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(共27张PPT)
生物学（新人教版）
遗传与进化
第三章 基因的本质
第2节
DNA的结构
1、概述DNA结构的主要特点。
2、通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的交流和讨论，认同交流
合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
3、学会按照碱基互补配对原则进行碱基计算。
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以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？
DNA雕塑
格里菲斯：肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里：肺炎链球菌体外转化实验
赫尔希、蔡斯 ：噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是遗传物质
DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？首先需要弄清楚DNA的结构。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1951年
1952年
1953年
1962年
威尔金斯、富兰克林
查哥夫
沃森、克里克
沃森、克里克、威尔金斯
富兰克林和威尔金斯采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。
在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）
沃森和克里克撰写的《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
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
DNA双螺旋结构模型构建的过程中科学家们都做出了哪些贡献？
构建过程：
DNA分子是以4种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的长链
威尔金斯和富兰克林利用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱
双螺旋和三螺旋结构
构建模型Ⅰ
双螺旋结构
否定
补充：查哥夫提出DNA分子碱基特点是A=T，C=G
构建模型Ⅱ
A与T配对，C与G配对，DNA两条链的方向是相反的
脱氧核糖和磷酸基团排列在双链DNA分子的外侧，碱基排列在内侧。
讨 论
（1）DNA由几条链组成？具有怎样的立体结构？
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。
（2）DNA基本骨架由哪些物质构成？它们分别位于DNA什么部位？
磷酸和脱氧核糖；双链外侧
（3）DNA中碱基如何配对？它们位于DNA什么部位？
A-T,G-C；双链内侧
二、DNA的结构与特点
P
P
P
P
T
G
C
A
P
P
P
P
T
A
G
C
5
3
3
5
（1）DNA分子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。
（2）DNA分子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结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。 即A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。
1.结构
2.核苷酸的连接方式
O
OH
H
H2O
H
H
磷酸二酯键
P
3
o
P
5
o
P
P
磷酸二酯键
P
P
P
P
脱
氧
核
糖
A
G
C
T
氢键
氢键
磷酸二酯键
碱基之间通过氢键连接，A与T之间有2个氢键，G与C有3个氢键。
3.碱基排列方式
组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此你可以得出什么结论？
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。
4.特点
氢键越多，结构越稳定，而G—C碱基对之间含有的氢键多，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。
稳定性
外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。
（1） 为什么G//C碱基对含量越多DNA越稳定？
（2）DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？
碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
（3）在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：
A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？
44000
多样性
（4）为什么可以利用DNA指纹来识别身份？
特异性
两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
C、H、O、N、P
五种元素：
四种碱基：
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
A=T G≡C
三、制作DNA双螺旋结构模型
实验目的：
通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
实验原理：
DNA的脱氧核糖核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替链接，排列在外侧，碱基排列在内侧，互补配对，并通过氢键连接。
材料用具：
硬塑方框2个（长约10cm），细铁丝2根(长约0.5m)，球形塑料片（代表磷酸）若干，双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干，4种不同颜色的长方形塑料片（代表4种不同碱基）若干，粗铁丝2根（长约10 cm），订书钉。
注意：
（1）如何表示DNA的组成成分
（2）核苷酸的结构：磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基如何连接（脱氧核糖碳原子的位置）？
制作程序：
制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基
整合成若干脱氧核苷酸
4 种碱基
磷酸
细棒
脱氧核糖
粗棒
脱氧核苷酸链
DNA的平面结构
得到DNA的平面结构
旋转
脱氧核糖
O
1’
2’
3’
4’
5’
四、双链DNA碱基数目的相关计算规律
1.双链DNA分子中：
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
1. A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。
即：双链中A＝___，G＝___，
A＋G＝______＝______＝______＝__________________。
T1＋T2
C1＋C2
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
(A＋G＋T＋C)
规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
2. A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。
A2＋T2
G2＋C2
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“补则等”。
=
A1+T1
N1
A2+T2
=
N2
A+T
N
=
C1+G1
N1
C2+G2
=
N2
C+G
N
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
即两者的关系是_____________。
3.若 ，则 =
T1+G1
= m
A1+C1
T2+G2
A2+C2
m
1
互为倒数
规律三：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”。
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
N 1
=a
A1
4.若
，
N 2
=b
A2
，
则
N
A
=
2
1
（a+b）
规律四：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。
思考：
不同生物的DNA分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，是否代表了每种生物DNA分子的特异性？
（A+C）：（T+G）=1不能反映种间差异。
（A+T）：（C+G）不同生物一般不同，反映种间差异。
化学组成单位
双螺旋结构
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
主要特点
碱基互补配对原则
DNA分子的多样性和特异性
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
碱基4种、排列顺序不同
DNA结构
1、下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是( )
A.查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据
B.根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构
C.沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱
基排列在内部，且A与T配对，G与C配对
D.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的
C
2.你能说出图中1～10的名称吗。
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胸腺嘧啶
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸　
一条脱氧核苷酸链的片段
碱基对
氢键
3、酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（　　）
A．DNA复制后A约占32%
B．DNA中C约占18%
C．DNA中（A+G）/（T+C）=1
D．RNA中U约占32%
D

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