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(共35张PPT)
第2节 DNA的结构
第3章 基因的本质
人教版(2019)必修二遗传与进化
一、DNA双螺旋结构模型的构建
二、DNA的结构
目录：
三、习题检测
学习目标
重难点
概述DNA结构的主要特点。
通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
制作 DNA双螺旋结构模型。
DNA结构的主要特点。
DNA双螺旋结构模型的构建
1
一、DNA双螺旋结构模型的构建
20世纪初
1951-1952
1952
1951年
DNA的结构单位：
四种脱氧核苷酸
科赛尔、琼斯、列文
沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构，
尝试建构模型：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）
据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。
T
C
G
A
A
G
C
T
01
03
02
DNA具有恒定的直径
能解释A、T、C、G的数量关系
制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符
一、DNA双螺旋结构模型的构建
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
一、DNA双螺旋结构模型的构建
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。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1
1.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ）
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② 　　B.②③ 　　C.③④ 　　 D.①④
B
习题巩固
DNA的结构
2
1.DNA的基本单位
脱氧核苷酸
2.脱氧核苷酸的组成
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
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。
3.元素组成
C、H、O、N、P
回顾对DNA的认识
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
A
磷酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
C
磷酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
T
磷酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
G
磷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
O
OH
H
H2O
磷酸二酯键
DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。
4.DNA链的形成
回顾对DNA的认识
二、DNA的结构
1.DNA分子的结构
5’
A
T
G
C
T
A
C
G
3’
5’
3’
磷酸二酯键
① 由 条单链按_________方式盘旋成_______结构。
反向平行
双螺旋
2
5’
3’
5’
3’
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
磷酸
和 交替连接，构成基本骨架；
② 外侧
碱基对
内侧
脱氧核糖
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
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
碱基对
1.DNA分子的结构
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。
1.DNA分子的结构
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
④ 总结
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
1.DNA分子的结构
DNA结构模型解读
2.DNA分子的结构特异性
19
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
② 特异性
碱基对的特定排列顺序。
③ 稳定性
① 多样性
外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性；
空间结构稳定——规则的双螺旋结构。
碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
遗传信息：DNA分子中的碱基对的排列顺序。
二、DNA的结构
3.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？
20
20
20
410
二、DNA的结构
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。
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
5’
3’
(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。
2
2
1
(2)○与 、 之间的数量关系为 。
1：1：1
(3)A与T之间有 个氢键，G与C之间有 个氢键。若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为 ；若已知G有m个，则氢键数为 。
2
3
3n－m
2n+m
习题巩固
1.根据碱基比例对核酸样品进行判定
是否含
有U
是
否
则含有RNA
为DNA
A+C
T+G
是否=1
是
否
可能是双链DNA可能是单链DNA
则为单链
DNA
2.双链DNA分子中有关单链碱基的计算
A1= , T1= , C1= , G1= 。
T2
A2
G2
C2
DNA分子中的碱基数量的计算规律：
3.双链DNA分子中有关计算
（1）一个双链DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，
即A+G=T+C。
注意：一个双链DNA分子中，A+T与C+G不一定相等，
而且一般都不相等。
在双链DNA分子中：∵ A = T G = C
∴A+G = T+C
不同生物的DNA分子中，互补配对的碱基之和的比值不同，
即（A+T）/（G+C）的值不同。该比值体现了不同生物的DNA分子的特异性。
DNA分子中的碱基数量的计算规律
总结：
在双链DNA分子中：∵ A = T G = C
∴A+G = T+C
（2）在DNA双链中，任意两个非互补碱基和的比例_______，
并为碱基总数的_____。
恒等
50%
也可写成：
∴A+G/(A+G+C+T) =T+C/(A+G+C+T)
=
A+G
T+C
T+G
A+C
=1
A+C
T+G
T+C
A+G
=
=
=50%
任意两个非互补碱基和的比例为1，则可能为双链。
若为双链，则任意两个非互补碱基和的比例为1。
非互补碱基：不配对的碱基
3.双链DNA分子中有关计算
（3）双链DNA分子中，互补碱基之和与碱基总数之比，
与任意一条链的这种比值相等。
设A1+G1+C1+T1=m，则A2+G2+C2+T2=m
∴ A+G+C+T=2m
∵ A1 = T2、T1 = A2 ，则A1+T1=A2+T2 ，A+T=(A1+T1)+(A2+T2)
A+T
2m
m
A1 +T1
m
A2 +T2
=
=
故
3.双链DNA分子中有关计算
（4）在双链DNA分子的两条互补链中，
非互补碱基之和比例互为倒数。
A1+G1
T1+C1
在一条链中，
= m
A1+G1
T1+C1
则
= m
=
T2+C2
A2+G2
A2+G2
T2+C2
在互补链中，
= 1/m
（5）双链DNA分子中，互补碱基之和的比例在任意一条链
及整个DNA分子中都相同。
A+T
G+C
G1+C1
A1 +T1
G2+C2
A2 +T2
=
=
补则等，不补则倒。
3.双链DNA分子中有关计算
（6）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 。
【例题】
在一个双链DNA分子中A占22%，
则A在其中一条单链中的数值能确定吗？
能确定范围，0%≤A1≤44%
（8）DNA分子的总氢键数=
2(A-T碱基对数)+3(G-C碱基对数)
3.双链DNA分子中有关计算
（7）某碱基在双链中所占的比例等于
它在每条单链中所占比例的平均值。
A
A+T+G+C
A1
A1+T1+G1+C1
A2
A2+T2+G2+C2
A1 +A2
A1+T1+G1+C1
A2
A1+T1+G1+C1
A1
A1+T1+G1+C1
A
(A+T+G+C)×1/2
=
=
=
=
A
A+T+G+C
( )
1/2
A1
A1+T1+G1+C1
A2
A2+T2+G2+C2
+
+
=
+
即某种碱基在1链中占m%，在互补链
（即2链）中占n%，则这种碱基在双链中应占(m+n)/2 %
3.双链DNA分子中有关计算
课堂总结
习题检测
3
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。 （ ）
习题检测


T
G
2
A
4
C
T
3
A
A
T
1
5’
3’
9
11
5
6
7
10
8
2.下面是DNA的分子的结构模式图，
说出图中1-10的名称。
1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤
3. 鸟嘌呤 4. 胸腺嘧啶
5. 脱氧核糖 6. 磷酸
7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8. 碱基对 9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段
11.磷酸二酯键
习题检测
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
C
习题检测
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
习题检测
5.碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义
根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。
习题检测

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