生命”雕塑 “生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。更多以DNA结构进行设计的建筑都成为了当地的地标性建筑。然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。01DNA双螺旋结构模型的构建1.构建人：。2.构建依据：资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是。【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸沃森和克里克含氮碱基脱氧核糖磷酸一.DNA双螺旋结构模型的构

2、建课本P48腺嘌呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟嘌呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸当时，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。如何构成DNA的？DNA结构模型的构建【思考讨论】脱氧脱氧核苷酸连接而成的长链核苷酸连接而成的长链磷酸二酯键ATGC3,5-磷酸二酯键资料2：DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链。一.DNA双螺旋结构模型的构建一.DNA双螺旋结构模型的构建DNA结构模型的构建【思考讨论】DNA呈现“X”形威尔金斯富兰克林翻转翻转180180DNA呈螺旋结构推断三螺旋双螺旋沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。

3、他们先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型。一.DNA双螺旋结构模型的构建DNA结构模型的构建【思考讨论】1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，碱基在内侧，A和T配对，C和G配对。查哥夫（E.Chargaff）一.DNA双螺旋结构模型的构建模型三模型三 沃森和克里克重新构建：DNA的双链的平面结构两条链反向平行A与T配对C与G配对具相同形状和直径DNA分子具有恒定的直径能够解释A、T、G、C的数量关系2个氢键3个氢键平面结构空间结

4、构/立体结构APGPCPTPTPCPGPAP一.DNA双螺旋结构模型的构建一.DNA双螺旋结构模型的构建1953年，美国的沃森和英国的克里克撰写的核酸的分子结构脱氧核糖核酸的一个结构模型论文在英国自然杂志上刊载。富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。左一：威尔金斯；左三：克里克；右二：沃森1962年诺贝尔生理学与医学奖20世纪初1951-19521952年1951年DNA的结构单位:四种脱氧核苷酸双螺旋、三螺旋失败（配对违反化学规律）物理模型X射线衍射技术威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）（X说明DNA是螺旋

5、的）沃森和克里克核酸的分子结构脱氧核糖核酸的一个结构模型1953年2.构建过程2.构建过程 新坐标P67脱氧核苷酸DNA衍射图谱外部骨架相同碱基T CA=T,G=C恒定的直径A、T、G、C具有相同的形状和直径！新坐标P6702DNA的结构对DNA结构特点，从三个关键词来分析：两条单链反向平行链数：方向：OCH2OHH磷酸基团碱基32HH145HH3553二、DNA的结构DNA的一条单链具有两个末端，磷酸基团端称作5-端。羟基(-OH)端称作3-端。课本P50对DNA结构特点，从三个关键词来分析：两条单链反向平行链数：双螺旋结构方向：结构：OCH2OHH磷酸基团碱基32HH145HH3553二、

6、DNA的结构课本P502.互补链中相邻碱基通过相连。脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架碱基外侧：内侧：二、DNA的结构3553 1.DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过“”相连。脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖氢键课本P50、新坐标P68配对：（3个氢键）氢键GCAT（2个氢键）碱基互补配对原则连接核苷酸的化学键：3,5-磷酸二酯键二、DNA的结构3553G与C越多，DNA的热稳定性越大课本P50、新坐标P68、72两条单链反向平行双螺旋结构链 数：方 向：空间结构：3535碱基互补配对形成氢键GCAT核苷酸之间连接的化学键3,5-磷酸二酯键脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架外 侧：碱基内 侧：多样

7、性：多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。特异性：特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序稳定性：稳定性：(即结构的稳定性）即结构的稳定性）DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。注意：G、C碱基对比例越大，结构越稳定n个碱基对的个碱基对的DNA分子有分子有4n种种三、DNA结构的特性DNA双螺旋结构的热考点DNA双螺旋结构的热考点双螺旋结构的热考点 新坐标新坐标P68P68笔记笔记DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基()每个DNA分子中，碱基数磷酸

8、数脱氧核苷酸数脱氧核糖数()GC碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高()在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸()两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对()DNA分子中一条链上的相邻碱基通过氢链连接()每个DNA分子中一般都会含有四种脱氧核苷酸()DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧()维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键()易错点1或2个DNA分子的一条单链，相邻碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”相连。不同侧基础课时基础课时6 6 氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂必备知识自主预习储备关键能力情境探究达成基础课时落实1 12 24 4学习效果随堂评估自

9、测3 3完成课堂新坐标P68【判一判】T1-5P69【对点练习】T1-2当 堂 检 测8min1.在整个DNA分子中双链中：A=T ,G=C（互补碱基）注：在单链DNA中，A不一定等于T,G不一定等于C A+G=T+C=A+C=T+G=50%(不互补碱基）即任意两个不互补碱基之和相加等于50%注：一个双链DNA中，A+T不一定等于C+G,而且一般不相等 DNA中的碱基数量的计算规律体现DNA分子的特异性DNA中的碱基数量的计算规律简化记忆简化记忆 DNA双链：双链：A=T ,G=C 单链：不一定相等单链：不一定相等DNA双链：双链：A+G=T+C=50%(嘌呤数嘌呤数=嘧啶数）嘧啶数）A+C=

10、T+G=50%单链：单链：A+T不一定等于不一定等于C+G,且一般不相等且一般不相等 （体现（体现DNA特异性特异性）DNA中的碱基数量的计算规律规律一：规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，新坐标2(1)任意两个不互补碱基之和相等，且为碱基总数的一半。新坐标P70DNA双链：双链：A+G=T+C=50%(嘌呤数嘌呤数=嘧啶数）嘧啶数）A+C=T+G=50%DNA中的碱基数量的计算规律2.互补的两条链中设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1T2，A2T1，G1C2，G2C1。新坐标P702（2）(1)A1T1；G1C1。A2T2G2C2规律二：互补碱基之

11、和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“互补则等”。(2)与 与 的关系是A1+T1 A2+T2 A+T G1+C1 G2+C2 G+C相等的新坐标P702（4）规律三：互补碱基之和的比值在两条互补链与整个DNA中是相等的，简记为“互补则等”。(1)A1T1；G1C1。A2T2G2C2规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“互补则等”。(2)与 与 的关系是A1+T1 A2+T2 A+T G1+C1 G2+C2 G+C相等的新坐标P70简化：互补碱基之和，在单双链中占比相等，互补碱基和之比，在单双链中相等，简记为“互补则等”。(1)A1T1；G

12、1C1。A2T2G2C2 (A1+T1)%=(A2+T2)%=总总(A+T)%(G1+C1)%=(G2+C2)%=总总(G+C)%(2)与 与 的关系是新坐标P702（3）A1+T1 A2+T2 A+T G1+C1 G2+C2 G+C相等的规律三：互补碱基之和的比值在两条互补链与整个DNA中是相等的，简记为“互补则等”。互为倒数规律四：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。(3)新坐标P724.5 A1 A1 单链双链规律五：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。新坐标2（6）易错提醒：(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比

13、例。(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。(4)若=b%,则=%b2课堂总结嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C即A+G/T+C=1双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。A A 1 1 T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNA双链A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2=双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1=a=aT T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=1/a=1/a

14、A A1 1+C+C1 1T T1 1+G+G1 1T T2 2+G+G2 2A A2 2+C+C2 2=互补则等不补则倒解题方法:1.画图最直观2.实施等量代换3.注意用脚码标注4.注意区分已知条件属于上述哪种情况5.规律很多,不必硬记,重在掌握解题方法2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_20%60个个3.若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？0.4 0.44.在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其

15、互补链和整个DNA分子中分别是多少？2.5 1四、DNA分子中有关碱基数量的计算例5.下列哪项对双链DNA分子的叙述是错误的（）A.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等B.若一条链G的数目为C的两倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍C.若一条链A：T：G：C1：2：3：4，则另一条链的相应碱基比为2：1：4：3D.若一条链A：T：G：C1：2：3：4，则另一条链的相应碱基比为1：2：3：4四、DNA分子中有关碱基数量的计算D基础课时基础课时6 6 氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂必备知识自主预习储备关键能力情境探究达成基础课时落实1 12 24 4学习效果随堂评估自测3 3完成课

16、堂新坐标P70【对点练习】T1-28min当 堂 检 测1下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是()ABCDC互补则等不互补则倒2从某生物组织中提取一个DNA进行分析，其中GC占全部碱基的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中A占28%，C占24%，则与H链相对应的另一条链中，A、C分别占该链全部碱基的()A26%、22%B24%、28%C14%、11%D11%、14%A基础课时基础课时6 6 氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂必备知识自主预习储备关键能力情境探究达成基础课时落实1 12 24 4学习效果随堂评估自测3 3完成

17、课堂新坐标P73【学习效果随堂评估测评】T2、58min当 堂 检 测C(1)图甲是DNA片段的_结构，图乙是DNA片段的_结构。(2)填出图中部分结构的名称：_、_。平面立体空间一条脱氧核苷酸单链片段腺嘌呤脱氧核苷酸(5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是_的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成_结构。反向平行规则的双螺旋44DNA指纹技术 在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的

18、鉴定等。体现DNA分子的特异性。探究实践：制作DNA双螺旋结构模型某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片几个？(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？(4)可组装出几种该DNA片段模型？202020410制作脱氧核苷酸探究实践：制作DNA双螺旋结构模型6种：磷酸、脱氧核糖、4种碱基磷酸脱氧核糖四种碱基准备材料：基础课时基础课时6 6 氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂必备知识自主预习储备关键能力情境探究达成基础课时落实1 12 24 4学习效果随堂评估自测3 3完成课堂新坐标P71【实验应用对点练习】T

19、1-28min当 堂 检 测1用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示(代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物若干)，则所搭建的DNA分子片段最长为多少碱基对()A4B5C6D7A按卡片数量最少的来确定碱基对数2某研究小组用如图所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间的连接物(代表氢键)若干，成功搭建了一个完整的DNA结构模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是()A碱基对之间的连接物(代表氢键)有24个B代表胞嘧啶的卡片有4个C脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个D理论上能搭建出410种不同的DNA模型C266少于

20、当堂检测（5min）1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基（）（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。（）概念检测课本P52概念检测课本P522.下面是DNA的结构模式图，请写出图中的名称。12345678910胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？2个12345678109GTCA当堂检测（5min）3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（）A.b0.5B.b0.5C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个4.一条DNA单链的序列是5-GATACC-3,那么它的互补链的序列是（）A.5-CTATGG-3B.5-GATACC-3C.5-GGTATC-3D.5-CCATAG-3CC当堂检测（5min）概念检测课本P52