高中第2节 DNA的结构备课ppt课件

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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双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。弄清楚 DNA结构，以及测定 DNA序列等应用了很多高科技技术，DNA双螺旋结构的揭示也说明科学和技术是相互支持，密不可分的。
在对DNA结构的探索中，于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家—美国的生物学家沃森（，1928—）和英国的物理学家克里克（F.Crik，1916—2004），DNA双螺旋结构揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
他们是如何逐步摸索出DNA的结构的？DNA的结构是怎样的？
一、DNA结构模型的构建
阅读P48-49的思考•讨论，并回答下列问题。
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？一般DNA是由两条链结合成的，具有双螺旋的立体结构 （2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？DNA分子中的磷酸分子和脱氧核糖通过交替连接排列在分子外侧，构成基本骨架。 （3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？A–T,C–G。DNA是由脱氧核糖核苷酸连接而成的，碱基就是在两条DNA单链的中间。2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构的，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？
①要善于利用他人的研究成果和经验;②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;③研究小组成员在知识背景上最好是互补的;④对所从事的研究要有兴趣和激情等。
3.在构建DNA结构模型的过程中，设计到了哪些学科知识的综合应用？
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
DNA双螺旋结构的主要特点：
〔1〕DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
〔2〕DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成根本骨架；碱基在内侧。
〔3〕两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对，并且碱基对具有一定的规律。A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。
（4）A与T之间2个氢键，C与G之间三个氢键，故DNA分子中 G一C比例高的稳定性强。
（5）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。（6） 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。（7）DNA的两条单链走向相反.从双链的一端起始，一条单链是从5'-端到3'-端的，另一条单链则是从3'到5'-端的。
图3-8 DNA的结构模式图
①磷酸：DNA分子中绝大部分脱氧核糖都连接2个磷酸基团，两端的DNA分子只连接一个磷酸基团。1个DNA分子只有2个游离的磷酸。②磷酸二酯键：连接2个脱氧核苷酸的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶（DNA片段）或DNA聚合酶（单个脱氧核苷酸）连接③脱氧核糖：五碳糖④碱基：DNA单链A≠T,G≠C⑤碱基对：碱基互补配对原则，A与T，G与C配对
⑥氢键：碱基对之间的化学键，DNA解旋酶或高温变性断裂，A与T两个氢键，G与C三个氢键⑦脱氧核苷酸：含磷酸、脱氧核糖和含氮碱基各1个，DNA的基本组成单位，DNA初步水解产物⑧脱氧核苷酸链（单链）：两条反向平行的脱氧核苷酸链双螺旋形成DNA分子⑨DNA的内侧：碱基对的排列顺序代表着遗传信息，决定DNA的特异性和多样性⑩DNA的外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架
⑪组成元素：C、H、O、N、P
⑫DNA分子的特性∶ 稳定性、多样性（4n数学模型）和特异性
DNA分子特性〔1〕稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成根本骨架。碱基与碱基之间形成氢键。 稳定DNA分子的主要力是碱基堆集力。〔2〕多样性：碱基对多种多样的排列次序。 假设某DNA分子中有n个碱基对，那么排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。〔3〕特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
DNA有关碱基数量计算 的三个规律：
应用碱基互补配对原则可推演出哪些规律来计算核酸中的碱基含量?规律一∶ DNA双链中的两条互补链的碱基数量相等。DNA 双链中任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的 50%，即 A+G=T+C，A+C=T+G。规律二∶DNA双链中，一条单链的（A+G）/（T+C）的值与互补链的（A+ G）/（T+C）的值互为倒数关系。规律三∶DNA的双链中，一条单链的（A+T）/（G+C）的值与另一条互补链的（A+T）/（G+C）的值是相等的，也与整个DNA分子中的（A+T）/（G+C）的值相等。
三、制作DNA双螺旋结构模型
目的要求 通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。材料用具 曲别针、泡沫塑料、制片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品，都可用做模型制作材料。
模型设计 制作模型前首相应该进行设计，并考虑一下问题。 1.分别用哪几种材料来代表组成DNA的磷酸、脱氧核糖和碱基？这3中物质是在什么部位相应连接的？怎样将这几种材料正确地连接起来？ 2.DNA中每隔脱氧核苷酸之间是什么部位相互连接的？怎样将脱氧核苷酸正确地连接起来？ 3.在模型中，如何体现DNA的两条链是方向平行的？又怎样体现两条链的碱基之间互补配对？
讨论 1.DNA只含有4中脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 2.DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ 3.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？
1.以下能正确表示DNA片段示意图的是 ( )
2.某DNA分子中，G+C之和占全部碱基的35.8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ )
A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7%C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%
3.下面关于DNA分子结构的叙述中错误的是（ ）A.每个双链DNA分子通常都会含有四种脱氧核苷酸B.每个核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基C.每个DNA分子的碱基数=磷酸数=脱氧核糖数D.双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤
4.DNA分子中，稳定不变的是（ ）A.碱基对的排列顺序B.脱氧核糖和磷酸的交替排列C.脱氧核苷酸的排列顺序D.核糖和磷酸的交替排列