視頻中的警察確定真兇密碼是什么？情境導(dǎo)入結(jié)構(gòu)功能

在確信DNA是遺傳物質(zhì)之后，人們更迫切的想知道：DNA是怎樣儲(chǔ)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(jié)構(gòu)中新知導(dǎo)入第三章

基因的本質(zhì)第2節(jié)

DNA分子的結(jié)構(gòu)第三章

基因的本質(zhì)第2節(jié)

DNA的結(jié)構(gòu)以

DNA

雙螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行衍生設(shè)計(jì)瑞典馬爾默旋轉(zhuǎn)塔

高190米/54層巴拿馬螺絲塔

高243米莫斯科進(jìn)化大廈

高度255米沙特吉達(dá)鉆石塔

高432米北京中關(guān)村的“生命”雕塑

“生命”雙螺旋雕塑象征中關(guān)村人生生不息的創(chuàng)新精神。更多以DNA結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的建筑都成為了當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)性建筑。然而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)更是具有里程碑意義。知識(shí)儲(chǔ)備回顧1.DNA的化學(xué)元素組成：

C、H、O、N、P。

2.DNA是由

連接成的長(zhǎng)鏈，且具備穩(wěn)定的直徑(2nm)回顧：脫氧核苷酸1分子脫氧核苷酸=____________+__________________+_________________。1分子磷酸1分子脫氧核糖1分子含氮堿基含氮堿基脫氧核糖磷酸1′2′3′4′5′脫氧核苷酸4種脫氧核苷酸

沃森：生物學(xué)家（1928-至今）克里克：物理學(xué)家（1916-2004）我能幫你理解生物學(xué)內(nèi)容我能幫你理解晶體學(xué)原理1.主要構(gòu)建者：沃森、克里克劍橋大學(xué)：卡文迪什實(shí)驗(yàn)室一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是基于眾多科學(xué)家的升華和X射線晶體衍射圖像等研究而提出的，闡明了長(zhǎng)期以來(lái)困擾人們的遺傳物質(zhì)和DNA結(jié)構(gòu)之間的邏輯關(guān)系，在對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的探索中,于1953年摘取桂冠的是兩位年輕的科學(xué)家,美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克：【任務(wù)】沃森和克里克是怎樣揭示DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的?利用了他人的哪些經(jīng)驗(yàn)和成果?閱讀教材,根據(jù)科學(xué)史資料,梳理DNA結(jié)構(gòu)的探索過(guò)程:DNA衍射圖譜一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【資料1】20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、G、C、T四種堿基。脫氧(核糖)核苷酸1′2′4′5′3′2.過(guò)程：一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建思考：脫氧核苷酸分子如何形成脫氧核苷酸鏈？【活動(dòng)1】請(qǐng)同學(xué)們利用以下幾種材料構(gòu)建四種脫氧核苷酸思考：脫氧核苷酸分子如何形成脫氧核苷酸鏈？P脫氧核糖含氮堿基ATGC3’,5’-磷酸二酯鍵【資料2】1951年，劍橋大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)數(shù)據(jù)分析得知，相鄰脫氧核苷酸之間的聚合方式——脫水縮合p=OOHO堿基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO堿基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHOOHH2O磷酸二酯鍵一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA衍射圖譜X射線管鉛屏DNA晶體底片【資料3】1951年，英國(guó)生物物理學(xué)家威爾金斯和同事富蘭克林應(yīng)用X射線晶體衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建沃森和克里克以該照片的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。√在三螺旋結(jié)構(gòu)模型中,

DNA含水量的理論值與實(shí)際測(cè)定數(shù)值不符,結(jié)合B型DNA鈉鹽纖維X衍射圖譜，顯示的雙重對(duì)稱，排除了三鏈螺旋的可能，確定雙螺旋結(jié)構(gòu)根據(jù)所掌握的材料，沃森和克里克嘗試搭建了很多種不同模型,雙螺旋三螺旋三螺旋一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建√思考：DNA的兩條鏈的位置關(guān)系是怎樣的呢？可能性1：堿基排列在內(nèi)側(cè)可能性2：堿基排列在同側(cè)可能性3：堿基排列在外側(cè)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【資料4】組成DNA的磷酸與脫氧核糖具有親水性，堿基具有疏水性，細(xì)胞中的DNA處于液體環(huán)境中。據(jù)此分析三者的位置排布。堿基排列在內(nèi)側(cè)，脫氧核糖和磷酸基團(tuán)排列在外側(cè)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【資料5】富蘭克林和威爾金斯發(fā)現(xiàn)DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣。據(jù)此推測(cè)DNA的兩條鏈在方向上有何特點(diǎn)？翻轉(zhuǎn)180°反向平行翻轉(zhuǎn)180°5′3′5′3′思考：DNA中堿基的是如何配對(duì)的？一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【資料6】嘌呤是雙環(huán)化合物，嘧啶是單環(huán)化合物，而DNA分子兩條鏈之間的距離是固定的，直徑約為2nm；據(jù)此推測(cè)位于DNA內(nèi)部的堿基是如何配對(duì)的？并作出假說(shuō)。

假說(shuō)三：A與C、T配對(duì)，G與C、T配對(duì)推測(cè)：嘌呤與嘧啶配對(duì)假說(shuō)一：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)假說(shuō)二：A與C配對(duì)，G與T配對(duì)兩個(gè)環(huán)（更長(zhǎng)）一個(gè)環(huán)（更短）嘌呤與嘌呤、嘧啶與嘧啶相連不成立一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建查哥夫【資料7】奧地利生物化學(xué)家查哥夫?qū)Χ喾N生物的DNA的堿基研究數(shù)據(jù)如下圖：

由此推測(cè)，哪種假說(shuō)是正確的？堿基互補(bǔ)配對(duì)原則A與T的含量大致相同，G與C的含量大致相同

假說(shuō)三：A與C、T配對(duì)，G與C、T配對(duì)假說(shuō)一：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)；假說(shuō)二：A與C配對(duì)，G與T配對(duì)。√一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【資料8】一個(gè)堿基上的H原子和與之配對(duì)的堿基上的電負(fù)性強(qiáng)的N原子或O原子間存在一定的吸引力，形成氫鍵。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建2個(gè)氫鍵3個(gè)氫鍵TCGAAGCT反向平行堿基對(duì)氫鍵越多，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，即含G、C堿基對(duì)比例越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，更耐高溫。3′5′3′5′氫鍵關(guān)系:五種元素：四種堿基：三種物質(zhì)：兩條長(zhǎng)鏈：一種螺旋：C、H、O、N、PA、T、C、G規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈A=TG≡C總結(jié)：==活動(dòng)：小組合作制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1.材料用具脫氧核糖磷酸堿基（A=T）2.制作DNA平面結(jié)構(gòu)模型3.制作DNA立體結(jié)構(gòu)模型探究?實(shí)踐3′5′5′3′OCH2OHH磷酸基團(tuán)堿基3′2′HH1′4′5′HH1.DNA是由

條單鏈組成的，按_________方式盤旋成_______結(jié)構(gòu)。反向平行雙螺旋2磷酸二酯鍵DNA的一條單鏈具有兩個(gè)末端，磷酸基團(tuán)端稱作5’-端。羥基(-OH)端稱作3’-端。二、DNA的結(jié)構(gòu)二、DNA的結(jié)構(gòu)3′5′5′3′2.DNA中的

和

交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成

；堿基排列在內(nèi)側(cè)。

氫鍵脫氧核糖磷酸3.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則兩條鏈上的堿基通過(guò)

連接形成

，且A只和

配對(duì)、G只和

配對(duì)，堿基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，就叫作

。

氫鍵TC堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基對(duì)基本骨架每個(gè)DNA分子各自的堿基排列順序是特定的三、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①反向平行的雙螺旋穩(wěn)定不變②磷酸與脫氧核糖交替連接，構(gòu)成基本骨架，穩(wěn)定不變③堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式穩(wěn)定不變堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。穩(wěn)定性多樣性特異性具n個(gè)堿基對(duì)的DNA具有4n種堿基對(duì)排列順序遺傳信息：DNA分子中的堿基對(duì)的排列順序！

你能從下面DNA指紋圖判斷出懷疑對(duì)象中誰(shuí)是罪犯嗎？真兇密碼課后作業(yè)：請(qǐng)同學(xué)們上網(wǎng)查詢DNA指紋技術(shù)還有哪些應(yīng)用？√1．一個(gè)雙鏈DNA分子片段中有幾個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，位置如何？2．雙鏈DNA中堿基之間是如何連接的？

一條鏈上相鄰的堿基又是如何連接的？APCPTPGPTPAPGPCP①通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，

②通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連的。線粒體、葉綠體、擬核處DNA有___個(gè)游離的磷酸基團(tuán)

2個(gè)，分別位于DNA分子的兩端。0思考：3．DNA初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？4種脫氧核苷酸4.雙鏈DNA分子中是否所有的脫氧核糖都連接著2個(gè)磷酸基團(tuán)？否！（一個(gè)或兩個(gè)）磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基APCPTPGPTPAPGPCP思考：1．一條DNA單鏈的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互補(bǔ)鏈的序列是（

）A．5'-CTATGG-3'B．5'-GATACC-3'C．5'-GGTATC-3'D．5'-CCATAG-3'C課堂練習(xí)：5’3’5’3’GATACCCTATGG2.下圖是DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，用文字填出1—10的名稱胸腺嘧啶(T)胞嘧啶（C）鳥(niǎo)嘌呤(G)腺嘌呤(A)脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對(duì)氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段１.2.3.4.5.6.7.8.9.10.__12345678109GTCA課堂練習(xí)規(guī)律一：雙鏈DNA分子中嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)。任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和恒等。即A+G=T+C=A+C=T+G例1：如果一條鏈上的A:T:G:C=1:2:3:4,則另一條鏈上該比值為

T1=

A1=

C1=

G1=A2T2G2C2C總=G總A總=T總2:1:4:3拓展：DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算==?

50%已知：嘌呤%+嘧啶%=1規(guī)律二：雙鏈DNA中，A+T或G+C占全部堿基的比，等于任何一條單鏈中A+T或G+C占單鏈全部堿基數(shù)的比。其中任何一條鏈A+T是整個(gè)DNA分子A+T的一半。T2G2A2C2A1C1G12鏈1鏈T1A2+C2+G2+T2=A+C+G+TA1+T1A1+C1+G1+T1T2+A2=T+AA1+T1（A+T）12==A2+T2（G+C）12G1+C1G2+C2==拓展：DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算例4：某DNA中A+T占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是（）A.35%B.29% C.28%D.21%A例5：某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。A＋T=54%G+C=46%24%拓展：DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算C2+G2=C+GA1+T1C1+G1T2+A2=T+A規(guī)律三：雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條單鏈的A+T/G+C。0.4例6：若DNA的一個(gè)單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？0.4簡(jiǎn)記為:補(bǔ)則等T2G2A2C2A1C1G12鏈1鏈T1拓展：DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算T2G2A2C2A1C1G12鏈1鏈T1規(guī)律四：雙鏈DNA中，非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)。=A1+G1T1+C1m1/m=A2+G2T2+C2，則互補(bǔ)鏈上簡(jiǎn)記為:不補(bǔ)則倒某DNA雙鏈中，一條鏈中

，