人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构精品课件ppt

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概述 DNA 结构的主要特点。制作 DNA 双螺旋结构模型。讨论 DNA 双螺旋结构模型的构建历程。
1、19世纪50年代科学界认识到DNA 的化学组成。
一、DNA双螺旋结构的构建
DNA的基本组成元素有哪些？
C、 H、 O、 N、 P
DNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？
脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸
含氮碱基：A、T、G、C
2、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据
3、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想。
4、1952年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量（A=T），鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量(G=C).
5、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构模型－脱氧核糖核酸的一个结构模型》
1、上述资料中涉及到那些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？
主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；构建模型的方法等等。现代科学技术中许多成果的取得都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。
要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人 交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；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。
2、沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？
•1951年，威尔金斯和富兰克林提供DNA衍射图谱。•1952年，查哥夫提出在数量关系上，A=T、[1]________。•1953年，[2]______________提出DNA双螺旋结构模型。
【答案】 [1]G=C [2]沃森和克里克
DNA的基本单位－脱氧核苷酸
四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链
2、DNA分子的平面结构
DNA分子是如何维系它的结构稳定性？
①碱基对之间的氢键维系两条链的偶联； ②碱基对之间的相互作用力
3、DNA的双螺旋结构
1）脱氧核糖与磷酸交替排列；
2）两条主链呈反向平行；
3）盘绕成规则的双螺旋。
1）主链上对应碱基以氢键连结成对；
2）碱基互补配对（A— T，G— C）
4、DNA多样性和特异性
同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号牌可以写出相同符号A或B，又可以写成A和B，它们由左向右的书写类型有多少种？
四种：AA、BB、AB、BA
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？
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。
每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。
5、碱基互补配对原则应用
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。则在DNA双链中： A = T ， G = C
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
例题2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5 1 ;
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
例题 4、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ ) b≤0.5 B. b≥0.5C.胞嘧啶为a(1/2－b) D.胞嘧啶为b(1/2 － a)
例题5、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？
例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
A＋T=54% G+C=46%
下列有关DNA 分子结构的说法，错误的是 （　　） A. 每个DNA 片段含有两个游离的磷酸基团，且分别位于DNA 片段的两端B. DNA 分子中某些脱氧核糖只和一个磷酸分子相连C. 碱基对通过氢键相连排列在DNA 分子的内侧D. DNA 中的A—T 碱基对越多，该DNA 越耐高温
【解析】根据DNA 分子的双螺旋结构可知，每个DNA 片段含有两个游离的磷酸基团，且分别位于DNA 片段的两端，A 项正确；DNA 链末端的脱氧核糖上只连着一个磷酸分子，B 项正确；脱氧核糖与磷酸交替连接排列在DNA 分子的外侧，碱基对通过氢键相连排列在DNA 分子的内侧， C 项正确；DNA 分子中，A 与T 之间通过两个氢键相连，G 与C 之间通过三个氢键相连，因此DNA 中的G— C 碱基对越多，该DNA 越耐高温，D 项错误。【答案】D
有关DNA中的碱基计算
与DNA结构有关的碱基计算
（A+G）/（T+C）=
（A+C）/（T+G）=
（A+G）/（A+T+G+C）=
（A1+T1）/（A2+T2）=
（G1+C1）/（G2+C2）=
（A1+G1）/（T1+C1）= a，则（A2+G2）/（T2+C2）=
（A+T）/（A+T+G+C）=a，则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=
1.右图为核苷酸链结构图，下列叙述错误的是（　　） A. 能构成一个完整核苷酸的是图中的a 和b B. 图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1 个C. 各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的D. 若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看， 缺少的碱基是T
【解析】核苷酸由1 分子磷酸、1 分子五碳糖和1 分子含氮碱基组成，b 中磷酸与五碳糖和碱基不属于同一个核苷酸分子；题图中每个五碳糖都只有1 个碱基与之直接相连； 核苷酸之间通过［③］磷酸二酯键相连形成核苷酸链；脱氧核糖核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是胸腺嘧啶T。【答案】A
2.某双链DNA分子含有200 个碱基对，其中一条链上A∶T ∶G∶C=1 ∶2 ∶3 ∶4， 则有关该DNA 分子的叙述，正确的是 （　　） A. 含有4 个游离的磷酸基团B. 含有腺嘌呤脱氧核苷酸30 个C. 该DNA 分子中A ∶ T ∶ G ∶ C=3 ∶ 3 ∶ 7 ∶ 7 D. 碱基排列方式共有4100 种
【解析】每条单链各有1 个游离的磷酸基团，所以DNA 分子应该有2 个游离的磷酸基团。计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数，该DNA 分子中含有200 个碱基对，一条链上A ∶ T ∶ G ∶ C=1 ∶ 2 ∶ 3 ∶ 4，根据双链中A+T 所占比例= 单链中A+T 所占比例，则双链中A+T 占3/10，根据DNA 分子中A=T，推知A 和T 各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×（3/20）=60 个。双链中A 和T 分别占3/20，则C 和G 分别占7/20，故A ∶ T ∶ G ∶ C=3 ∶ 3 ∶ 7 ∶ 7。在各种碱基比例不确定的情况下， 碱基排列方式共有4n 种，n 为碱基对数，即共有4200 种，而该DNA 分子碱基比例已确定，故排列方式小于4200 种。【答案】C
3.假如检测某DNA 分子得知碱基A 的比例为x%，又知该DNA 分子的一条链所含的碱基中y% 是鸟嘌呤，以下推断正确的是（　　） A. 该DNA 分子中碱基总数量为x/y B. 该DNA 分子中碱基U 的数目为x% C. 该DNA 分子的另一条链中鸟嘌呤的比例是1-x%-y% D. 该DNA 分子中碱基C 的比例为50%-x%
【解析】在DNA 分子中A 和T 是相等的，G 和C 是相等的，只知道碱基A 的比例是x%，一条链中碱基G 的比例，无法得出DNA 分子的碱基总数，A 项错误；DNA 分子中没有碱基U，B 项错误；该DNA 分子的另一条链中鸟嘌呤的比例应是1-2x%-y%，C 项错误；该DNA 分子中碱基C 的比例应是（1-2x%）/2，即50%-x%，D 项正确。【答案】D
基本单位——脱氧核苷酸
DNA分子的多样性、特异性和稳定性
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同
DNA双螺旋结构的构建