資源簡介

(共22張PPT)
3.2
DNA的結構
人教版(2019)必修2 遺傳與進化/第3章/第2節
1.通過分析材料，逐步構建DNA分子的雙螺旋結構模型，并概述其結
構特點。
2.體會科學研究過程中的團隊合作精神和學習精神，逐步落實生物學科核心素養。
學習目標
情境導入
北京中關村高科技園區的DNA雕塑
DNA為什么能夠成為高科技的標志？它是怎樣儲存遺傳信息的？它又是怎樣決定生物性狀的？要解決這些問題，首先要了解DNA的結構。
沃森、克里克對DNA這個分子很感興趣。希望根據已知的化學知識，建立起它的實際結構。
當時科學家萊文已經發現了DNA的組成單位核苷酸，是磷酸上接上一個脫氧核糖，后者在接上四種含氮堿基（腺嘌呤A、鳥嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T之一）。
鳥嘌呤G
模型建構
核苷酸通過磷酸連接到下一個糖，再連接到下一個磷酸，就這樣又一直連接下去。
模型建構
材料一：在20世紀40年代阿斯特伯里通過X射線結晶衍射圖認為，DNA分子是多聚核苷酸分子的長鏈排列。在40年代末，威爾金斯的研究小組測定了DNA在較高溫度下的X射線衍射，初步認識到DNA是一個螺旋形的結構。
化學家用X射線結晶衍射技術揭示蛋白質結構
模型建構
富蘭克林拍攝的DNA分子衍射圖譜
材料二：1951年，沃森被DNA的X射線晶體衍射圖分析報告吸引。他與克里克共同研究DNA的結構。雖然受到自威爾金斯和弗蘭克林的報告的啟發，但是，DNA具體是一個什么樣的螺旋結構，是雙鏈、三鏈還是四鏈的，沃森和克里克心中并沒有譜。在不得要領的情況下，沃森與克里克認為DNA的螺旋結構應該是三螺旋，并由此展開了“搭積木”游戲式的研究。最初，沃森與克里克千辛萬苦地按照他們的理解把糖和磷酸置于中間，4種堿基位于外側，搭出了DNA三螺旋的結構。他們認為，這個模型與威爾金斯和弗蘭克林提供的X衍射圖比較吻合。
沃森和克里克將他們的最新重大成果透露給兩位權威威爾金斯和弗蘭克林，但是，在見到他們的所謂成果時，弗蘭克林當頭對這兩位的成果潑了一盆涼水。弗蘭克林一針見血地指出了這一成果的缺陷，這個模型過分模仿水分子。他們把DNA的含水量少算了一半，于是第一次設立的模型宣告失敗。。也就是說，DNA的螺旋結構并不是三螺旋。
模型建構
材料三：前面的科學家萊文提出了正確的核苷酸化學結構，但是，他提出DNA由四種核苷酸一組連接成DNA分子。即是固定的重復序列。如果如萊文所說，DNA是不會聰明到可以攜帶遺傳信息的，而之前科學家艾弗里的論文已經證實DNA必定是“聰明”的。沃森克里克認為，核苷酸的次序有變化才有道理。這樣才能攜帶遺傳信息。
另外一個科學家，查伽夫認為DNA不會只是單純的四核苷酸重復而已。如果萊文的四核苷酸理論是正確的話，則ATGC四種堿基在所有生物的DNA中含量相等才對，但實驗說明，事實并非如此。
查伽夫的堿基比例是沃森克里克解開DNA結構的一項重要線索
3.2 DNA的結構 人教版（2019）高中生物必修二課件(共28張PPT)
模型建構
材料四：查哥夫提供的信息讓沃森和克里克興奮不已，他們構建了一個將磷酸和脫氧核糖放在外側，把堿基置于中間的模型，這個模型中，A與T配對，G與C配對，DNA兩條鏈的方向是相反的。當他們把這個金屬材料制作的模型與拍攝的X射線衍射照片比較時，發現模型與基于照片推算出的DNA雙螺旋結構相符。1953年4月25日《自然》雜志發表了沃森與克里克的DNA雙螺旋結構假說的短文。沃森和克里克終于完成了一項具有劃時代意義的偉大工作，1962年，沃森、克里克獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。
從這X射線圖案，推出DNA應該是雙股的螺旋，磷酸在外，堿基在內。而且從富蘭克林和威爾金斯測量的數值，知道了DNA基本的尺寸。螺旋上升的角度可以根據圖案計算出來。
3.2 DNA的結構 人教版（2019）高中生物必修二課件(共28張PPT)
模型建構
3.2 DNA的結構 人教版（2019）高中生物必修二課件(共28張PPT)
3.2 DNA的結構 人教版（2019）高中生物必修二課件(共28張PPT)
模型建構
討論：根據以上幾則資料，回答有關DNA結構方面的問題。
（1）DNA由幾條鏈構成的？它具有怎樣的立體結構？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物質組成的？它們分別位于DNA的什
么部位？
（3）DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？
（4）沃森和克里克發現DNA雙螺旋的故事，是科學家合作研究的典
范，在科學界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你哪些啟示？
組成元素：C H O N P
DNA的基本組成單位：
脫氧（核糖）核苷酸
磷酸
脫氧
核糖
含氮堿基
腺嘌呤(A)
鳥嘌呤(G)
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
模型總結
1
2
3
4
5
模型總結
磷酸二酯鍵
模型建構
G
T
C
A
G
T
C
A
5'端
3'端
模型總結
AAATTTGGGGCCCATC（1）整體：DNA分子是由條的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的結構。（2）外側：DNA分子中 的和交替連接，排列在外側，構成基本骨架；（3）內側：兩條鏈上的堿基排列在內側通過連結，形成，且遵循堿基原則。DNA雙螺旋結構的主要特點2反向平行雙螺旋脫氧核糖磷酸氫鍵堿基對互補配對模型總結
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
你注意到了嗎？
兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩定不變的。
長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。
模型總結
你注意到了嗎？
兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩定不變的。
長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。
DNA分子的特異性就體現在特定的堿基（對）排列順序中。
模型總結
DNA分子的結構特性
（1）多樣性：堿基對的排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性。
在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。請同學們計算DNA分子有多少種？
4
4000
（2）特異性
每種DNA分子都有特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。
（3) 穩定性
規則的雙螺旋結構（基本骨架和堿基對之間的氫鍵）加強了DNA的穩定性。
模型總結
視頻模型
有關DNA中的堿基計算
1、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因為DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
2、在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其
互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？
若DNA的一個單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？
2.5 1 ;
0.4 0.4
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3、某DNA分子的腺嘌呤數占22％，那么，胞嘧啶的分子數占（ ）
A．11％ B．22％
C．28％ D．44％
C
思維升級
4、根據堿基互補配對原則，在A≠G時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（ ）
C
5、已知DNA分子的兩條鏈分別為α，β，已知α鏈中的腺嘌呤在該鏈中占24%，β鏈中的腺嘌呤占該鏈的28%，則腺嘌呤在整個DNA分子中占的比例為_______
26 %
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