1、第三章第三章 基因本质基因本质第第2 2节节 DNADNA分子结构分子结构开课人：庄学铭【知识目标】1.说出DNA双螺旋结构模型的建构历程。2.概述DNA分子结构的主要特点。3.制作DNA分子双螺旋结构模型。4.对DNA分子中的碱基数量和比例进行推算。【能力目标】通过“制作DNA双螺旋结构模型”的实验培养学生的动手能力和空间思维能力。以教材中的资料为内容培养学生搜索、处理信息的能力【情感态度与价值观】通过讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，体验多学科知识的综合运用，认同交流与合作在科学研究中的重要意义，并培养学生用于探索，严谨论证的科学态度和钻研精神。重点：重点：DNA分子结构的主要特点分子结
2、构的主要特点制作制作DNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型二、学习重难点二、学习重难点：难点：难点：DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点对对DNA分子中的碱基数量和比例进行推算。分子中的碱基数量和比例进行推算。威尔金斯克里克沃森富兰克林英国分子生物学家英国物理学家美国生物学家英国物理化学家 接下来，让这些科学家们“带领”我们一起来建构DNA结构吧！以小组为单位，合作制作出一个至少以小组为单位，合作制作出一个至少含有含有8 8个基本单位的个基本单位的DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型。模型制作模型制作 请分享小组合作制作的过程或分享制请分享小组合作制作的过程或分享制作过程中遇到的
3、困难以及如何解决的。作过程中遇到的困难以及如何解决的。作品展示与交流作品展示与交流AGCT腺嘌呤脱氧核糖核苷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸脱氧核苷酸的种类DNA模型建构模型建构代表磷酸代表磷酸 D代表脱氧核糖代表脱氧核糖 代表代表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 【模型建构【模型建构1 1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸POHP OOHO=OP OOHO=HHOH2OOHH磷酸二酯键脱氧核苷酸如何形成脱氧核苷酸链脱氧核苷酸如何形成脱氧核苷酸链H1235413
4、245【模型建构【模型建构2 2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNA模型建构模型建构 比较各自制作的脱氧核苷酸链的模型，长比较各自制作的脱氧核苷酸链的模型，长链中碱基的排列顺序有什么差异？说明链中碱基的排列顺序有什么差异？说明DNADNA分分子有什么特征？子有什么特征？比一比DNA分子具有多样性多样性德国物理学家伦琴X衍射技术是用衍射技术是用X光透过光透过物质的结晶体，使其在物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分可以用来推测晶体的分子排列。子排列。DNA的的X射线衍射图射线衍射图富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的D
5、NA的的X射线衍射图射线衍射图沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子呈螺旋螺旋结构。富兰克林富兰克林DNA衍射图谱衍射图谱威尔金斯威尔金斯【模型建构模型建构3】DNA分子呈螺旋结构分子呈螺旋结构思考：思考：DNA分子是三螺旋还是双螺旋结构？螺旋体中的碱基如何配对?思考：思考：A=A,G=G,C=C,T=T?原因：原因：1、嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；、嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；2、嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。、嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。GTCADNA双螺旋结构模型的探索双螺旋结构模型的探索这给了我们什么启示？1952年查
6、哥夫定量分析年查哥夫定量分析DNA分子的碱基组成，发现腺分子的碱基组成，发现腺嘌呤（嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。）的量。A=T,G=C思考：思考：看来，DNA是双螺旋，那么DNA分子的两条链是如何排列的？推测一推测一推测二推测二推测三推测三两条链中的碱基是排在侧，还是在侧？思考：思考：A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径，能够解释A,T,G,C的数量关系，同时也能解释DNA的复制。碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢
7、键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP DNA双链双链-反向平行反向平行【模型建构【模型建构4 4】DNA双螺旋结构，双螺旋结构，A A与与T T配对，配对，C C与与G G配对。配对。DNA双螺旋结构发现是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.这一结构直接表示了遗物质的一种可能的复制机制,揭示了生命的秘密;这一发现开启了分
8、子生物学的新时代,为人类从分子水平上认识生命过程及生命活动的机制奠定了基础.DNA 双螺旋结构发现的意义：下面大家一起来欣赏DNA之美：“生命与延续、更新与成长生命与延续、更新与成长”新加坡螺旋桥英格兰:生命中心爱尔兰:国家植物园生命是什么？俄罗斯新西伯利亚细胞学和遗传学研究所实验鼠纪念碑中国北京中科院生物物理研究所西班牙:彩色琉璃DNA美国：儿童攀爬的艺术格子梯新西兰:莫里斯威尔金斯纪念碑 通过今天的学习和上面的几幅雕塑中，同学们除了看到科技之美，看到了什么美？生命之美，艺术之美，创造之美，科学探索之美，跨学科合作之美，资源共享之美等等最新科学报道：最新科学报道：一、一、DNA之父沃森的中国
9、计划：筹建沃森之父沃森的中国计划：筹建沃森生命科学中心生命科学中心 2017年4月，沃森在中国一连吃了好几天的生日蛋糕。沃森今年90岁。作为20世纪分子生物学的带头人之一，1953年，沃森和克里克共同发现了DNA双螺旋结构，获得诺贝尔生理学或医学奖，被誉为“DNA之父”。十天的中国之行，从北京、成都再到深圳，每一站背后，都与沃森此行访华的目的息息相关他希望在中国筹建一所“沃森生命科学中心”，基于基因组和生命健康大数据，对癌症实行精准医疗。最新科学报道：最新科学报道：二、二、2015年诺贝尔化学奖：神奇的年诺贝尔化学奖：神奇的DNA修复术修复术 2015年的诺贝尔化学奖授予了瑞典科学家托马斯、美
10、国科学家保以及土耳其裔美国科学家阿齐兹，他们在DNA修复机制研究上取得了巨大的贡献。我们的DNA之所以有着如此精确的复制精度，关键在于大量蛋白质监控的修复机制。一群监视复制过程的蛋白质不断校对基因组，在发生损害时及时进行修复。2015年的诺贝尔奖得主就在分子水平上对这个问题进行了研究，他们的工作解释了活细胞的遗传物质传递功能，为几种遗传病提供了研究方向3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的的什么部位？什么部位？2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于位于DNA的什么部位呢？的什么部位呢？1、DNA是由几条
11、链构成的？它具有怎样的立体结构？是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？总结总结DNA分子的结构特点分子的结构特点DNA分子的特性：多样性：多样性：DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式就有能的排列方式就有4 440004000种。种。特异性：每个特异性：每个DNADNA分子的碱基对的排列顺序是特定的。分子的碱基对的排列顺序是特定的。不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。对的排列顺序肯定不同。遗传信息：
12、遗传信息：DNADNA分子中的碱基对排列顺序就代表了分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。遗传信息。DNA分子的结构分子的结构 P49二、基本组成单位：四种脱氧核苷酸二、基本组成单位：四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸空间结构空间结构三、规则的双螺旋三、规则的双螺旋结构结构两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链 反向反向外侧：骨架外侧：骨架 内侧：碱基内侧：碱基氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则四、四、DNADNA分子结构的多样性和特异性分子结构的多样性和特异性一、主要元素：一、主要元素：C C、H H、O O、N N、P PDN
13、ADNA分子碱基对的排列顺序代表遗传信息分子碱基对的排列顺序代表遗传信息五五种元素，四四种基本单位，三三种物质，两两条脱氧核苷酸链，一一种双螺旋结构u下面是DNA的分子结构模式图，说出图中110的名称。12345678109GTCA1.1.胞嘧啶胞嘧啶2.2.腺嘌呤腺嘌呤3.3.鸟嘌呤鸟嘌呤4.4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.5.脱氧核糖脱氧核糖6.6.磷酸磷酸7.7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.8.碱基对碱基对9.9.氢键氢键10.10.一条脱氧核苷酸链的一条脱氧核苷酸链的 片段片段（1）图中脱氧核苷酸的数量是_个，碱基对有_对。（2）在双链DNA分子中，嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为
14、_。（3）如图表示两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的是()（4）已知G和C之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键。若某DNA片段中，碱基对为n，A有m个，则氢键数为_。12345678109GTCA8 4 嘌呤数=嘧啶数(A+G=T+C)B3nm（7）右侧DNA分子彻底水解彻底水解得到的产物是 ()A.脱氧核糖、核糖和磷酸 B.脱氧核糖、碱基和磷酸 C.核糖、碱基和磷酸 D.核糖核苷酸、碱基和磷酸（8）DNA中的遗传信息是指_（9）基因D与d的根本区别是()A.基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状 B.基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同 C.4种脱氧核苷酸的排列顺序不同 D.在染
15、色体上的位置不同12345678109GTCA（5）DNA的空间结构是_结构。双螺旋碱基对的排列顺序（脱氧核苷酸的排列顺序）（6）从图中可知，每个脱氧核糖连接着 _个磷酸。2BC水解水解的产物呢？2已知1个DNA分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是（）A1800个和800个B1800个和800个C3600个和800个D3600个和3600个CA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2二.拓展题你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。A=T G=C A+G=
16、T+C 也可以写成以下形式：规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总的 。A+G()=T+G()=50%T+C A+G=()()()=()()()=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等一半A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2双链双链DNA分子中：分子中：A=T，G=C A+G=T+C=A+C=T+G=50%任意两个不互补碱基之和任意两个不互补碱基之和且各占且各占DNA总碱基数的总碱基数的(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1不互补碱基之和的比值等于不互补碱基之和的比值等于1 双链D
17、NA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。A 1 1+T1G 1 1+C1 1=nA 2+T 2G 2+C 2=nA+TG+C=nA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。A+TA+T+G+CA 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2=A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1=两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数.1nA 2+G 2T 2+C2=T 1+C 1=nA1+G
18、 1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 21.在一条双链DNA分子中，腺嘌呤占35%，它所含的胞嘧啶应占（）A.15%B.30%C.35%D.70%A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2课后作业：课后作业：2.某双链DNA片段中，A占23%，其中一条链中的C占该单链的24%，问另一条链中的C占多少？A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 25.已知一条DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%,，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是多少？A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 26.根据今天所学的内容，重新修改模型。7在周末期间，下载DNAplay游戏App,通过游戏增长知识3.在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？4.若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2谢 谢 大 家！
