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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构课文内容课件ppt
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构课文内容课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了第3章基因的本质，第2节DNA的结构，DNA是双链，DNA的双链反向平行，DNA是双螺旋结构，DNA的结构，DNA的结构特性，探究·实践，拓展应用等内容，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。
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？
DNA又是怎样决定生物性状的？
答案就隐藏在DNA的结构中，彻底弄清DNA的结构成了当时科学研究的热点.
20世纪30年代，科学界已经认识到DNA的分子构成： 1.DNA（脱氧核糖核酸）是由4种脱氧核苷酸分子为单位连接而成的长链； 2.脱氧核苷酸化学组成包括磷酸、脱氧核糖、碱基；脱氧核苷酸有4种； 3.每种脱氧核苷酸有一个特定的碱基（A、T、C、G 4种碱基）。
(一)脱氧核苷酸的组成
4种脱氧核苷酸如何构成DNA？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
20世纪50年代，英国化学家托德提出核苷酸的化学连接方式。 他认为脱氧核糖核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的。
（二）脱氧核苷酸的连接方式
脱氧核苷酸连接而成的长链
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。沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。
（三）DNA分子的双螺旋结构
沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋、三螺旋结构模型、碱基位于螺旋的外部等，但均被否定。
后来又重新构建了一个双螺旋：磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基位于螺旋内部，但安排相同碱基配对，即A—A、T—T等。与事实不符，违反了化学规律。
富兰克林指出DNA是一个亲水分子，碱基疏水，磷酸-脱氧核糖骨架亲水。
1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫对DNA分子进行了定量分析，发现在DNA分子中:腺嘌呤(A)的总量总是等于胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)总是等于胞嘧啶（C）。
富兰克林给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。
怎么知道是双螺旋形的？
二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等,即两条链的距离是固定的。
沃森和克里克将相同碱基进行配对，即A与A、T与T、G与G、C与C配对。
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，C和G配对。
1953年，美国生物学家沃森（J.D. Watsn,1928—)和英国物理学家克里克（F. Crick，1916—2004)撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在英国《自然》杂志上，引起了极大的轰动。 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。标志着分子生物学时代的诞生。
1952年确定了DNA是双螺旋模型
1.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？2.DNA中的碱基是如何配对的？3.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的碱基对位于DNA的什么部位？
DNA是由两条链构成的。它的立体结构为：构成DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA中的碱基中A与T配对，G与C配对。
4.沃森和克里克在构建DNA模型过程中，借助了他人的哪些经验和成果？
克里克：英国物理学家，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：美国生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容
DNA 的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；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。
1.DNA由两条单链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;
2.DNA中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：A一定和T配对，G一定和C配对，碱基之间一一对应的关系称为碱基互补配对原则。
（1）一条脱氧核苷酸链上有几个游离的磷酸基团？1个DNA分子呢？
（2）一个磷酸连接几个脱氧核糖？一个脱氧核糖连接几个磷酸？
(3）一条脱氧核苷酸链上相邻碱基通过什么相连？2条链之间相邻碱基呢？
1条链上：脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
(4）AT之间2个氢键， CG之间3个氢键。氢键越多越稳定，即：GC比例越多，DNA分子的热稳定性越高(5）A=T C=G 嘌呤=嘧啶
⑴两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
⑵外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架；
⑶内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对， 遵循碱基互补配对原则。
每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
2.多样性：脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？
ＤＮＡ双螺旋结构模型的构建
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。
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品。
1.组装“脱氧核苷酸模型”
利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
2．制作“多核苷酸长链模型”
3．制作DNA分子平面结构模型
4．制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型
将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。
按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
制作DNA双螺旋结构模型
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各几个 (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
DNA的结构特点和特性
1.DNA的空间结构：
两条脱氧核苷酸链反向平行
磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧；碱基排列在内侧。
A与T，G与C互补配对原则
2.DNA分子的特性：
稳定性、特异性、多样性。
1.一条双链DNA,G和C占全部碱基的44%,其中一条链的碱基中,A占26%,C占20%,那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是( )。 A.28%和22% B.30%和24% C.26%和20% D.24%和30%
2.从某生物组织中提取DNA进行分析，其4种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)，所含的碱基中有28%是腺嘌呤，问与H链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( ) A.42% B.27% C.26% D.14%
3.从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。（1）全部碱基中腺嘌呤占_____%（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基_____%
4.下列关于双链DNA分子的叙述，不正确的是（ ） A．若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链 中的A和T的数目也相等 B．若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链 中的G的数目为C的0.5倍 C．若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则 另一条链的相应碱基比为2∶1∶4∶3 D．若一条链中G∶T＝1∶2，则另一条链中C∶A＝2∶1
5.下面为DNA的结构示意图,对该图的叙述正确的是( )。 A.②和③交替排列,构成了DNA的基本骨架 B.①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸 C.④占的比例越大,DNA越稳定 D.DNA中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
6.下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是( )A．每个DNA分子中通常都含有四种脱氧核苷酸B．DNA分子的两条链反向平行C．DNA两条链上的碱基以氢键相连，且A与T配对，G与C配对D．DNA分子长链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
解析：DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上连接着一个磷酸和一个碱基，其他脱氧核糖上连接两个磷酸和一个碱基，D错误。
7.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的是 A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像 B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 C．查哥夫提出了A与T配对，C与G配对的正确关系 D．富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基（ ）（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。 （ ）
一条脱氧核苷酸链的片段
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
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）？
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（ ） A.b≦0.5 B.b≧0.5 C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个 4.一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3',那么它的互补链的序列是 （ ） A. 5'-CTATGG-3' B. 5'-GATACC-3' C. 5'-GGTATC-3' D. 5'-CCATAG-3'
碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？
DNA的复制，根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。
桥两头连接码头中心和滨南，桥身由一种方向相反的双螺旋结构支撑，事实上，这与DNA双螺旋结构如出一辙。设计者将这条巨型DNA链内部置有彩灯，彩灯呈现出不同的字母形状，分别为C、G、A和T
新西兰: 莫里斯•威尔金斯纪念碑
俄罗斯新西伯利亚细胞学和遗传学研究所为纪念生物学研究的无名英雄——实验鼠，建立一个纪念碑。该雕塑由艺术家Andrew Kharkevich设计而成，描绘了一只鼠科学家正在编织一个DNA链。
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。
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？
DNA又是怎样决定生物性状的？
答案就隐藏在DNA的结构中，彻底弄清DNA的结构成了当时科学研究的热点.
20世纪30年代，科学界已经认识到DNA的分子构成： 1.DNA（脱氧核糖核酸）是由4种脱氧核苷酸分子为单位连接而成的长链； 2.脱氧核苷酸化学组成包括磷酸、脱氧核糖、碱基；脱氧核苷酸有4种； 3.每种脱氧核苷酸有一个特定的碱基（A、T、C、G 4种碱基）。
(一)脱氧核苷酸的组成
4种脱氧核苷酸如何构成DNA？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
20世纪50年代，英国化学家托德提出核苷酸的化学连接方式。 他认为脱氧核糖核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的。
（二）脱氧核苷酸的连接方式
脱氧核苷酸连接而成的长链
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。沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。
（三）DNA分子的双螺旋结构
沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋、三螺旋结构模型、碱基位于螺旋的外部等，但均被否定。
后来又重新构建了一个双螺旋：磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基位于螺旋内部，但安排相同碱基配对，即A—A、T—T等。与事实不符，违反了化学规律。
富兰克林指出DNA是一个亲水分子，碱基疏水，磷酸-脱氧核糖骨架亲水。
1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫对DNA分子进行了定量分析，发现在DNA分子中:腺嘌呤(A)的总量总是等于胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)总是等于胞嘧啶（C）。
富兰克林给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。
怎么知道是双螺旋形的？
二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等,即两条链的距离是固定的。
沃森和克里克将相同碱基进行配对，即A与A、T与T、G与G、C与C配对。
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，C和G配对。
1953年，美国生物学家沃森（J.D. Watsn,1928—)和英国物理学家克里克（F. Crick，1916—2004)撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在英国《自然》杂志上，引起了极大的轰动。 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。标志着分子生物学时代的诞生。
1952年确定了DNA是双螺旋模型
1.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？2.DNA中的碱基是如何配对的？3.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的碱基对位于DNA的什么部位？
DNA是由两条链构成的。它的立体结构为：构成DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA中的碱基中A与T配对，G与C配对。
4.沃森和克里克在构建DNA模型过程中，借助了他人的哪些经验和成果？
克里克：英国物理学家，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：美国生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容
DNA 的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；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。
1.DNA由两条单链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;
2.DNA中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：A一定和T配对，G一定和C配对，碱基之间一一对应的关系称为碱基互补配对原则。
（1）一条脱氧核苷酸链上有几个游离的磷酸基团？1个DNA分子呢？
（2）一个磷酸连接几个脱氧核糖？一个脱氧核糖连接几个磷酸？
(3）一条脱氧核苷酸链上相邻碱基通过什么相连？2条链之间相邻碱基呢？
1条链上：脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
(4）AT之间2个氢键， CG之间3个氢键。氢键越多越稳定，即：GC比例越多，DNA分子的热稳定性越高(5）A=T C=G 嘌呤=嘧啶
⑴两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
⑵外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架；
⑶内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对， 遵循碱基互补配对原则。
每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
2.多样性：脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？
ＤＮＡ双螺旋结构模型的构建
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。
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品。
1.组装“脱氧核苷酸模型”
利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
2．制作“多核苷酸长链模型”
3．制作DNA分子平面结构模型
4．制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型
将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。
按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
制作DNA双螺旋结构模型
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各几个 (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
DNA的结构特点和特性
1.DNA的空间结构：
两条脱氧核苷酸链反向平行
磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧；碱基排列在内侧。
A与T，G与C互补配对原则
2.DNA分子的特性：
稳定性、特异性、多样性。
1.一条双链DNA,G和C占全部碱基的44%,其中一条链的碱基中,A占26%,C占20%,那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是( )。 A.28%和22% B.30%和24% C.26%和20% D.24%和30%
2.从某生物组织中提取DNA进行分析，其4种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)，所含的碱基中有28%是腺嘌呤，问与H链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( ) A.42% B.27% C.26% D.14%
3.从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。（1）全部碱基中腺嘌呤占_____%（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基_____%
4.下列关于双链DNA分子的叙述，不正确的是（ ） A．若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链 中的A和T的数目也相等 B．若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链 中的G的数目为C的0.5倍 C．若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则 另一条链的相应碱基比为2∶1∶4∶3 D．若一条链中G∶T＝1∶2，则另一条链中C∶A＝2∶1
5.下面为DNA的结构示意图,对该图的叙述正确的是( )。 A.②和③交替排列,构成了DNA的基本骨架 B.①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸 C.④占的比例越大,DNA越稳定 D.DNA中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
6.下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是( )A．每个DNA分子中通常都含有四种脱氧核苷酸B．DNA分子的两条链反向平行C．DNA两条链上的碱基以氢键相连，且A与T配对，G与C配对D．DNA分子长链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
解析：DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上连接着一个磷酸和一个碱基，其他脱氧核糖上连接两个磷酸和一个碱基，D错误。
7.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的是 A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像 B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 C．查哥夫提出了A与T配对，C与G配对的正确关系 D．富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基（ ）（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。 （ ）
一条脱氧核苷酸链的片段
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
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）？
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（ ） A.b≦0.5 B.b≧0.5 C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个 4.一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3',那么它的互补链的序列是 （ ） A. 5'-CTATGG-3' B. 5'-GATACC-3' C. 5'-GGTATC-3' D. 5'-CCATAG-3'
碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？
DNA的复制，根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。
桥两头连接码头中心和滨南，桥身由一种方向相反的双螺旋结构支撑，事实上，这与DNA双螺旋结构如出一辙。设计者将这条巨型DNA链内部置有彩灯，彩灯呈现出不同的字母形状，分别为C、G、A和T
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