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(共22张PPT)
第2节 DNA的结构
人教版 必修二
1.通过史料分析，能概述DNA双螺旋结构模型的构建历程
2.能概述DNA结构的主要特点，尝试制作DNA分子双螺旋结构模型
DNA雕塑
请同学们阅读教材第48-51页，回答下列问题：
1.DNA的基本组成单位是什么 有几种 分别是哪些
2.英国科学家威尔金斯和美国的科学家富兰克林做了什么贡献
3.奥地利生物化学家查哥夫指出碱基的数量关系是怎样的
4.DNA是由几条链组成的 它具有怎样的立体结构
组成DNA的碱基有4种：
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
碱基种类
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
脱氧(核糖)核苷酸
1分子的脱氧核苷酸是由1分子的脱氧核糖、
1分子的磷酸
1分子含氮的碱基组成。
成分
任务一：DNA双螺旋结构模型的构建
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
资料2：1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯(M.Wilkins)和同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
M.Wilkins
R.E.Franklin
碱基组成 碱基比例 A G C T A/T G/C (A+G)/(T+C) (A+T)/(G+C)
人 30.9 19.9 19.8 29.4 1.05 1.01 1.03 1.52
鸡 28.8 20.5 21.5 29.2 0.99 0.95 0.97 1.38
海胆 32.8 17.7 17.3 32.1 1.02 1.02 1.02 1.85
酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9 0.95 1.09 1.00 1.79
大肠杆菌 24.7 26 25.7 23.6 1.05 1.01 1.03 0.93
资料3：20世纪40年代，测定几种生物DNA分子中4种碱基的数量关系
奥地利生物化学家查哥夫
查哥夫法则：
在DNA中，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。
资料4：1953年，美国科学家沃森（J．D.Watson，1928——2025）和英国科学家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构。
沃森和克里克搭建的DNA双螺旋结构模型
富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。
①A-T与G-C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。
②能够解释A=T、G=C的数量关系。
③模型与X射线衍射照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。
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 的基本骨架是由那些物质组成的？他们分别位于DNA的什么部位？
(3)DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对。它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。
反向平行方式盘旋成双螺旋结构
两条
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧
讨论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那些启示？
①要善于利用他人的研究成果和经验；
②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；
③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。
两个脱氧核苷酸间通过磷酸二酯键连接。
链接的化学键
两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基配对遵循碱基互补配对原则即:A与T配对(2个氢键);
G与C配对(3个氢键)。
链间的连接
两条链反向平行
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。
结构特点
3',5'一磷酸二酯键
氢键
任务二：DNA的结构
巧记：利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构
五种元素:
四种碱基:
三种物质:
两条长链:
一种结构:
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
规则的双螺旋结构
C、H、O、N、P
注意：DNA初步水解产物是：脱氧核苷酸
DNA彻底水解产物是：磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基
活动：思考讨论并回答下列问题
1.A+T含量为40%的DNA分子和A+T含量为60%的DNA分子哪个结构更稳定？
G与C含量越多，氢键就越多，DNA结构就越稳定。
2.一个脱氧核糖连接几个磷酸？
3.一个DNA分子有几个游离的磷酸？
1个或2个
2个游离的磷酸
4.一条链上相邻的两个碱基通过什么连接？
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
5.DNA遗传信息是什么？
碱基对的排列顺序就代表了遗传信息
任务二：DNA的结构
探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
探究 实践：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
脱氧(核糖)核苷酸
1.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？
2.DNA是如何维系它的稳定性？
3.为什么每个DNA结构模型都与众不同？
4.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？
思考与讨论：
碱基（对）/脱氧核苷酸的数量不同、排列顺序的千变万化
DNA具多样性
①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成
②内部碱基对稳定——通过氢键连接，遵循碱基互补配对原则
③空间结构稳定——规则的双螺旋结构
DNA具稳定性
每个DNA碱基（对）排列顺序是特定的
DNA具特异性
DNA的结构特性
碱基互补配对原则；半保留复制
探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
任务三：碱基互补配对原则的应用
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
设DNA的一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则:
A1 = T2 ,T1 = A2 ,G1 = C2，C1 = G2
且在DNA双链中： A = T ， G = C
A+G＝T+C
A+C＝T+G
(DNA中非互补碱基之和相等)
（A+G）/（A+T+G+C）=
1 / 2
(两链中非互补碱基之和占两链碱基总数的1/2)
即:
A+C=T+G=A+G=T+C=50%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
设DNA的一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则:
A1 = T2 ,T1 = A2 ,G1 = C2，C1 = G2
且在DNA双链中： A = T ， G = C
（A1+G1）/（T1+C1）= a ，
则（A2+G2）/（T2+C2）=
1 / a
(两链间非互补碱基的和之比互为倒数)
（A+T）/（A+T+G+C）= a，
则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=
a
(DNA中某互补碱基和占碱基总数的比值，与任意一条链的这种比值相等)
任务三：碱基互补配对原则的应用
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.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
3.一条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
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
一、概念检测
4.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
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
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
二、拓展应用
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。

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