人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构备课ppt课件

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孟德尔:发表遗传定律相关论文
萨顿假说：遗传因子在染色体上
摩尔根:果蝇杂交实验：基因在染色体上
“生命的基本特征就是能够储存和传递信息，亦即遗传密码能够代代相传。基因是活细胞的关键组成部分，要懂得什么是生命，就必须知道基因是如何发挥作用的。” ——薛定谔《生命是什么？》
格里菲思:肺炎双球菌转化实验
艾弗里:肺炎双球菌体外转化实验
赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染实验
米歇尔F · Miescher1844-1895
研究伤口脓细胞时从白细胞 的细胞核中分离出一种他称为“核素”（Nuclein，现称核酸）的化学物质。生殖细胞富含核酸，核酸在各种细胞中广泛存在。细胞分裂前核酸含量会显著增加。
科塞尔A · Kssel1853-1927
1885至1901年间： Kssel和他的学生经水解和化学分析确认发现核酸含有戊糖、磷酸、嘌呤和嘧啶 。腺嘌呤：Adenine；鸟嘌呤：Guanine胞嘧啶：Cytsine；胸腺嘧啶：Thymine；尿嘧啶：Uracil
科塞尔：核酸含有嘌呤和嘧啶
科塞尔：1910年诺贝尔生理学与医学奖
1920年： 莱文发现两种不同的核酸，即：DNA和RNA。1934年： 莱文发现核酸可被分解成含有一个嘌呤/嘧啶、一个核糖或脱氧核糖和一个磷酸的片段,这样的组合称为“核苷酸”。
莱文：核酸的基本构成单位是核苷酸
DNA分子的基本结构单位是脱氧核苷酸
A：腺嘌呤脱氧 核苷酸 G：鸟嘌呤脱氧 核苷酸T：胸腺嘧啶脱氧 核苷酸 C：胞嘧啶脱氧 核苷酸
脱氧核苷酸分子如何形成DNA分子单链？
查哥夫对DNA碱基构成的研究
不同生物DNA 4种碱基比例关系
E.Chargaff, et al. J Bil Chem,1949,177(1):405
不同生物DNA分子嘌呤与嘧啶的物质的量大致相同。 即A+G=T+C腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的物质的量大致相同； 鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的物质的量大致相同。
DNA 的碱基组成有什么规律？
E.Chargaff. Experientia,1950,5(6):201-209
同种生物不同组织的DNA碱基组成基本相同。 同种生物不同组织的DNA嘌呤与嘧啶的物质的量大致相同。 即A+G：T+C=1:1
同种生物不同组织碱基组成有何规律？
查哥夫: 查哥夫法则1952年将这一理论分享给沃森和克里克
查哥夫E. Chargaff1905—2002
DNA分子中嘌呤和嘧啶的总分子数量相等。腺嘌呤A与胸腺嘧啶T数量相等，鸟嘌呤G与胞嘧啶C数量相等DNA分子中的碱基A 与T、G与C可能是配对存在的。
威尔金斯M. Wilkins1916-2004
富兰克林R. E. Franklin1920-1958
威尔金斯和富兰克林: X射线衍射法观察到清晰的DNA衍射图谱
DNA衍射图谱说明什么问题
H Schmitzer, et al. The Physics Teacher, 2011,49:140-143.
从衍射图谱获取的信息：（A）X 形说明DNA结构是螺旋形的；（B）菱形说明DNA分子是长链；（C）直线的间距是DNA分子重复单元（一个完整的螺旋）的间距；（D）缺少了两条直线，是这是因为另一条螺旋的干扰。 
在DNA分子中碱基如何配对？
同种碱基配对与DNA分子的直径不符。
只有双环和单环之间彼此配对才能保证双链之间距离相等。
沃森的笔记指出存在三个氢键的可能性引自《双螺旋》插图注释本浙江人民出版社
沃森-克里克配对： 一个由两个氢键维系的腺嘌呤-胸腺嘧啶对的形状，竟然与一个至少由两个氢键维系的鸟嘌呤-胞嘧啶对相同。看来，所有的氢键都是自发形成的，不需要人为干预，两个碱基对就会自然呈现出相同的形状。 ——引自《双螺旋》插图注释本 浙江人民出版社注：鲍林和科里确认鸟嘌呤和胞嘧啶之间存在三个氢键
克里克绘制的DNA结构草图
DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕形成双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，它的组成有一定的规律，碱基互补配对原则。
双螺旋直径为2nm；螺距3.4cm；相邻碱基对间距为0.34 nm；每一个螺旋周期包含10对 碱基
克里克F. Crick1916-2004
沃森J. Watsn1928-
沃森和克里克: 受到富兰克林X射线衍射图谱启发构建DNA双螺旋结构模型
1953年，沃森和克里克使用硬纸板和铁片搭建了 DNA双螺旋结构模型
威尔金斯、克里克和沃森：1962年诺贝尔生理学与医学奖
瑞典斯德哥尔摩音乐厅，诺贝尔奖颁奖典礼上的合影。左一：威尔金斯；左三：克里克；右二：沃森
富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。
与DNA双螺旋失之交臂的鲍林
莱纳斯·鲍林Linus. C. Pauling 1901-1994
鲍林和科里1953年发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)的文章指出DNA为三螺旋结构。插图是三螺旋结构的俯视图。内侧为三条脱氧核糖和磷酸构成的骨架，外侧为含氮碱基。
DNA作为遗传物质需要具备的特性：（1）稳定性和连续性：规则的双螺旋结构（磷酸二酯键和氢键）保证DNA分子能够精确的自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性。（2）多样性： DNA分子的碱基排列为遗传多样性奠定基础。 人的基因组约含有30亿个碱基对。 人的DNA分子有多少种排列组合形式：43,000,000,000（3）特异性： DNA分子的多样性决定每一个个体的遗传物质均不同。
DNA双螺旋的结构和功能
实验：DNA双螺旋结构模型的制作
利用居家可获得的材料构建DNA双螺旋结构模型理解DNA双螺旋结构： 由磷酸基团和脱氧核糖交替连接在外侧，构成DNA骨架 脱氧核苷酸间由磷酸二酯键连接 DNA两条链反向平行 DNA双螺旋结构内侧碱基互补配对 A和T配对，由两根氢键连接；C和G配对，由三根氢键连接
利用居家可获得的材料构建DNA双螺旋结构模型纸板、彩笔、铁丝、筷子、夹子都有可能是你会用到的好材料： 以下DNA结构如何表示？ 脱氧核糖 磷酸基团 四种含氮碱基（A、T、C、G） 化学键和氢键
模型搭建需要注意的问题
核苷酸的结构：磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基如何连接？
请注意示意图上脱氧核糖碳原子的位置
DNA分子的两条链反向平行碱基互补配对平面模型构建立体模型
沃森和克里克在亲手搭建的DNA双螺旋结构模型前沃森和克里克在富兰克林、威尔金斯和查哥夫等科学家研究的基础上使用金属片和纸板等模拟DNA的空间结构并成功搭建模型。
练习（《教材》P52/一、概念检测）：2.下面是DNA分子的结构模式图，请用文字写出图中①~⑩的名称。
参考答案：①胞嘧啶 ②腺嘌呤③鸟嘌呤④胸腺嘧啶⑤脱氧核糖⑥磷酸 ⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸 ⑧碱基对 ⑨氢键⑩一条脱氧核苷酸链的片段
碱基配对原则的计算规律
练习（《教材》P52/一、概念检测）：3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）b≤0.5b≥0.5C. 胞嘧啶为a（1/2b-1）个D. 胞嘧啶为b（1/2a-1）个
（1）在整个DNA分子中，A+G=C+T，(A+G)/(T+C)=1；A+T≠G+C， (A+T)/(G+C) ≠(G+C)/(A+T) ≠ 1。 即互补配对的碱基数量相等，不互补配对的碱基数量之和相等。（2）在整个DNA分子中, A+G=T+C=A+C=T+G=DNA中碱基总数的50%。 即任意两个不互补配对的碱基之和占DNA总碱基数的50%。
依据题目信息：A=T，C=G；故A和T数量均为aA/（A+T+C+G）=b。故a/（2a+C+G）=b，G+C=a/b－2a。又因C和G数量相等，故C=G=1/2（a/b－2a）=a（1/2b－1）。本题选C。
（1）DNA的基本构成单位是脱氧核苷酸，由一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基额一分子磷酸基团构成（2）DNA为反向平行的双螺旋结构（3）磷酸基团和脱氧核糖以磷酸二酯键交替连接，在外侧构成双螺旋骨架