人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第2節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)備課ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

孟德爾:發(fā)表遺傳定律相關(guān)論文
薩頓假說：遺傳因子在染色體上
摩爾根:果蠅雜交實(shí)驗(yàn)：基因在染色體上
“生命的基本特征就是能夠儲(chǔ)存和傳遞信息，亦即遺傳密碼能夠代代相傳?；蚴腔罴?xì)胞的關(guān)鍵組成部分，要懂得什么是生命，就必須知道基因是如何發(fā)揮作用的。” ——薛定諤《生命是什么？》
格里菲思:肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
艾弗里:肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
赫爾希和蔡斯：噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)
米歇爾F · Miescher1844-1895
研究傷口膿細(xì)胞時(shí)從白細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出一種他稱為“核素”（Nuclein，現(xiàn)稱核酸）的化學(xué)物質(zhì)。生殖細(xì)胞富含核酸，核酸在各種細(xì)胞中廣泛存在。細(xì)胞分裂前核酸含量會(huì)顯著增加。
科塞爾A · Kssel1853-1927
1885至1901年間： Kssel和他的學(xué)生經(jīng)水解和化學(xué)分析確認(rèn)發(fā)現(xiàn)核酸含有戊糖、磷酸、嘌呤和嘧啶。腺嘌呤：Adenine；鳥嘌呤：Guanine胞嘧啶：Cytsine；胸腺嘧啶：Thymine；尿嘧啶：Uracil
科塞爾：核酸含有嘌呤和嘧啶
科塞爾：1910年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)
1920年：萊文發(fā)現(xiàn)兩種不同的核酸，即：DNA和RNA。1934年：萊文發(fā)現(xiàn)核酸可被分解成含有一個(gè)嘌呤/嘧啶、一個(gè)核糖或脫氧核糖和一個(gè)磷酸的片段,這樣的組合稱為“核苷酸”。
萊文：核酸的基本構(gòu)成單位是核苷酸
DNA分子的基本結(jié)構(gòu)單位是脫氧核苷酸
A：腺嘌呤脫氧核苷酸 G：鳥嘌呤脫氧核苷酸T：胸腺嘧啶脫氧核苷酸 C：胞嘧啶脫氧核苷酸
脫氧核苷酸分子如何形成DNA分子單鏈？
查哥夫?qū)NA堿基構(gòu)成的研究
不同生物DNA 4種堿基比例關(guān)系
E.Chargaff, et al. J Bil Chem,1949,177(1):405
不同生物DNA分子嘌呤與嘧啶的物質(zhì)的量大致相同。即A+G=T+C腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的物質(zhì)的量大致相同；鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的物質(zhì)的量大致相同。
DNA 的堿基組成有什么規(guī)律？
E.Chargaff. Experientia,1950,5(6):201-209
同種生物不同組織的DNA堿基組成基本相同。同種生物不同組織的DNA嘌呤與嘧啶的物質(zhì)的量大致相同。即A+G：T+C=1:1
同種生物不同組織堿基組成有何規(guī)律？
查哥夫: 查哥夫法則1952年將這一理論分享給沃森和克里克
查哥夫E. Chargaff1905—2002
DNA分子中嘌呤和嘧啶的總分子數(shù)量相等。腺嘌呤A與胸腺嘧啶T數(shù)量相等，鳥嘌呤G與胞嘧啶C數(shù)量相等DNA分子中的堿基A 與T、G與C可能是配對存在的。
威爾金斯M. Wilkins1916-2004
富蘭克林R. E. Franklin1920-1958
威爾金斯和富蘭克林: X射線衍射法觀察到清晰的DNA衍射圖譜
DNA衍射圖譜說明什么問題
H Schmitzer, et al. The Physics Teacher, 2011,49:140-143.
從衍射圖譜獲取的信息：（A）X 形說明DNA結(jié)構(gòu)是螺旋形的；（B）菱形說明DNA分子是長鏈；（C）直線的間距是DNA分子重復(fù)單元（一個(gè)完整的螺旋）的間距；（D）缺少了兩條直線，是這是因?yàn)榱硪粭l螺旋的干擾。?
在DNA分子中堿基如何配對？
同種堿基配對與DNA分子的直徑不符。
只有雙環(huán)和單環(huán)之間彼此配對才能保證雙鏈之間距離相等。
沃森的筆記指出存在三個(gè)氫鍵的可能性引自《雙螺旋》插圖注釋本浙江人民出版社
沃森-克里克配對：一個(gè)由兩個(gè)氫鍵維系的腺嘌呤-胸腺嘧啶對的形狀，竟然與一個(gè)至少由兩個(gè)氫鍵維系的鳥嘌呤-胞嘧啶對相同。看來，所有的氫鍵都是自發(fā)形成的，不需要人為干預(yù)，兩個(gè)堿基對就會(huì)自然呈現(xiàn)出相同的形狀。 ——引自《雙螺旋》插圖注釋本浙江人民出版社注：鮑林和科里確認(rèn)鳥嘌呤和胞嘧啶之間存在三個(gè)氫鍵
克里克繪制的DNA結(jié)構(gòu)草圖
DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤繞形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接形成堿基對，它的組成有一定的規(guī)律，堿基互補(bǔ)配對原則。
雙螺旋直徑為2nm；螺距3.4cm；相鄰堿基對間距為0.34 nm；每一個(gè)螺旋周期包含10對堿基
克里克F. Crick1916-2004
沃森J. Watsn1928-
沃森和克里克: 受到富蘭克林X射線衍射圖譜啟發(fā)構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
1953年，沃森和克里克使用硬紙板和鐵片搭建了 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
威爾金斯、克里克和沃森：1962年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)
瑞典斯德哥爾摩音樂廳，諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮上的合影。左一：威爾金斯；左三：克里克；右二：沃森
富蘭克林于1958年因卵巢癌去世，無緣諾貝爾獎(jiǎng)。
與DNA雙螺旋失之交臂的鮑林
萊納斯·鮑林Linus. C. Pauling 1901-1994
鮑林和科里1953年發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)的文章指出DNA為三螺旋結(jié)構(gòu)。插圖是三螺旋結(jié)構(gòu)的俯視圖。內(nèi)側(cè)為三條脫氧核糖和磷酸構(gòu)成的骨架，外側(cè)為含氮堿基。
DNA作為遺傳物質(zhì)需要具備的特性：（1）穩(wěn)定性和連續(xù)性：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)（磷酸二酯鍵和氫鍵）保證DNA分子能夠精確的自我復(fù)制，使親代與子代間保持遺傳的連續(xù)性。（2）多樣性： DNA分子的堿基排列為遺傳多樣性奠定基礎(chǔ)。人的基因組約含有30億個(gè)堿基對。人的DNA分子有多少種排列組合形式：43,000,000,000（3）特異性： DNA分子的多樣性決定每一個(gè)個(gè)體的遺傳物質(zhì)均不同。
DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)和功能
實(shí)驗(yàn)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作
利用居家可獲得的材料構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型理解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：由磷酸基團(tuán)和脫氧核糖交替連接在外側(cè)，構(gòu)成DNA骨架脫氧核苷酸間由磷酸二酯鍵連接 DNA兩條鏈反向平行 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)堿基互補(bǔ)配對 A和T配對，由兩根氫鍵連接；C和G配對，由三根氫鍵連接
利用居家可獲得的材料構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型紙板、彩筆、鐵絲、筷子、夾子都有可能是你會(huì)用到的好材料：以下DNA結(jié)構(gòu)如何表示？脫氧核糖磷酸基團(tuán) 四種含氮堿基（A、T、C、G）化學(xué)鍵和氫鍵
模型搭建需要注意的問題
核苷酸的結(jié)構(gòu)：磷酸基團(tuán)、脫氧核糖和含氮堿基如何連接？
請注意示意圖上脫氧核糖碳原子的位置
DNA分子的兩條鏈反向平行堿基互補(bǔ)配對平面模型構(gòu)建立體模型
沃森和克里克在親手搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型前沃森和克里克在富蘭克林、威爾金斯和查哥夫等科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上使用金屬片和紙板等模擬DNA的空間結(jié)構(gòu)并成功搭建模型。
練習(xí)（《教材》P52/一、概念檢測）：2.下面是DNA分子的結(jié)構(gòu)模式圖，請用文字寫出圖中①~⑩的名稱。
參考答案：①胞嘧啶 ②腺嘌呤③鳥嘌呤④胸腺嘧啶⑤脫氧核糖⑥磷酸 ⑦胸腺嘧啶脫氧核苷酸 ⑧堿基對 ⑨氫鍵⑩一條脫氧核苷酸鏈的片段
堿基配對原則的計(jì)算規(guī)律
練習(xí)（《教材》P52/一、概念檢測）：3.在含有4種堿基的DNA區(qū)段中，腺嘌呤有a個(gè)，占該區(qū)段全部堿基的比例為b，則（）b≤0.5b≥0.5C. 胞嘧啶為a（1/2b-1）個(gè)D. 胞嘧啶為b（1/2a-1）個(gè)
（1）在整個(gè)DNA分子中，A+G=C+T，(A+G)/(T+C)=1；A+T≠G+C， (A+T)/(G+C) ≠(G+C)/(A+T) ≠ 1。即互補(bǔ)配對的堿基數(shù)量相等，不互補(bǔ)配對的堿基數(shù)量之和相等。（2）在整個(gè)DNA分子中, A+G=T+C=A+C=T+G=DNA中堿基總數(shù)的50%。即任意兩個(gè)不互補(bǔ)配對的堿基之和占DNA總堿基數(shù)的50%。
依據(jù)題目信息：A=T，C=G；故A和T數(shù)量均為aA/（A+T+C+G）=b。故a/（2a+C+G）=b，G+C=a/b－2a。又因C和G數(shù)量相等，故C=G=1/2（a/b－2a）=a（1/2b－1）。本題選C。
（1）DNA的基本構(gòu)成單位是脫氧核苷酸，由一分子脫氧核糖、一分子含氮堿基額一分子磷酸基團(tuán)構(gòu)成（2）DNA為反向平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)（3）磷酸基團(tuán)和脫氧核糖以磷酸二酯鍵交替連接，在外側(cè)構(gòu)成雙螺旋骨架

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