高中第2节 DNA的结构背景图课件ppt

这是一份高中第2节 DNA的结构背景图课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了建立者，建立过程，A腺嘌呤，T胸腺嘧啶，C胞嘧啶，G鸟嘌呤，碱基外侧排列模型，配对违反了化学规律，化学家的帮助，诺贝尔奖等内容，欢迎下载使用。
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗?
DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。
DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。
英格兰: 生命中心英国纽卡斯尔国际生命中心，于2000年建成。这个DNA螺旋设计的目的，是为了纪念DNA双螺旋结构的发现者。
新加坡滨海湾：双螺旋桥
在2010年4月24日建成通行，共耗资约6800万。设计人员受DNA结构的启发，体现的意义是“生命与延续、更新与成长”
旋转楼梯的灵感 来自于DNA的双螺旋结构
雅典奥运会开幕式 激光打出的DNA双螺旋结构
结构 功能
在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切的想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？
又是怎样决定生物性状的？
答案就隐藏在DNA的结构中！
1953年，沃森和克里克
克里克:物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。
沃森:生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。
晚年沃森和克里克在双螺旋结构模型前的最后一次合影
一.DNA双螺旋结构模型的构建
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。但对DNA的空间结构一无所知
脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键进行连接
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。
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
如：脱氧核糖和磷酸交替排列在内侧，碱基排在外侧
后来发现磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水，大家有何联想？
沃森和克里克尝试多种不同的双螺旋、三螺旋结构
磷酸-脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基在内的双螺旋结构
碱基同型配对，即A与A，T与T，C与C，G与G配对
资料3：1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。
据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型：脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，碱基在内侧，A和T配对，G和C配对。
据此，你认为DNA的结构该如何修正？
沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。
沃森和克里克搭建的DNA双螺旋结构模型
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。
资料4：富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。
1953年，沃森和克里克撰写的论文«核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型»在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
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？
两条链构成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
DNA 的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧
思考•讨论：DNA双螺旋结构模型的构建
（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。
①DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。
②是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C；与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
DNA的一条单链具有两个末端： 一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5’-端； 另一端有一个羟基（-OH），称作3’-端。
DNA 双螺旋结构示意图
DNA分子平面结构示意图
1、DNA是由两条单链组成的,这两条链按反向平行，从双链的一端起始，一条单链是从5’-端到3’-端的，另一条单链是从3’-端到5’-端的方式盘旋成双螺旋结构。
2、外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接， 构成基本骨架。 内侧：碱基（对）
3、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
提醒：DNA中G/C碱基对比例越大，氢键越多， DNA结构越稳定。
A、T之间形成两个氢键，G、C之间形成三个氢键。
1、DNA分子是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。2、DNA分子中的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。3、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：遵循碱基互补配对原则。在DNA双链中，A=T,G=C，且A、T之间形成两个氢键，G、C之间形成三个氢键。
DNA双螺旋结构的主要特点：
小规律：“五四三二一”
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
3.DNA的结构特性：
碱基对的排列顺序的千变万化。
在生物体内，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？
碱基对的特定排列顺序。
具有规则的双螺旋结构（脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对方式不变；碱基对的长度和间距固定不变）。
4.应用：DNA指纹技术
人的遗传信息主要分布于染色体的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
课本P52——练习与应用
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）？
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？
制作出一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型
将制成的脱氧核苷酸模型连接成长链。
制作DNA平面结构模型：将两条链间的碱基连接。
制作DNA空间结构模型：双手分别提起两端，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。
1.碱基互补配对原则A－T，G－C，如图所示。
两条链不互补碱基之和相等
两条链不互补碱基之和相等与两条链碱基总数之比等于1/2
一条链中互补碱基之和等于另一条链中互补碱基之和
嘌呤和嘧啶各占碱基的1/2
三.DNA碱基数量的计算
2.有关推论(1)规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。注意：一个双链DNA分子中，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。(2)规律二：在双链DNA分子中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。
(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的 的值与另一条互补单链的 的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。注意：在整个DNA分子中该比值等于1。
(4)规律四：DNA双链中，一条单链的 的值，与另一条互补链的 的值是相等的，也与整个DNA分子中的 的值是相等的。注意：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
(5)规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。(6)规律六：若 ＝b%，则 ＝ %。(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。
[易错提醒]　碱基数量计算的两个易错点(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
对点训练3.某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是(　　)A.35%　　　　　　　　　B.29%C.28% D.21%
解析：已知DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，根据碱基互补配对原则：A＝T、C＝G，所以A＝T＝22%，则C＝G＝50%－22%＝28%，又已知一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，即G1＝21%。在双链DNA分子中，G＝(G1＋G2)/2，则G2＝35%。答案：A
4.下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是(　　)
解析：双链DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，故A项正确；在DNA分子中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，故B、D项正确；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝1时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝1，C项错误。答案：C
“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
1．在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A+G=T+C。
2．互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中 =m，则在互补链及整个DNA分子中都有 =m。
3．非互补链之和的比例在两条互补链中虎互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中 =a，则在其互补链中 = ，而在整个DNA分子中 =1。
4．根据碱基比例对核酸样品进行判定
可能是双链DNA可能是单链DNA
①DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A—T含2个氢键，G—C含3个氢键。②DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个脱氧核糖连着一个磷酸基团。③双链DNA中A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。④DNA中，当(A＋G)/(T＋C)＝1时，可能是双链DNA，也可能是单链DNA。
⑤并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。⑥DNA的特异性是由碱基的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A—T、C—G、T—A、G—C。⑦并非所有DNA片段都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开。
例、DNA的一条单链中A＋T/G＋C＝0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（　　） A 0.4和0.6　　 B 2.5和1　　　 C 0.4和0.4　　　　D 0.6和1
例、DNA的一条单链中A＋C/G＋T＝0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（　　） A 0.4和0.6　　 B 2.5和1　　　 C 0.4和0.4　　　　D 0.6
例、若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这个链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是(　　) A．9%　 　B．27% C．28% D．46%