1、第二节第二节 DNA的分子结构和特点的分子结构和特点第二节第二节 DNADNA的分子结构和特点的分子结构和特点课件课件2 2欲用欲用DNA辨别辨别“曹操墓曹操墓”自从河南省文物局宣布安阳西高穴村发现自从河南省文物局宣布安阳西高穴村发现曹操墓起，有关陵墓的真伪引起了社会的曹操墓起，有关陵墓的真伪引起了社会的广泛关注。更令人兴奋的是复旦大学现代广泛关注。更令人兴奋的是复旦大学现代人类学教育部重点实验室，公开宣布向全人类学教育部重点实验室，公开宣布向全国征集曹姓男性参与国征集曹姓男性参与Y染色体检测，拟用染色体检测，拟用DNA技术辨别河南安阳曹操墓的真伪。复旦课题组曾与河南文技术辨别河南安阳曹操墓的
2、真伪。复旦课题组曾与河南文物部门联系，为物部门联系，为“曹操墓曹操墓”主人进行主人进行DNA采样，但遗憾的是到采样，但遗憾的是到目前为止未得到允许。目前为止未得到允许。请思考：请思考：1.用用DNA分子辨别真伪的依据是什么？分子辨别真伪的依据是什么？2.DNA分子的结构有何特点？分子的结构有何特点？课课 时时 目目 标标探探 究究 点点理理解解 1.简述核酸的分子简述核酸的分子组成组成比较比较DNA与与RNA的分子组成的分子组成判断生物细胞中的核酸情况判断生物细胞中的核酸情况2.概述概述DNA的分子的分子结构及其特点结构及其特点分析分析DNA分子的多样性和稳定分子的多样性和稳定性性总结总结DN
3、A分子中的碱基计算规分子中的碱基计算规律律 主题一主题一 DNA的分子结构的分子结构1.DNA和和RNA的化学组成比较的化学组成比较核核酸酸 名称名称 基本单位基本单位 名称名称 结构模式图结构模式图 DNA脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸(四种类型四种类型 A、T、C、G)脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸核酸核酸 名称名称 基本单位基本单位 名称名称 结构模式图结构模式图 RNA(四种类四种类型型A、U、G、C)核糖核酸核糖核酸核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷核糖核苷核糖核苷酸核糖核苷酸2.DNA分子的结构模型分子的结构模型(1)构建者：构建者：_和和_。(2)内容：内容：DNA
4、分子的基本单位是分子的基本单位是_；DNA分子是脱氧核苷酸的分子是脱氧核苷酸的_。沃森沃森克里克克里克脱氧核苷酸脱氧核苷酸多聚体多聚体【记一记记一记】DNA的的4种碱基的代表字母种碱基的代表字母(1)A在字母表里是首位，而腺嘌呤的在字母表里是首位，而腺嘌呤的“腺腺”谐音是谐音是“先先”，可，可记为记为“A首位，腺优先首位，腺优先”。(2)G的读音好似小鸟的叫声的读音好似小鸟的叫声“叽叽喳喳叽叽喳喳”，可联想记忆为，可联想记忆为“G鸟嘌呤鸟嘌呤”。(3)C的形状像和人拥抱时张开的双臂，可联想为的形状像和人拥抱时张开的双臂，可联想为“拥抱拥抱胞嘧胞嘧啶啶”。(4)做操时做操时“扩胸运动扩胸运动”的
5、动作像个的动作像个T字，可联想为字，可联想为“T胸腺胸腺嘧啶嘧啶”。核酸分为核酸分为DNA和和RNA两类，二者都是由核苷酸构成的多聚体，两类，二者都是由核苷酸构成的多聚体，它们的化学组成如下图，请探讨下列问题。它们的化学组成如下图，请探讨下列问题。1.比较比较DNA与与RNA的分子组成的分子组成(1)DNA与与RNA都是由哪些元素组成的？都是由哪些元素组成的？提示：提示：核酸由核酸由C、H、O、N、P五种元素组成。五种元素组成。(2)构成构成DNA与与RNA的核苷酸有哪些区别？的核苷酸有哪些区别？提示：提示：五碳糖不同：脱氧核苷酸的五碳五碳糖不同：脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，核糖核苷酸的五碳
6、糖是核糖是脱氧核糖，核糖核苷酸的五碳糖是核糖。糖。碱基不同：脱氧核苷酸特有的碱基是碱基不同：脱氧核苷酸特有的碱基是胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)，核糖核苷酸特有的碱基是，核糖核苷酸特有的碱基是尿嘧啶尿嘧啶(U)。【精讲点拨精讲点拨】一分子核苷酸是由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子核苷酸是由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成的，一分子含氮碱基组成的，DNA的五碳糖是脱氧核糖，比的五碳糖是脱氧核糖，比RNA的的核糖少一个氧原子，此外二者的碱基也有区别，共有的是核糖少一个氧原子，此外二者的碱基也有区别，共有的是A、C、G，不同的是，不同的是DNA特有特有T，RNA特有特有U。2.判断生物细胞中的核
7、酸情况判断生物细胞中的核酸情况 类型类型 核酸种类核酸种类 碱基种类碱基种类 核苷酸的种类核苷酸的种类 人人 DNA和和RNA _细菌细菌 _A、C、G、T、U 脱氧核苷酸和核糖核脱氧核苷酸和核糖核苷酸共苷酸共8种种T2噬噬菌体菌体 _ _流感流感病毒病毒 _A、C、G、T、U脱氧核苷酸和核糖核脱氧核苷酸和核糖核苷酸共苷酸共8种种DNA和和RNADNAA、C、G、T脱氧核苷酸脱氧核苷酸4种种RNA A、C、G、U核糖核苷酸核糖核苷酸4种种比较核苷酸的种类比较核苷酸的种类(1)核酸的基本单位是核苷酸，包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸核酸的基本单位是核苷酸，包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸两大类。两大类。(2
8、)脱氧核苷酸有脱氧核苷酸有4种，即腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷种，即腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸；核糖核苷酸也酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸；核糖核苷酸也有有4种，即腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核种，即腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸。糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸。【典题训练典题训练】如图四种化合物的化学组成中，如图四种化合物的化学组成中，“”中所对应中所对应的名称正确的是的名称正确的是()A.腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸B.腺苷腺苷C.腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸D.腺嘌呤腺嘌
9、呤【解题指南解题指南】明确在不同的分子中明确在不同的分子中A的含义是不同的。根据结的含义是不同的。根据结构简式和特殊的物质组成进行判断各简式代表的含义，如构简式和特殊的物质组成进行判断各简式代表的含义，如“T”是是DNA的标志，的标志，“U”是是RNA的标志。的标志。【解析解析】选选C。首先明确分别是。首先明确分别是ATP、核苷酸、核苷酸、DNA和和RNA的组成成分。据图可以看出中的的组成成分。据图可以看出中的A代表腺苷，其与代表腺苷，其与1 1个磷酸基团结合成为腺嘌呤核糖核苷酸；为腺嘌呤；为腺个磷酸基团结合成为腺嘌呤核糖核苷酸；为腺嘌呤；为腺嘌呤脱氧核苷酸；为腺嘌呤核糖核苷酸。嘌呤脱氧核苷酸
10、；为腺嘌呤核糖核苷酸。主题二主题二 DNA分子的结构特点分子的结构特点1.规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构(1)两条链两条链_平行。平行。(2)基本骨架：由基本骨架：由_与与_结合形成。结合形成。(3)碱基位于主链碱基位于主链_。2.遵循碱基互补配对原则遵循碱基互补配对原则(1)_与与_通过两个氢键相连。通过两个氢键相连。(2)_与与_通过三个氢键相连。通过三个氢键相连。反向反向脱氧核糖脱氧核糖磷酸基团磷酸基团内侧内侧腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶3.卡伽夫法则卡伽夫法则(1)嘌呤数等于嘧啶数：嘌呤数等于嘧啶数：_。(2)互补碱基之和：互补碱基之和：_。【想一想想一想】某
11、同学认为某同学认为DNA分子的平面结构很像一架分子的平面结构很像一架“梯梯子子”，那么组成这架，那么组成这架“梯子梯子”的的“扶手扶手”之间的之间的“阶梯阶梯”分别分别代表代表DNA分子结构的哪些成分？分子结构的哪些成分？提示：提示：组成这架组成这架“梯子梯子”的的“扶手扶手”是磷酸基团和脱氧核糖；是磷酸基团和脱氧核糖；“扶手扶手”之间的之间的“阶梯阶梯”是氢键。是氢键。A=T，G=CA+TG+C1.分析分析DNA分子的多样性与稳定性分子的多样性与稳定性结合结合DNA分子的双螺旋结构，探究以下问题。分子的双螺旋结构，探究以下问题。(1)一段一段DNA分子中含有几个游离的磷酸基团？并分析其位置分
12、子中含有几个游离的磷酸基团？并分析其位置有何特点。有何特点。提示：提示：2个，两条脱氧核苷酸链各有个，两条脱氧核苷酸链各有1个游离的磷酸基团，分别个游离的磷酸基团，分别位于位于DNA分子的两端。分子的两端。(2)两条长度相同的双链两条长度相同的双链DNA分子的结构一样吗？差异主要体分子的结构一样吗？差异主要体现在哪里？现在哪里？提示：提示：不一样，不一样，DNA分子具有多样性。分子具有多样性。外侧均为磷酸基团和脱氧核糖交替排列，所以两个外侧均为磷酸基团和脱氧核糖交替排列，所以两个DNA分子分子的差异主要体现在双链内侧碱基对的排列顺序上。的差异主要体现在双链内侧碱基对的排列顺序上。(3)肺炎双球
13、菌转化实验中，加热杀死的肺炎双球菌转化实验中，加热杀死的S型菌的型菌的DNA仍然具有仍然具有活性。试结合活性。试结合DNA的结构分析的结构分析DNA具有稳定性的原因。具有稳定性的原因。提示：提示：DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成规则的双螺旋分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成规则的双螺旋结构，其结构相对稳定。结构，其结构相对稳定。DNA分子双螺旋结构的碱基对之间形成氢键，从而维持双螺分子双螺旋结构的碱基对之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定，且氢键数目越多，结构越稳定。旋结构的稳定，且氢键数目越多，结构越稳定。2.总结总结DNA分子中的碱基计算规律分子中的碱基计算规律如图表示如图表示DNA分子
14、两条链中的碱基种类及数量，探讨下列问题。分子两条链中的碱基种类及数量，探讨下列问题。(1)根据卡伽夫法则，完成下表。根据卡伽夫法则，完成下表。项目项目 双链双链DNA分子分子 H1链链 H2链链 A、T、G、C数量关数量关系系 A=_G=_ A1=_G1=_ A2=_G2=_非互补碱基和之比非互补碱基和之比()_ m _互补碱基和之比互补碱基和之比()n _ _ AGACTCTG或ATGCGCAT或TCT2C2T1C1 11/mnn(2)互补碱基和之比互补碱基和之比()在不同在不同DNA分子中一定不变分子中一定不变吗？为什么？吗？为什么？提示：提示：互补碱基和之比在不同互补碱基和之比在不同DN
15、A分子中是多样的，是分子中是多样的，是DNA分子分子多样性和特异性的表现。多样性和特异性的表现。ATGCGCAT或DNA分子的碱基计算规律分子的碱基计算规律(1)双链双链DNA分子中，互补碱基的总数相等，且两条链中的对分子中，互补碱基的总数相等，且两条链中的对应互补碱基数分别相等。应互补碱基数分别相等。(2)DNA双链中非互补碱基和之比恒等于双链中非互补碱基和之比恒等于1，两链间非互补碱基，两链间非互补碱基和之比互为倒数。和之比互为倒数。(3)DNA双链中互补碱基和之比在不同双链中互补碱基和之比在不同DNA分子中各不相同，分子中各不相同，但在同一但在同一DNA分子中，双链中互补碱基和之比等于单
16、链中互补分子中，双链中互补碱基和之比等于单链中互补碱基和之比。碱基和之比。DNA分子的特性分子的特性(1)稳定性：规则的双螺旋结构和碱基对之间的氢键使稳定性：规则的双螺旋结构和碱基对之间的氢键使DNA结结构稳定不易改变。构稳定不易改变。(2)多样性：构成每个多样性：构成每个DNA分子的碱基对数和排列顺序多种多分子的碱基对数和排列顺序多种多样，形成了样，形成了DNA分子的多样性。分子的多样性。(3)特异性：特定的特异性：特定的DNA含有特定的碱基对数和排列顺序。含有特定的碱基对数和排列顺序。【典题训练典题训练】(2012金华高二检测金华高二检测)如图为如图为DNA分子结构示意分子结构示意图，对该
17、图的描述正确的是图，对该图的描述正确的是()A和相间排列，构成了和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C的形成不遵循碱基互补配对原则的形成不遵循碱基互补配对原则DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息【解题指南解题指南】解答本题的关键是明确组成脱氧核苷酸的三部分解答本题的关键是明确组成脱氧核苷酸的三部分的连接方式，即磷酸连接在的连接方式，即磷酸连接在5号碳原子上。号碳原子上。【解析解析】选选D。和相间排列，构成了。和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架；分子的基本骨架；由于每个由于每
18、个DNA分子是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构分子是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成，故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中成，故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的下方的磷酸基团与才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构；是氢键，是两条链之间的碱基通过碱基互补配对形成结构；是氢键，是两条链之间的碱基通过碱基互补配对形成的；的；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。【变式训练变式训练】下列关于下列关于DNA结构的描述错误的是结构的描述错误的是()A每一个每一个DNA分子由一条多
19、核苷酸链盘绕而成螺旋结构分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构B外侧是由磷酸基团与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部外侧是由磷酸基团与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基是碱基CDNA两条链上的碱基间以氢键相连，且两条链上的碱基间以氢键相连，且A与与T配对、配对、G与与C配对配对DDNA的两条链等长，但是反向平行的两条链等长，但是反向平行【解析解析】选选A。DNA双螺旋结构具有如下特点：一个双螺旋结构具有如下特点：一个DNA分分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构，两条链等长且是子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构，两条链等长且是反向平行的；反向平行的；DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接
20、，排分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接，排列在外侧构成了基本骨架，碱基排列在内侧；列在外侧构成了基本骨架，碱基排列在内侧；DNA分子两条分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对时，具有一定规律：链上的碱基通过氢键连接成碱基对时，具有一定规律：A与与T配对，配对，G与与C配对。配对。主题三主题三 制作制作DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型1.原理原理 DNA分子规则的分子规则的_结构特点。结构特点。2.目的要求目的要求 通过制作通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对双螺旋结构模型，加深对_的的 理解和认识。理解和认识。3.材料用具材料用具 用不同用不同_和和_的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的材料分
21、别代表脱氧核糖、磷酸和不同 的碱基。的碱基。双螺旋双螺旋DNA分子结构特点分子结构特点形状形状颜色颜色4.方法步骤方法步骤(1)制作若干个制作若干个_、_和和_的代表物体。的代表物体。(2)将代表不同化合物的物体将代表不同化合物的物体_和和_在一起。在一起。(3)展示自己制作的展示自己制作的DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸不同的碱基不同的碱基连接连接组装组装【练一练练一练】制作制作DNA的脱氧核苷酸长链时，两条链中脱氧核苷的脱氧核苷酸长链时，两条链中脱氧核苷酸的个数必须酸的个数必须_(选填选填“相等相等”或或“不等不等”)，碱基对必须，碱基对必须遵循遵循_原则，两
22、条长链走向要原则，两条长链走向要_(选填选填“相相同同”或或“相反相反”)。相等相等碱基互补配对碱基互补配对相反相反【典题训练典题训练】某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是()【解题指南解题指南】解答本题需明确以下两点：解答本题需明确以下两点：(1)每个脱氧核苷酸的三个组成部分的连接方式。每个脱氧核苷酸的三个组成部分的连接方式。(2)碱基之间的配对原则及氢键的数目。碱基之间的配对原则及氢键的数目。【解析解析】选选A。选项。选项B，A与与T应形成两个氢键；选项应形成两个氢键；选项C，右侧，右侧脱氧核糖与碱基和磷酸的连接方式不对，脱氧核糖与碱基和磷酸的连接方式不对，A与与T应形成两个氢应形成两个氢键；选项键；选项D，右侧脱氧核糖与碱基和磷酸的连接方式不对，右侧脱氧核糖与碱基和磷酸的连接方式不对，G与与C应形成三个氢键。应形成三个氢键。【误区警示误区警示】A与与T之间形成两个氢键，之间形成两个氢键，G与与C之间形成三个氢之间形成三个氢键，因此键，因此DNA分子中分子中G与与C的比例越高，的比例越高，DNA分子的结构越稳分子的结构越稳定。定。
