1、生物生物必修必修2（人教版）（人教版）上图是坐落于北京中关村高科技园区的一座雕像，它作为高科技的标志，也展现了上一节实验中证明的主要遗传物质DNA分子的空间结构。那么DNA分子的空间结构具体是什么样子的呢？ 一、回眸历史建构DNA模型 知识索引知识索引二、DNA分子的结构三、基础知识课堂反馈四、我爱思考，思维拓展五、我爱动手 制作DNA分子模型资料资料1：20世纪世纪30年代，科年代，科学家认识到：组成学家认识到：组成DNA分子分子的基本单位是的基本单位是 。回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型脱氧核苷酸脱氧核苷酸回忆学过的知识：脱氧核苷酸的组成：一分子一分子 、一分子 、一分子
2、。脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸 回眸历史回眸历史历史资料1：历史资料2：历史资料3：历史资料4：历史资料5：回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型代表磷酸代表磷酸 代表脱氧核糖代表脱氧核糖代表代表4 4种碱基种碱基 代表连接各组分的化学键代表连接各组分的化学键 碱碱 基基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖碱碱 基基回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖
3、核糖A A回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖T T回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖C C回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型【模型建构模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖G G脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸GA腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸C胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型模
4、型构建模型构建1 1：4 4种脱氧核糖种脱氧核糖核苷酸核苷酸回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型资料资料2.2.19511951年年,科学家通过计算已经认识科学家通过计算已经认识到到:DNADNA分子是以分子是以4 4种脱氧核糖核苷酸为单种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的长链，且每个脱氧核苷酸之位连接而成的长链，且每个脱氧核苷酸之间是在磷酸和脱氧核糖的部位连接。间是在磷酸和脱氧核糖的部位连接。PPPP脱氧核苷酸长脱氧核苷酸长链链【模型建构模型建构2】模型构建模型构建2 2：脱氧核：脱氧核苷酸长链苷酸长链回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型资料资料3 3.19511951年
5、年,一直对基因的奥秘深感兴一直对基因的奥秘深感兴趣的沃森出席了在意大利举行的生物大分趣的沃森出席了在意大利举行的生物大分子结构会议。会议上英国著名生物物理学子结构会议。会议上英国著名生物物理学家威尔金斯展示了一张家威尔金斯展示了一张DNADNA的的X X射线衍射图射线衍射图谱，这给沃森留下了极其深刻的印象。谱，这给沃森留下了极其深刻的印象。DNA衍射衍射图谱图谱回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型 同年同年秋天，沃森来到剑桥大学秋天，沃森来到剑桥大学卡文迪什实验室工作。在这里，他卡文迪什实验室工作。在这里，他遇到了同样对遇到了同样对DNADNA结构着迷的克里克。结构着迷的克里克。沃
6、森和克里克以威尔金斯和其同事沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的富兰克林提供的DNADNA衍射衍射图谱和有关图谱和有关数据为基础，推算出数据为基础，推算出DNADNA分子呈螺旋分子呈螺旋结构。结构。沃森和克里克尝试了很多中不沃森和克里克尝试了很多中不同的同的双螺旋双螺旋和和三螺旋结构三螺旋结构，在这些，在这些模型中，碱基位于螺旋的外部。模型中，碱基位于螺旋的外部。回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型【模型建构模型建构3 3】双螺旋双螺旋三螺旋三螺旋模型构建模型构建3 3：螺旋模：螺旋模型的形成型的形成回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型资料资料4 4.这些双螺旋
7、和三螺旋模型很快就被否定。但是在失败面前，沃森和克里克并没有气馁，他们又重新构建了一个模型：磷酸-脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部的双螺旋。碱基是A与A、T与T配对。ATGCTACG【模型建构模型建构4 4】这种模型，化学家指出违反了化学规律，于是这个模型又被抛弃了失败模型构建模型构建4 4：模型的：模型的建构在失败中前行建构在失败中前行DNA来源ATGC(A+T)/(G+C)大肠杆菌25.424.824.125.71.01小麦26.827.323.222.71.15鼠24.125.621.922.81.11猪肝28.729.520.520.51.36猪胸腺28.828.920.420.71.3
8、6猪脾28.929.220.420.81.36酵母32.232.918.717.51.54回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型资料资料5 5.19521952年春天，奥地利的著名生物化年春天，奥地利的著名生物化学家查哥夫访问剑桥大学，他为沃学家查哥夫访问剑桥大学，他为沃森和森和克里克里克提供了一个重要的信息：克提供了一个重要的信息：根据上表，你会得出什么样的结论？根据上表，你会得出什么样的结论？回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型沃森和克里克又根据查哥夫提供的信息重新又做起了一个模型。他们让A与T配对，C与G配对构建出新的DNA模型。AAATTTGGGGCCCATC【模
9、型建构模型建构5 5】模型构建模型构建5 5：DNADNA分子分子的双螺旋模型的双螺旋模型回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型当沃森和克里克用金属材料制作模当沃森和克里克用金属材料制作模型与型与DNA拍摄的拍摄的X射线衍射照片对射线衍射照片对比时，发现两者完全相符。比时，发现两者完全相符。沃森（左）和克里克（右）创建的DNA分子双螺旋结构模型1953年，沃森和克里克撰写核酸的分子结构脱氧核苷酸的一个结构模型论文发表在自然杂志上。1962年沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学和医学奖。回顾回顾历史历史分析分析资料资料建构建构模型模型读故事，获启示 沃森和克里克默契配合，发现D
10、NA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的经典，在科学界传为佳话。他们这种科研精他们这种科研精神和工作方式给神和工作方式给予我们什么启示？予我们什么启示？二、DNA分子的结构结构特点结构特点DNADNA平面平面结构结构1 1）DNADNA由由 条条链组成，链组成，这两条链这两条链按按 式式盘旋成双螺旋盘旋成双螺旋结构结构。两两反向平行反向平行AAATTTGGGGCCCATC结构特点1 1）DNADNA由由 条条链组成，链组成，这两条链这两条链按按 式式盘旋成双螺旋盘旋成双螺旋结构结构。两两反向平行反向平行2 2）交替交替连连接，排列在外接，排列在外侧构成侧构成基本基本骨架骨架；排列排列在在内侧
11、内侧。3 3）两条链上的碱基）两条链上的碱基通过通过 连接连接成碱基对成碱基对：脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸磷酸碱基碱基氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则AAATTTGGGGCCCATC A A T T,C C G G遵循：遵循：“”DNADNA平面平面结构结构(1)(1)、比较比较不同的不同的DNADNA模型有什么共同点？模型有什么共同点？AAATTTGGGGCCCATCATGCGCGCGCGCATAT 提示：磷酸和脱氧核糖的排列顺序是否相同？提示：碱基的配对方式是否相同？发挥才智小组讨论交流结论DNADNA分子的结构特性分子的结构特性(2)(2)、比较不同组的比较不同组的DNADNA模型
12、有什模型有什么不同？么不同？AAATTTGGGGCCCATCATGCGCGCGCGCATATDNADNA分子的结构特性分子的结构特性碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序不同发挥才智小组讨论交流结论（3 3）、）、假设有假设有n n个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式有多少种？能的排列方式有多少种？4 4n n (n(n代表碱基对数代表碱基对数)DNADNA分子的结构特性分子的结构特性APGPCPTPAPGPCPTPTAGCCGCGATGCTA4种4种4种AT4种TAGCATCG发挥才智小组讨论交流结论（1 1）稳定性）稳定性（2 2）多样性）多样性（3 3）特异性）特异性DNADNA分子结构分
13、子结构特性特性:小组讨论交流结论发挥才智 知识索引知识索引知知识识小小 结结组成单位：组成单位：双双螺螺旋旋结结构构脱氧核苷酸脱氧核苷酸4 4种种主要主要特点特点由两条反向平行的脱氧核苷酸长由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。链盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNADNA分子两条链上的碱基通过氢键分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。连接成碱基对。碱基互补配对碱基互补配对DNADNA分分子子的的结结构构DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基：含氮碱基：AG
14、CTDNADNA分子分子的结构特性的结构特性：稳定性稳定性、多样性多样性（4 4n n数学模型数学模型）特异性特异性磷磷 酸酸 知识索引知识索引三、基础知识课堂反馈【例例1】某学生制作的以下碱某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是基对模型中，正确的是()认真思考BA65GPCPTP4P3P2P1P78910【例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。2.4.5.6.7.8.9.10.3.1.认真思考胸腺嘧啶胞嘧啶鸟嘌呤腺嘌呤脱氧核糖磷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷酸碱基对氢键脱氧核苷酸长链【例例3】已知已知1个个DNA分子中有分子中有1800个个碱基对，其中胞嘧啶有碱基对，其中
15、胞嘧啶有1000个，这个个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别目和腺嘌呤的数目分别是（是（）A.1800个和个和800个个B.1800个和个和l800个个C.3600个和个和800个个D.3600个和个和3600个个C认真思考 知识索引知识索引你你能根据碱基互补配对原则，推导出能根据碱基互补配对原则，推导出相关相关的的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。这些公式，从中概括出一些规律。A=T A=T G=C G=C A+G=T+CA+G=T+C 也也可以写成以下形式：可以写成以下形式
16、：规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补碱双链中，任意两个不互补碱基之和基之和 ，并为碱基总数，并为碱基总数的的 。A+GA+G()=T+G T+G()=50%A+GA+G T+C T+C =()()()=()()()=1 A+T+G+C A+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半我爱思考思维拓展 知识索引知识索引五、制作DNA分子模型 注意事项注意事项、制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的、制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时模型材料时,须注意各分子的大小比例。须注意各分子的大小比例。、磷酸脱氧核糖和含氮碱基三者之、磷酸脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。间的连接部位要正确。、制作两条长链是，注意每条链上、制作两条长链是，注意每条链上碱基总数要一致碱基对间应是互补碱基总数要一致碱基对间应是互补配对的两条链方向是相反的。配对的两条链方向是相反的。祝：学习愉快 再见
