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(共28張PPT)
第2節 DNA分子的結構和復制
第1課時
總結DNA結構的主要特點，初步形成遺傳物質結構與功能相統一的觀點培養生命觀念。
01
02
了解科學家構建模型的研究歷程，領悟模型建構在研究中的應用，體會持之以恒的科學精神,滲透社會責任。
03
嘗試制作DNA雙螺旋結構模型，領悟模型方法在科學研究中的作用，培養科學探究能力。
1951年
美國加州理工學院的鮑林及其同事用X射線衍射技術和分子模型的構建，率先解出了蛋白質的二級結構。
鮑林
盤曲折疊
DNA分子的結構卻遲遲沒有被解開。DAN結構到底是怎樣的呢？
關于DNA，當時已知的有 ：
①DNA基本組成單位是脫氧核糖核苷酸。
②DNA是線狀聚合物。
③DNA之中有比較多的氫鍵。
材料一
國王學院富蘭克林發現提高空氣的濕度，可以讓DNA從A型轉變為B型，顯然DNA易吸收水分。所以她認為脫氧核糖核苷酸的親水磷酸基團應該位于DNA的外側，其余部分位于內側。這是解開DNA結構的重要線索。
A型衍射圖譜
B型衍射圖譜
吸水后易轉變
富蘭克林
內側
外側
積極思維:
材料2
生物學家沃森與物理學家克里克首次在卡文迪許實驗室相遇，兩人合力推出了三股螺旋的DNA結構，他們把磷酸排在內側，含氮堿基排在外側。當他們邀請威爾金斯和富蘭克林前來觀看時，被兩人評價為“一無是處” ，并告知他們含氮堿基應該排列在內側。沃森和克里克默默地記錄下了這個關鍵信息。
沃森和克里克
積極思維:
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
P
脫氧核糖
含氮堿基
錯誤！
觀察堿基結構，你能發現什么問題？
嘌呤有2個環
嘧啶有1個環
N
O





P
A
N
O





P
T
N
O





P
G
N
O





P
C
N
O





P
C
N
O





P
G
N
O





P
T
N
O





P
A
如果是相同堿基配對，那么DNA直徑不固定
積極思維:
材料3
1952年奧地利著名生物化學家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。
查哥夫
積極思維:
1953年美國科學家沃森和英國科學家克里克以富蘭克林、威爾金斯等人提供的DNA衍射圖像的有關數據為依據，推算出DNA分子呈雙螺旋結構。
沃森、克里克構建的DNA雙螺旋模型屬于物理模型；
《自然》雜志同時刊登了威爾金斯、富蘭克林的論文，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。
積極思維:
1.DNA的結構層次
一、DNA的結構
基本組成元素：
基本組成物質：
基本組成單位：
DNA單鏈：
DNA雙鏈結構：
C、H、O、N、P
磷酸基團、脫氧核糖、含氮堿基
脫氧核糖核苷酸（4種）
脫氧核苷酸鏈
DNA雙螺旋結構
03
2.DNA的結構特點
CH2
H
OH
H
H
H
H
堿基
磷酸
5’
4’
3’
2’
1’
5’
3’
5’
3’
一個羥基(—OH)，稱作3′－端
游離的磷酸基團，稱作5′－端
磷酸二酯鍵
C
T
T
G
A
C
A
G
5’
5’
3’
3’
（1）由 條單鏈按_____________方式盤旋成_________結構
反向平行
雙螺旋
2
3',5'-磷酸二酯鍵
磷酸
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
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
5′
3′
3′
5′
2
3
G.C比例越高，DNA的熱穩定性越高
1.如圖是DNA片段的結構圖，請據圖回答下列問題：
(1)圖中的1、2、5、7的名稱分別是什么？
1為堿基對、2為一條脫氧核苷酸單鏈片段、5為腺嘌呤脫氧核苷酸、7為氫鍵。
(2)該片段中，游離的磷酸基團有幾個？
2個。
(3)現有M、N兩個均含有200個堿基的雙鏈DNA分子，
其中M分子中共有260個氫鍵，N分子中含有20個腺嘌呤，那么M分子中有C—G堿基對多少個？這兩個DNA分子中哪個結構更穩定？
M分子中有C—G堿基對共60個；N分子結構更穩定。
2.特異性：
每種DNA有特定的堿基對排列順序。
3.穩定性：
1.多樣性：
①外部穩定的基本骨架——磷酸和脫氧核糖交替連接形成；
②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；
③空間結構穩定——規則的雙螺旋結構。
堿基對的排列順序的千變萬化。
二、DNA的特點
漢水丑生侯偉作品
思考：n個堿基對構成的DNA具有 種排列順序；
4n
43 160 000 000種。
人的基因組約含有31.6億個堿基對，人的DNA分子有多少種排列方式？
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
漢水丑生侯偉作品
三、DNA分子堿基數量和比例的計算
1.雙鏈DNA分子中嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數，任意兩個不互補堿基之和為堿基總數的一半。
根據堿基互補配對原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1；
則A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2；
即:雙鏈中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝ 1/2(A＋G＋T＋C)。
漢水丑生侯偉作品
2.互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。
A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
3.兩不互補堿基之和之比在兩條鏈中互為倒數。
A+C
G+T
A2 +C2
G2 +T2
A1+C1
G1+T1
整個DNA分子上 =1
DNA分子一條中 = n ，
則另一條鏈上 = 1/n
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
漢水丑生侯偉作品
A2 +T2
G2 +C2
DNA分子一條鏈中
則另一條鏈上
整個DNA分子上
=a
A1+T1
G1+C1
A+T
G+C
4.互補堿基之和之比在兩條鏈中相等。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
=a
=a
目的要求
通過制作DNA雙螺旋結構模型，加深對DNA結構特點的認識和理解。
曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥、鐵絲等常用物品，都可用作模型制作的材料。
材料用具
四、設計和制作DNA分子雙螺旋結構模型
1.組裝“脫氧核苷酸模型”：利用材料制作若干個_________、磷酸和堿基，組裝成若干個脫氧核苷酸。
2.制作“多脫氧核苷酸長鏈模型”：將若干個脫氧核苷酸依次穿起來，組成兩條多脫氧核苷酸長鏈。注意兩條長鏈的脫氧核苷酸數量必須_____，堿基之間能夠________。
3.制作DNA分子平面結構模型：按照_____________的原則，將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來，注意兩條鏈的方向_____。
4.制作DNA分子的立體結構模型：把DNA分子平面結構旋轉一下，即可得到一個DNA分子的雙螺旋結構模型。
脫氧核糖
相同
互補配對
堿基互補配對
相反
學生作品展示
學生作品展示
1．下列有關核DNA結構的敘述，不正確的是（ ）
A．脫氧核糖和磷酸交替排列構成DNA的基本骨架
B．每一個脫氧核糖都連接兩個磷酸基團
C．DNA分子徹底水解后最多可以得到6種物質
D．DNA分子中C和G所占比例越大，結構越穩定
B
2、從某生物組織中提取DNA進行分析,其四種堿基數的比例是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數的46% ,又知DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤,問與H鏈相對應的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的 ( )
Ａ、26%　　　 Ｂ、24% 　 Ｃ、14% Ｄ、11%　
A
3．某同學用卡片構建DNA平面結構模型，提供的卡片類型和數量如下表所示，以下說法正確的是（ ）
A．最多構建4種氧核酸，5個脫氧核苷酸對
B．構成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵
C．DNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連
D．可構建44種不同堿基序列的DNA
卡片類型 脫氧核糖 磷酸 堿基 A T G C
卡片數量 10 10 2 3 3 2
B
DNA雙螺旋模型的構建
制作DNA雙螺旋結構模型
1、DAN由兩條鏈反向平行而成。
2、脫氧核糖和磷酸在外側形成基本骨架，
堿基在內側。
3、堿基通過堿基互補配對原則形成堿基對。
DNA的結構

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