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(共31张PPT)
DNA
第3章 基因的本质
核心素养
通过模型构建，理解 DNA 的化学组成、平面结构以及立体结构。
通过制作 DNA 双螺旋结构模型，领悟模型构建在科学研究中的应用。
第 3 章
基因的本质
生命观念
通过搜集 DNA 结构模型建立过程的资料并进行交流和讨论，运用结构与功能观，分析 DNA 的结构与其蕴藏遗传信息的功能是相适应的。
科学思维
科学探究
课标要求
第 3 章
基因的本质
01.
体验DNA双螺旋结构模型的构建过程，领悟模型方法在研究中的应用。
02.
说出DNA结构的主要特点。
03.
举例说明碱基互补配对原则。
新课导入
DNA 模型的构建过程是怎样的？
DNA 的结构有哪些主要特点呢？
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。
为什么将它作为高科技的标志？
思考
DNA 雕塑
第 3 章
基因的本质
研究起因
第 3 章
基因的本质
在确信DNA是生物体的遗传物质后，人们更加迫切地想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？
DNA 又是怎样决定生物性状的？
要回答这些问题，首先需要弄清楚 DNA 的结构。
Q
Q
我们都知道，生物体的结构与功能是相适应的。
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
20 世纪 30 年代，科学家已经发现：
组成 DNA 分子的基本单位是脱氧核苷酸。
资料一
1’
2’
3’
4’
含氮碱基
脱氧
核糖
磷酸
O
5’
右侧为脱氧核苷酸的结构图示
腺嘌呤
脱氧核苷酸
胸腺嘧啶
脱氧核苷酸
鸟嘌呤
脱氧核苷酸
胞嘧啶
脱氧核苷酸
A
T
G
C
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
资料二
1951年，波林发现了蛋白质的长链结构。
由此推断：
DNA是由许多个_______________连接而成的________。
……
磷酸二酯键
一条脱氧核苷酸链
P
P
P
A
C
G
长链
脱氧核苷酸
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
资料三
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，表明 DNA 分子呈螺旋状结构。
英国科学家
威尔金斯
英国科学家
富兰克林
拍摄的 DNA衍射图谱
DNA 双螺旋结构模型
……
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
资料四
沃森和克里克主要以 DNA 衍射图谱的有关数据为基础，推算出 DNA 呈螺旋结构。
沃森和克里克尝试搭建了很多种不同结构模型。
甚至还搭建了多种
DNA三螺旋结构模型
但无一例外，
都被否定了！
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
资料五
奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：
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。
引 导
沃森和克里克搭建了如下结构的模型：
碱基安排在双链螺旋内部，
脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部。
沃森和克里克搭建的
DNA 双螺旋结构模型
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
该模型特点：
A与T配对，G与C配对， DNA两条链的方向相反。
结果发现：
把该模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现该模型与基于照片推算出的 DNA 双螺旋结构相符。
A-T 碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径
组成的 DNA 分子具有恒定的直径
能够解释A、T、G、C的数量关系
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
资料六
1953年，沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构一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，引起了极大的轰动。
1962年，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。
右图为沃森和克里克在《Nature》发表的论文
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
Q1
Q2
Q3
DNA是由几条链构成的？
它具有怎样的立体结构？
DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？
分别位于DNA的什么部位？
DNA中的碱基是如何配对的？
位于DNA的什么部位？
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是由两条链构成的。
它的立体结构为：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。
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一定与T配对；G一定与C配对。
DNA 的结构
第 3 章
基因的本质
思 考
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。
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
了解了 DNA 结构发现的整个发展经过，接下来结合教材 P50，总结一下 DNA 的结构特点吧~
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。
01
反向平行
盘旋
5’
3’
5’
3’
动图演示
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
02
排列规则
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。
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
03
碱基互补配对
两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对：
A 与 T 配对；G 与 C 配对。
碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
A 与 T 之间有两个氢键；
G 与 C 之间有三个氢键。
氢键
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
联系蛋白质的多样性，分析 DNA 多样性的原因。
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。
原 因
思 考
01. 稳定性
02. 变化性
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
DNA 在结构上具备的特性有哪些方面？
具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序
总 结
02. 特异性
03. 稳定性
01. 多样性
每个DNA分子都具有其特定的碱基对排列顺序。
磷酸与脱氧核糖之间的共价键维持了一级结构的稳定性。
氢键与其他作用力维持了空间结构的稳定性。
DNA 结构模型的构建
第 3 章
基因的本质
关于脱氧核糖和DNA链的结构，你还知道多少？
考考你
01. 碳的命名
DNA的一条单链具有两个末端：
一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5’-端；
另一端有一个羟基（一OH），称作3’-端。
02. 关于单链末端
顺时针的方向依次命名。
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，
与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
DNA的两条单链走向相反：
从双链的一端起始，一条单链是从5’-端到3’-端的，另一条单链则相反。
03. 单链的走向
5’
3’
5’
3’
DNA 碱基数量的计算
第 3 章
基因的本质
已 知
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DNA双链中碱基数目的数量关系：
A = T ， G = C
DNA 双链
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA 碱基数量的计算
第 3 章
基因的本质
推 断
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 分子中的 (A+T/G+C）
其中任何一条链的 (A+T/G+C)
=
= =
DNA 碱基数量的计算
第 3 章
基因的本质
推 断
③ 双链DNA分子中，互补的两条链中
A+G/T+C 的比值互为倒数。
=
=
DNA 碱基数量的计算
第 3 章
基因的本质
推 断
=
④
A+T 占整个 DNA 分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中 A+T 占该链碱基总数的百分比。
任何一条链 A+T 的数目和是整个DNA 分子 A+T 数目和的一半，G+C 同理。
(A+T)
DNA 碱基数量的计算
第 3 章
基因的本质
1. DNA 双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即 A+G = T+C。
2. 若在一条链中 = m，则在互补链及整个 DNA 分子中都有 = m。
3. 在 DNA 一条链中 = a，则在其互补链中 = 而在整个 DNA 分子中 = 1。
探究·实践
第 3 章
基因的本质
制作 DNA 双螺旋结构模型
请同学们课下依据教材 P51 的提示尝试制作一下 DNA 的双螺旋结构模型。
注意：在制作过程中，思考讨论教材上提出的相关问题。
课堂小结
第 3 章
基因的本质
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸长链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
DNA的组成和结构
DNA的构建
科学家：
沃森、
克里克
遵循规则：
碱基互补配对
数量规律：
A = T
C = G
当堂检测
第 3 章
基因的本质
1. 下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在 DNA 分子结构构建方面突出贡献的说法中，正确的是（ ）
A. 威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B. 沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
C. 查哥夫提出了A与T配对、C与G 配对的正确关系
D. 富兰克林和查哥夫发现 A 的量等于 T 的量、C 的量等于 G 的量
B
当堂检测
第 3 章
基因的本质
2. 已知 1 个DNA分子中有 1800 个碱基对，其中胞嘧啶有 1000 个，这个 DNA 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 ( ）
C
1800 个和 800 个
B. 1800 个和 1800 个
C. 3600 个和 800 个
D. 3600 个和 3600 个
当堂检测
第 3 章
基因的本质
3. 下列关于 DNA 结构的叙述中，错误的 ( ）
A
A. 大多数 DNA 分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构
B. 外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基
C. DNA 两条链上的碱基间以氢键相连，且 A 与 T 配对，C 与 G 配对
D. DNA 的两条链反向平行
当堂检测
第 3 章
基因的本质
4. 含10个碱基对的DNA结构模型，设定其中一条链所用的A、C、T、G 碱基模型的数量比为1∶2∶3∶4，则需要准备的 C 碱基模型的数量应为（ ）
C
A. 4个
B. 5个
C. 6个
D. 8个

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