资源简介

(共21张PPT)
基因的本质
第3章
第2节 DNA的结构
本节聚焦
沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？
这一研究过程给我们哪些启示？
DNA的双螺旋结构有哪些主要特点
问题探讨
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。
你知道为什么将它作为高科技的标志吗
上网查阅有关DNA的信息，收集你感兴趣的资料与同学交流共享。
英格兰: 生命中心
新加坡: 螺旋桥
桥两头连接码头中心和滨南，桥身由一种方向相反的双螺旋结构支撑，事实上，这与DNA双螺旋结构如出一辙。设计者将这条巨型DNA链内部置有彩灯，彩灯呈现出不同的字母形状，分别为C、G、A和T
新西兰: 莫里斯 威尔金斯纪念碑
俄罗斯: 实验鼠纪念碑
俄罗斯新西伯利亚细胞学和遗传学研究所为纪念生物学研究的无名英雄——实验鼠，建立一个纪念碑。该雕塑由艺术家Andrew Kharkevich设计而成，描绘了一只鼠科学家正在编织一个DNA链。
一 DNA双螺旋结构模型的构建
发现核酸
早在1868年，人们就已经发现了核酸。在德国化学家霍佩·赛勒的实验室里，有一个瑞士籍的研究生名叫米歇尔，他对实验室附近的一家医院扔出的带脓血的绷带很感兴趣，因为他知道脓血是那些为了保卫人体健康，与病菌“作战”而战死的白细胞和被杀死的人体细胞的“遗体”。于是他细心地把绷带上的脓血收集起来，并用胃蛋白酶进行分解，结果发现细胞遗体的大部分被分解了，但对细胞核不起作用。他进一步对细胞核内物质进行分析，发现细胞核中含有一种富含磷和氮的物质。霍佩·赛勒用酵母做实验，证明米歇尔对细胞核内物质的发现是正确的。于是他便给这种从细胞核中分离出来的物质取名为 “核素”，后来人们发现它呈酸性，因此改叫“核酸”。从此人们对核酸进行了一系列卓有成效的研究。
弄清了核酸的基本化学结构
20世纪初，德国科赛尔和他的两个学生琼斯和列文的研究，弄清了核酸的基本化学结构，认为它是由许多核苷酸组成的大分子。核苷酸是由碱基、五碳糖和磷酸构成的。其中碱基有4种（腺瞟呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶），核糖有两种（核糖、脱氧核糖），因此把核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
一 DNA双螺旋结构模型的构建
脱氧核苷酸
20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的。
…
一 DNA双螺旋结构模型的构建
1951年，英国科学家(威尔金斯和富兰克林)提供了DNA的X射线衍射图谱。
(英，R.E.Franklin,1920年7月25日-1958年4月16日）
M.Wilkins
R.E.Franklin
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
一 DNA双螺旋结构模型的构建
二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。
可能性1
可能性2
可能性3
资料4富兰克林发现提高空气的湿度，发现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。
一 DNA双螺旋结构模型的构建
富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。
翻转180°
DNA的两条链是方向相反的。
一 DNA双螺旋结构模型的构建
查哥夫
腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。
沃森和克里克
A与T配对，G与C配对，构建出新的DNA模型。
碱基对
另一碱基对
A
T
G
C
氢键
A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径，能够解释A,T,G,C的数量关系
一 DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，沃森和克里克撰写的论文在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。
1962，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
早凋的“玫瑰”-人类不能忘记富兰克林伟大而无声的贡献。
一 DNA双螺旋结构模型的构建
思考 讨论
1.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。
（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
DNA是由两条链构成的。
这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。
一 DNA双螺旋结构模型的构建
2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？
★要善于利用他人的研究成果和经验；
★要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；
★研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有
兴趣和激情等。
二 DNA的结构
（1）DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
（2）DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。碱基排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：
A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)配对；
G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)配对。
小结
氢键
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
碱基对
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
氢键关系:
A=T G≡C
探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
磷酸
脱氧核糖
四种碱基
1.准备材料：
6种：磷酸、脱氧核糖、4种碱基
2.制作脱氧核苷酸模型
3.制作脱氧核苷酸长链模型
4.制作DNA平面结构模型
5.制作DNA立体结构模型
注意键的连接
两条链反向平行、碱基互补配对原则
探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
练习与应用
一、概念检测
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。 （ ）


2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
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
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.b≦0.5
B.b≧0.5
C.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-3' B. 5'-GATACC-3'
C. 5'-GGTATC-3' D. 5'-CCATAG-3'
C
C
拓展 计算
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：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。则在DNA双链中： A = T ， G = C
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
②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 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+C1
T1+G1
T2+G2
A2+C2
=

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