1、3.2 DNA的結構新教材人教版必修二【教學過程】Teaching Process1.概念圖3.教學總結、綜合2.課堂教 學內容4.課堂練習鞏固典型習題規律總結DNA分子的結構計算規律科學史 坐落于北京中關村高科技園區的DNA雕塑,以它簡潔而獨特的雙螺旋造型吸引著過往行人。你知道為什么將它作為高科技的標志嗎? 上網查閱有關DNA的信息，收集你感興趣的資料與同學交流共享。問題探討DNADNA雕塑雕塑奔馳汽車展覽館奔馳汽車展覽館問題探討上海崇明螺旋狀上海崇明螺旋狀自行車公園自行車公園新加坡濱海灣：雙螺旋橋新加坡濱海灣：雙螺旋橋問題探討上海上海“世博和諧塔世博和諧塔”問題探討芝加哥螺旋塔芝加哥螺旋塔

2、美國冷泉港實驗室外美國冷泉港實驗室外螺旋時代造型螺旋時代造型 旋轉樓梯的靈感旋轉樓梯的靈感來自于來自于DNADNA的雙螺旋結構的雙螺旋結構雅典奧運會開幕式雅典奧運會開幕式 激光打出的激光打出的DNADNA雙螺旋結構雙螺旋結構問題探討結構 功能 在確信DNA是遺傳物質之后，人們更迫切的想知道：DNA是怎樣儲存遺傳信息的？又是怎樣決定生物性狀的？ 答案就隱藏在DNA的結構中問題探討1.建立者： 1953年，沃森和克里克克里克:物理學家,對X射線晶體衍射圖譜的分析十分熟悉。能夠幫助沃森理解晶體學原理。沃森:生物學家，可以幫助克里克理解生物學的內容。晚年沃森和克里克在雙螺旋晚年沃森和克里克在雙螺旋結構

3、模型前的最后一次合影結構模型前的最后一次合影2.建立過程：（1）20世紀30年代，科學家認識到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。脫氧(核糖)核苷酸A(腺嘌呤）T(胸腺嘧啶)C(胞嘧啶)G(鳥嘌呤)鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸（1）脫氧核苷酸的種類2.建立過程：（2）1951年11月，英國生物物理學家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應用X射線衍射技術獲得了高質量的DNA衍射圖譜。M.WilkinsR.E.Franklin2.建立過程：“X”“X”形意味著形

4、意味著DNADNA分子是螺旋的分子是螺旋的堿基組成堿基比例AGCTA/TG/C(A+G)/(T+C)(A+T)/(G+C)人30.919.919.829.41.051.011.031.52雞28.820.521.529.20.990.950.971.38海膽32.817.717.332.11.021.021.021.85酵母菌31.318.717.132.90.951.091.001.79大腸桿菌24.72625.723.61.051.011.030.932020世紀世紀4040年代，測定幾種生物年代，測定幾種生物DNADNA分子中分子中4 4種堿基的數量關系種堿基的數量關系2.建立過程：奧地

5、利生物化學家奧地利生物化學家查哥夫查哥夫（3）查哥夫法則：在DNA中，腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量； 鳥嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。01（4）據此，沃森和克里克構建出DNA雙螺旋結構模型。富蘭克林發現，將DNA晶體翻轉180度獲得的X射線衍射圖仍然是一樣的。沃森與克里克認為：沃森與克里克認為：DNADNA兩條兩條鏈是反向排列的。鏈是反向排列的。2.建立過程：沃森和克里克搭建的沃森和克里克搭建的DNADNA雙螺旋結構模型雙螺旋結構模型A-TA-T與與G-CG-C具有相同的形狀和直徑，具有相同的形狀和直徑，這樣組成的這樣組成的DNADNA分子具有恒定的直徑。分子具有恒定的直徑。能夠解

6、釋能夠解釋A=TA=T、G=CG=C的數量關系。的數量關系。模型與模型與X X射線衍射照片比較，模型射線衍射照片比較，模型與基于照片推算出的與基于照片推算出的DNADNA雙螺旋結構雙螺旋結構相符。相符。 1953年，沃森和克里克撰寫的論文在英國雜志自然上發表，引起極大的轟動。 1962，沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。威爾金斯克里克沃森2.建立過程：討論1.請你根據資料回答有關DNA結構方面的問題。（1）DNA是由幾條鏈構成的？它具有怎樣的立體結構？（2)DNA 的基本骨架是由那些物質組成的？他們分別位于DNA的什么部位？兩條鏈構成，按反向平行方式盤旋成

7、雙螺旋結構DNA 的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，它們排列在DNA的外側2.建立過程：（3）DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？DNA 中的堿基通過氫鍵連接成堿基對。它們位于DNA的內側。堿基配對有一定規律：A一定與T配對，G一定與C配對。 2.建立過程：討論1.請你根據資料回答有關DNA結構方面的問題。討論2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結構，是科學家合作研究的典范，在科學界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你那些啟示？研究小組成員在知識背景上最好是互補的，對所從事的研究要有興趣和激情等。要善于利用他人的研究成果和經驗；要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與

8、碰撞中獲得的；2.建立過程：討論3.意義DNA雙螺旋結構學說不但闡明了DNA的基本結構，并且對一個DNA分子如何復制成兩個結構相同的DNA分子，以及DNA怎么傳遞生物體的遺傳信息進行了合理說明。是生物科學中具有革命性的發現，是20世紀最重要的發現之一。是分子生物學誕生的標志。2.建立過程：X射線晶體衍射法3.研究DNA結構常用的方法1.DNA雙螺旋結構的形成：脫氧核糖胸腺嘧啶DNA初步水解產物是脫氧核糖(4種)DNA徹底水解產物是磷酸(1種)、脫氧核糖(1種)、堿基(4種)。235335DNA由 條脫氧核苷酸鏈組成，這些鏈按 的方式盤旋成雙螺旋結構。外側： 和 交替連接構成主鏈基本骨架。內側：

9、兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成 。堿基互補配對遵循以下原則：A=T(兩個氫鍵)、GC(三個氫鍵)。兩反向平行脫氧核糖磷酸堿基對巧記利用數字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子結構2.DNA的雙螺旋結構探究實踐：制作DNA雙螺旋結構模型某同學想制作一段具有10對堿基對的DNA片段模型，他在準備材料時至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片幾個？(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個？(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個？ (4)可組裝出幾種該DNA片段模型？ 202020410探究實踐：制作DNA雙螺旋結構模型NoImageNoImage探究實踐：制作DNA雙螺旋結構模型堿基互補配對原則 A A T T

10、 G G C C T T A A C C G GNoImage探究實踐：制作DNA雙螺旋結構模型NoImage探究實踐：制作DNA雙螺旋結構模型例1.用卡片構建DNA平面結構模型,所提供的卡片類型和數量如表所示,下列說法正確的是()A.最多可構建4種脫氧核苷酸,5個脫氧核苷酸對B.構成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵C.DNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連D.最多可構建44種不同堿基序列的DNA卡片類型脫氧核糖磷酸堿基ATGC卡片數量10102332B探究實踐：制作DNA雙螺旋結構模型DNA中兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，AT含2個氫鍵，GC含3個氫鍵。DNA中并不是所有的脫氧核糖都連

11、著兩個磷酸基團，兩條鏈各有一個脫氧核糖連著一個磷酸基團。雙鏈DNA中A與T分子數相等，G與C分子數相等，但AT的量不一定等于GC的量。DNA中，當(AG)/(TC)1時，可能是雙鏈DNA，也可能是單鏈DNA。特別提醒：有關DNA結構的7點提醒并非所有的DNA分子均具“雙鏈”，有的DNA分子為單鏈。DNA的特異性是由堿基的排列順序決定的，而不是由配對方式決定的，配對方式只有四種：AT、CG、TA、GC。并非所有DNA片段都是基因，基因是有遺傳效應的DNA片段，不是連續分布在DNA上的，而是由堿基序列將不同的基因分隔開。特別提醒：有關DNA結構的7點提醒在DNA雙鏈中嘌呤總數與嘧啶總數相同，即AG

12、TC?！皻w納法”求解DNA分子中的堿基數量的計算規律配對的兩堿基之和在單雙鏈中所占比例相等互補堿基之和的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同，若 ，則 ，G1C1A1T1mG2C2A2T2mGCATmDNA兩互補鏈中，不配對的兩堿基之和的比值乘積為1非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數，在整個DNA分子中為1，若 , , 則 ，T2 C2A2G21aT CAG1T1 C1A1G1a“歸納法”求解DNA分子中的堿基數量的計算規律在DNA雙鏈中,(AT)%(A1T1)%(A2T2)%(A3U3)%(GC)%(G1C1)%(G2C2)%(G3C3)%“歸納法”求解DNA分子中的堿基數量的計

13、算規律根據堿基比例對核酸樣品進行判定是否含有U是否則含有RNA為DNAA+CT+G是否=1是否可能是雙鏈DNA可能是單鏈DNA 則為單鏈DNA“歸納法”求解DNA分子中的堿基數量的計算規律例1.已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數的35.8%，其中一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數的32.9%和17.1%。則在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數的（ ）A.32.9%，17.1%B.31.3%，18.7%C.18.7%，31.3%D.17.1%，32.9%B(AT)%(A1T1)%(A2T2)%=64.2% T1=32.9% T2=?(GC)%(G1C1)%(G2C2)%=35.8%

14、 C1=17.1% C2=?“歸納法”求解DNA分子中的堿基數量的計算規律例2.下列有關雙鏈DNA分子的敘述，正確的是（ ）A.若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，則另一條鏈的堿基C所占比例為1/(2-a)B.如果一條鏈上(AT)(GC)m，則另一條鏈上該比值也為mC.如果一條鏈上的ATGC2233，則另一條鏈上該比值為3322D.由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數量為150個B“歸納法”求解DNA分子中的堿基數量的計算規律例3.某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據測定結果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數目比值的關系圖，下列正確的是（ ）“歸納法”求解DNA分子中的堿基數量的計算規律一、概念檢測1.DNA兩條單鏈的堿基數量關系是構建DNA雙螺旋結構模型的重要依據。判斷下列相關表述是否正確。（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數量相等，而且都有A、T、G、C四種堿基（ ）（2）在DNA的雙鏈結構中，堿基的比例總是（A+G）/（T+C）=1。 （ ）練習與應用（P52）2.下面是DNA的結構模式圖，請寫出圖中的名稱。1 23 45 67 89 10胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段思考：這個DNA片段有多少個游離的磷酸