【生物】DNA的结构+课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2.pptx

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1、生物（人教版）第三章 基因的本质3.2 DNA的结构问题探讨问题探讨坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕像，它作为高科技的标志。DNA雕塑那么DNA分子的空间结构具体是什么样子的呢？一、DNA双螺旋结构模型的构建1、结构：DNA双螺旋结构2、提出者：沃森（J.D.Wstson)、克里克（F.Crick）卡文迪许实验室18711874年，剑桥大学校长威廉卡文迪许私人捐款兴建，其为亨利卡文迪许的近亲。1951年美国加州理工学院的鲍林及其同事用X射线衍射技术和分子模型的构建，率先解出了蛋白质的二级结构。鲍林盘曲折叠DNA分子的结构却迟迟没有被解开。DNA基本组成单位是脱氧核糖核苷酸。DNA是线状聚合

2、物。DNA之中有比较多的氢键。关于DNA，当时已知的有：1951年1月威尔金斯在一场关于DNA演讲上展示了两张用X射线做的DNA衍射照片。二十出头的沃森便是观众之一。威尔金斯沃森1951年国王学院富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线索。A型衍射图谱B型衍射图谱吸水后易转变富兰克林内侧外侧1951年10月生物学家沃森与物理学家克里克首次在卡文迪许实验室相遇，两人合力推出了三股螺旋的DNA结构，他们把磷酸排在内侧，含氮碱基排在外侧。当他们邀请威尔金斯和

3、富兰克林前来观看时，被两人评价为“一无是处”，并告知他们含含氮氮碱碱基基应应该该排排列列在在内内侧侧。沃森和克里克默默地记录下了这个关键信息。沃森和克里克1952年7月奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。查加夫腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）他们开始着手制作一个双链结构，含氮碱基排列在脱氧核糖核苷酸链的内侧，并让A和T配对，C和G配对。这才终于找到一种规则的DNA结构，但还有不少地方仍需做修正。英国自然杂志同时刊登了三篇论文，一篇是沃森和克里克的、一篇是威尔金斯的、一篇是富兰克

4、林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同时获得了诺贝尔生理学或医学奖。1953年4月25日沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型J.D.Watson 和 F.Crick 的研究成果 这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”。1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学和医学奖左一：威尔金斯 左三：克里克左五：沃森131 1.威尔金斯和富兰克林通过对威尔金斯和富兰克林通过对DNADNA衍射图谱的有关数据进行分衍射图谱的有关数据进行分析，得出析，得出DNADNA分子呈螺旋结构分子呈螺旋结构(

5、)2.2.沃森和克里克构建的沃森和克里克构建的DNADNA双螺旋结构模型中，脱氧核糖双螺旋结构模型中，脱氧核糖磷磷酸骨架排列在螺旋外部，碱基排列在螺旋内部酸骨架排列在螺旋外部，碱基排列在螺旋内部()3.3.沃森和克里克研究沃森和克里克研究DNADNA分子的结构时，运用了构建物理模型分子的结构时，运用了构建物理模型的方法的方法()DNA的基本单位知识回顾知识回顾1 1分子磷酸分子磷酸 +1+1分子分子脱氧核糖糖 +1+1分子含氮碱基分子含氮碱基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嘧啶脱氧核苷酸1 12 23 34 45 5脱氧核苷酸DNA的结构DNADNA的一条单链具有两的一条单

6、链具有两个末端，一端有一个个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称游离的磷酸基团，称作作55端，另一端有端，另一端有一个羟基一个羟基(OH)(OH)，称，称作作33端，两条单链端，两条单链走向相反走向相反，一条单链从，一条单链从55端到端到33端，另端，另一条单链从一条单链从33端到端到55端。端。双螺旋解开放大双螺旋解开放大55335533二、DNA的结构CTTGACAG5533（1）由 条单链按_方式盘旋成_结构反向平行双螺旋217磷酸二酯键1、DNA双螺旋结构：5353二、DNA的结构1、DNA双螺旋结构：A AA AA AT TT TT TGGGGGGGGC CC CC CA AT TC

7、C 和 交替连接，构成基本骨架（2）外侧：碱基内侧:脱氧核糖磷酸（3）碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过 连接形成 ，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 。氢键碱基对氢键TC碱基互补配对原则碱基对规律：A=T GC18二、DNA的结构1、DNA双螺旋结构：A AA AA AT TT TT TGGGGGGGGC CC CC CA AT TC C氢键碱基对19五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、T、C、G三种物质：两条长链：一种螺旋：规则的双螺旋结构磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条反向平行的脱氧核苷酸链4 4.DNA.DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸

8、含有的碱分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是基是A A、U U、C C、G(G()5.5.DNADNA分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成()6.6.DNADNA分子中的碱基一定存在如下数量关系：分子中的碱基一定存在如下数量关系：C CT T，A AG G()7.7.DNADNA单链中的单链中的A A与与T T的数量一定相等的数量一定相等()8.8.下面是下面是DNADNA的分子的结构模式图，说出图中的分子的结构模式图，说出图中1 11010的名称。的名称。12345678109GTCA1.胞嘧啶胞嘧啶2.腺嘌呤腺嘌呤3.鸟嘌呤鸟嘌

9、呤4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.脱氧核糖脱氧核糖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9.有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是A三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶C两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶C23(2)与 、之间的数量关系为 。(1)双链DNA中，游离的磷酸基团有 个。每个脱氧核糖一般连接着 个磷酸，一条单链上有 个脱氧核糖只连接一个磷酸。(3)A与T之间有 个氢键，G与C之间有 个氢键

10、。若碱基对数为n，则氢键数为2n3n，若已知A有m个，则氢键数为 ；若已知G有m个，则氢键数为 。2211：1：1233nm2n+m10.图中1为DNA分子片段的一条链，2为碱基对，3为氢键，4为一个脱氧核苷酸。C因为因为A+C/A+G+T+C=50%A+C/A+G+T+C=50%所以所以A+C=4000A+C=4000个个已知已知C=2200C=2200所以所以A=1800A=1800A+G+T+C=8000A+G+T+C=8000个个11 11已知已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有40004000个碱基对，其中个碱基对，其中胞嘧啶有胞嘧啶有22002200个，这个个，这个DNADN

11、A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 （）A A40004000个和个和900900个个B B40004000个和个和l800l800个个C C80008000个和个和18001800个个 D D80008000个和个和36003600个个深度思考（1）两条链之间的碱基通过什么键连接？（2）一条脱氧核苷酸链中的两个碱基通过什么间接相连？（3）一个链状（非环状）中一个脱氧核糖连接几个磷酸？（4）染色体中的一个中游离的磷酸基团有几个？（5）拟核DNA中游离的磷酸基团有几个？氢键氢键脱氧核糖磷酸脱氧核糖一个或两个两个0个三、DNA的相

12、关计算26在双链DNA中，根据碱基互补配对原则，可知：A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2,整个DNA中 A=T，G=C，得A1T2T1A2G1C2C1G2 DNA双链 1 2A+G=A+C=两条链不互补的碱基之和相等（A+G）或（A+C)或(T+G)/（A+T+G+C）=1/2规律一：在双链DNA中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）T+CT+G变式：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=126三、DNA的相关计算27271.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，

13、那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_20%60个小试牛刀1三、DNA的相关计算28A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%规律二：双链DNA中互补碱基和与碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。A1T2T1A2G1C2C1G2 DNA双链 1 2 DNA双链中 DNA一条链中 DNA另一条链中三、DNA的相关计算29A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1=规律三：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。=nnnA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链 1 2例 题：若 DN

14、A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 0.4三、DNA的相关计算30例题：在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？（A1+G1）/（T1+C1）=a规律四：在已知链与互补链之间（A+G）/（T+C）互为倒数，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）比值为 11/a2.5，1（A2+G2）/（T2+C2）=（A+G）/（T+C）=1A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1 2三、DNA的相关计算规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值一般不同，即(AT)/(

15、GC)的值一般不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。规律六：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。1、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？38%3、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？40%2、某一DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤之和共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占该链碱基总数的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的（）26%

16、三、DNA的相关计算334.从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。（1）全部碱基中腺嘌呤占_%（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基_%2726如果换成(AT)/(GC)，结果？例题：例题：在现代刑侦领域中在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦人员只需要刑侦人员只需要一一滴血迹、一块精斑或是滴血迹、一块精斑或是一一根头发等样品就可以进行根头发等样品就可以进行DNA指纹鉴定。此外指纹鉴定。此外DNA指纹技术还可以用亲子鉴定、死者遗骸的鉴

17、定等。指纹技术还可以用亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。(1)利用指纹技术进行利用指纹技术进行DNA指纹鉴定的原理是指纹鉴定的原理是 (2)现有从受害者体内取出的精液样品现有从受害者体内取出的精液样品，请利用请利用DNA指纹技术来确认怀疑对指纹技术来确认怀疑对象。鉴定步骤象。鉴定步骤：用合适的酶将待检测的样品用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段切成片段用电泳的方用电泳的方法将这些片段按大小分开法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤再经过一系列步骤，最后形成如图所示的最后形成如图所示的DNA指纹图。指纹图。请从上图的请从上图的DNA指纹图中判断出怀疑对象指纹图中判断出怀疑对象中中 号是犯罪嫌疑人号是犯罪嫌疑人，原因是原因是 1 1号号 DNA DNA指纹图与受害者体内分离指纹图与受害者体内分离的精液样品的的精液样品的DNADNA指纹图相同指纹图相同DNADNA分子的特异性分子的特异性应用-DNA指纹技术