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(共35張PPT)
第2節 DNA的結構
第3章 基因的本質
人教版(2019)必修二遺傳與進化
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
二、DNA的結構
目錄：
三、習題檢測
學習目標
重難點
概述DNA結構的主要特點。
通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程的討論和交流，認同交流合作、多學科交叉在科學發展中的作用。
制作 DNA雙螺旋結構模型。
DNA結構的主要特點。
DNA雙螺旋結構模型的構建
1
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
20世紀初
1951-1952
1952
1951年
DNA的結構單位：
四種脫氧核苷酸
科賽爾、瓊斯、列文
沃森和克里克推算出DNA呈螺旋結構，
嘗試建構模型：雙螺旋、三螺旋→失敗
（配對違反化學規律）
物理模型
X射線衍射技術
威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜
查哥夫
在DNA中，
腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），
鳥嘌呤（G）=胞嘧啶（C）
據此，沃森和克里克構建出DNA雙螺旋結構模型。
T
C
G
A
A
G
C
T
01
03
02
DNA具有恒定的直徑
能解釋A、T、C、G的數量關系
制作的模型與基于拍攝的X射線衍射照片推算出的DNA雙螺旋結構相符
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
英國《自然》雜志同時刊登了三篇論文，一篇是沃森和克里克的、一篇是威爾金斯的、一篇是富蘭克林的。1962年，沃森、克里克、威爾金斯同時獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。
1953年4月25日
沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結構模型
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
1.請你根據資料回答有關DNA結構方面的問題。
（1）DNA是由幾條鏈構成的？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的什么部位呢？
（3）DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？
DNA是由兩條鏈構成的。
這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。
DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，
它們排列在DNA的外側。
DNA中的堿基通過氫鍵連接成堿基對，它們位于DNA的內側。堿基配對有一定的規律：A與T配對；G與C配對。
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結構，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？
★要善于利用他人的研究成果和經驗；
★要善于與他人交流、合作，
閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；
★研究小組成員在知識背景上最好是互補的，
對所從事的研究要有興趣和激情等。
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
1
1.DNA雙螺旋結構模型的提出是二十世紀自然科學的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構建提供主要依據的是（ ）
①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質的實驗
②富蘭克林等拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜
③查哥夫發現的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留復制機制
A.①② 　　B.②③ 　　C.③④ 　　 D.①④
B
習題鞏固
DNA的結構
2
1.DNA的基本單位
脫氧核苷酸
2.脫氧核苷酸的組成
一分子磷酸
一分子脫氧核糖
一分子含氮堿基
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
A
腺嘌呤
G
鳥嘌呤
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
堿基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
脫氧核糖上與堿基相連的碳叫作1’-C，
與磷酸基團相連的碳叫作5’-C。
3.元素組成
C、H、O、N、P
回顧對DNA的認識
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
腺嘌呤脫氧核苷酸
胸腺嘧啶脫氧核苷酸
胞嘧啶脫氧核苷酸
鳥嘌呤脫氧核苷酸
O
OH
H
H2O
磷酸二酯鍵
DNA鏈是由脫氧核苷酸脫水縮合連接而成的長鏈。
4.DNA鏈的形成
回顧對DNA的認識
二、DNA的結構
1.DNA分子的結構
5’
A
T
G
C
T
A
C
G
3’
5’
3’
磷酸二酯鍵
① 由 條單鏈按_________方式盤旋成_______結構。
反向平行
雙螺旋
2
5’
3’
5’
3’
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
磷酸
和 交替連接，構成基本骨架；
② 外側
堿基對
內側
脫氧核糖
③ 堿基互補配對原則
兩條鏈上的堿基通過 連接形成
，且A只和 配對、G只和 配對，堿基之間的一一對應的關系，就叫作
。
氫鍵
氫鍵
T
C
堿基互補配對原則
堿基對
堿基對
1.DNA分子的結構
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
氫鍵越多，結構越穩定，即含G、C堿基對比例越大，結構越穩定，更耐高溫。
1.DNA分子的結構
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
④ 總結
五種元素：
C、H、O、N、P
四種堿基：
A、T、C、G
三種物質：
兩條長鏈：
一種螺旋：
規則的雙螺旋結構
磷酸、脫氧核糖、含氮堿基
兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈
氫鍵關系:
A=T G≡C
1.DNA分子的結構
DNA結構模型解讀
2.DNA分子的結構特異性
19
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？
44000
② 特異性
堿基對的特定排列順序。
③ 穩定性
① 多樣性
外部穩定的基本骨架——磷酸和脫氧核糖交替連接形成；
內部堿基對穩定——通過氫鍵連接，嚴格遵循堿基互補配對原則，加強穩定性；
空間結構穩定——規則的雙螺旋結構。
堿基對的數量不同、排列順序的千變萬化。
遺傳信息：DNA分子中的堿基對的排列順序。
二、DNA的結構
3.制作DNA雙螺旋結構模型
某同學想制作一段具有10對堿基對的DNA片段模型，他在準備材料時至少需要：
(1)代表磷酸的球形塑料片幾個？
(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個？
(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個？
(4)可組裝出幾種該DNA片段模型？
20
20
20
410
二、DNA的結構
圖中1為DNA分子片段的一條鏈，2為堿基對，
3為氫鍵，4為一個脫氧核苷酸。
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
5’
3’
(1)雙鏈DNA中，游離的磷酸基團有 個。每個脫氧核糖一般連接著 個磷酸，一條單鏈上有 個脫氧核糖只連接一個磷酸。
2
2
1
(2)○與 、 之間的數量關系為 。
1：1：1
(3)A與T之間有 個氫鍵，G與C之間有 個氫鍵。若堿基對數為n，則氫鍵數為2n～3n，若已知A有m個，則氫鍵數為 ；若已知G有m個，則氫鍵數為 。
2
3
3n－m
2n+m
習題鞏固
1.根據堿基比例對核酸樣品進行判定
是否含
有U
是
否
則含有RNA
為DNA
A+C
T+G
是否=1
是
否
可能是雙鏈DNA可能是單鏈DNA
則為單鏈
DNA
2.雙鏈DNA分子中有關單鏈堿基的計算
A1= , T1= , C1= , G1= 。
T2
A2
G2
C2
DNA分子中的堿基數量的計算規律：
3.雙鏈DNA分子中有關計算
（1）一個雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數，
即A+G=T+C。
注意：一個雙鏈DNA分子中，A+T與C+G不一定相等，
而且一般都不相等。
在雙鏈DNA分子中：∵ A = T G = C
∴A+G = T+C
不同生物的DNA分子中，互補配對的堿基之和的比值不同，
即（A+T）/（G+C）的值不同。該比值體現了不同生物的DNA分子的特異性。
DNA分子中的堿基數量的計算規律
總結：
在雙鏈DNA分子中：∵ A = T G = C
∴A+G = T+C
（2）在DNA雙鏈中，任意兩個非互補堿基和的比例_______，
并為堿基總數的_____。
恒等
50%
也可寫成：
∴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%
任意兩個非互補堿基和的比例為1，則可能為雙鏈。
若為雙鏈，則任意兩個非互補堿基和的比例為1。
非互補堿基：不配對的堿基
3.雙鏈DNA分子中有關計算
（3）雙鏈DNA分子中，互補堿基之和與堿基總數之比，
與任意一條鏈的這種比值相等。
設A1+G1+C1+T1=m，則A2+G2+C2+T2=m
∴ A+G+C+T=2m
∵ A1 = T2、T1 = A2 ，則A1+T1=A2+T2 ，A+T=(A1+T1)+(A2+T2)
A+T
2m
m
A1 +T1
m
A2 +T2
=
=
故
3.雙鏈DNA分子中有關計算
（4）在雙鏈DNA分子的兩條互補鏈中，
非互補堿基之和比例互為倒數。
A1+G1
T1+C1
在一條鏈中，
= m
A1+G1
T1+C1
則
= m
=
T2+C2
A2+G2
A2+G2
T2+C2
在互補鏈中，
= 1/m
（5）雙鏈DNA分子中，互補堿基之和的比例在任意一條鏈
及整個DNA分子中都相同。
A+T
G+C
G1+C1
A1 +T1
G2+C2
A2 +T2
=
=
補則等，不補則倒。
3.雙鏈DNA分子中有關計算
（6）若已知A在雙鏈中所占的比例為c%，
則A1在單鏈中所占的比例無法確定，
但最大值為2c%，最小值為0 。
【例題】
在一個雙鏈DNA分子中A占22%，
則A在其中一條單鏈中的數值能確定嗎？
能確定范圍，0%≤A1≤44%
（8）DNA分子的總氫鍵數=
2(A-T堿基對數)+3(G-C堿基對數)
3.雙鏈DNA分子中有關計算
（7）某堿基在雙鏈中所占的比例等于
它在每條單鏈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
+
+
=
+
即某種堿基在1鏈中占m%，在互補鏈
（即2鏈）中占n%，則這種堿基在雙鏈中應占(m+n)/2 %
3.雙鏈DNA分子中有關計算
課堂總結
習題檢測
3
1.DNA兩條單鏈的堿基數量關系是構建DNA雙螺旋結構模型的重要依據。判斷下列相關表述是否正確。
（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數量相等，
而且都有A、T、G、C四種堿基。 （ ）
（2）在DNA的雙鏈結構中，
堿基的比例總是(A+G )/( T+C )=1。 （ ）
習題檢測


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的分子的結構模式圖，
說出圖中1-10的名稱。
1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤
3. 鳥嘌呤 4. 胸腺嘧啶
5. 脫氧核糖 6. 磷酸
7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸
8. 堿基對 9. 氫鍵
10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段
11.磷酸二酯鍵
習題檢測
3.在含有4種堿基的DNA區段中，腺嘌呤有a個，占該區段全部堿基的比例為b，則 （ ）
A.B≤0.5
B.b≥0.5
C.胞嘧啶為a( 1/2b-1)個
D.胞嘧啶為b( 1/2a-1)個
C
習題檢測
4.一條DNA單鏈的序列是5-GATACC-3‘，那么它的互補鏈的序列是（ ）
A. 5’- CTATGG -3'
B. 5’- GATACC-3'
C.5’-GGTATC-3'
D.5’-CCATAG-3'
C
習題檢測
5.堿基互補配對原則對遺傳信息的傳遞具有什么意義
根據堿基互補配對原則，DNA兩條鏈的堿基之間有準確的一一對應關系，保證了遺傳信息傳遞的準確性。
習題檢測

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