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1、 云南师范大学 化学化工学院 1 2科学教育班 邓秀平v早在19世纪，人们就发现了DNA的化学成分：DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸A G C Tv20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。v1943年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因。v1951年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术对DNA结构进行研究，发现DNA是一种螺旋结构。v女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建v20042004年年7 7月月2828日，日，“分
2、子生物分子生物学之父学之父”克里克在圣地牙哥克里克在圣地牙哥加州大学医院与世长辞，享加州大学医院与世长辞，享年年8888岁。岁。v19531953年年4 4月月2525日，克里克和沃日，克里克和沃森在森在自然自然杂志上发表了杂志上发表了DNA的的双螺旋结构，从而带双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革来了遗传学的彻底变革，更更宣告了分子生物学的诞生。宣告了分子生物学的诞生。v种瓜为什么能得瓜，就是遗种瓜为什么能得瓜，就是遗传物质由亲代传给子代的结传物质由亲代传给子代的结果。遗传物质为什么能自我果。遗传物质为什么能自我复制呢？它是怎样复制的呢复制呢？它是怎样复制的呢？这些机理都蕴藏在克里克？这些
3、机理都蕴藏在克里克和沃森的和沃森的DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型的伟大发现之中。的伟大发现之中。 AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类讨论讨论1：1. 1.沃森和克里克在构建沃森和克里克在构建DNADNA模型过程中，模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？利用了他人的哪些经验和成果？2.2.又涉及到哪些学科的知识和方法？而又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？和各学
4、科的联系有什么启示？3.3.沃森和克里克在构建模型的过程中，出沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？正这些错误的？4.4.沃森和克里克默契配合，发现沃森和克里克默契配合，发现DNADNA双双螺旋结构的过程，作为科学家合作研螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？这种工作方式给予你哪些启示？讨论讨论2：1. 1.DNADNA是由几条链构成的？它具有怎样的立是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？体结构？2.2.DNADNA的基本骨架是由哪些
5、物质组成的？它的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于们分别位于DNADNA的什么部位呢？的什么部位呢？3.3.DNADNA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DNADNA的什么部位？的什么部位？DNA的空间结构以超高分辨率扫描式电子以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的显微镜拍到的DNADNA照片。照片。从图上可辨认出从图上可辨认出DNADNA是由两条链交是由两条链交缠在一起的螺旋结缠在一起的螺旋结构构DNA的结构模式图从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构放大DNADNA的空间结构的空间结构AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基碱基对另一碱基对 嘌呤和
6、嘧啶之间通过氢键配对，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AAATTTGGGGCCCATC（1 1）DNADNA分子是由两分子是由两条反向平行的脱氧核条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成苷酸长链盘旋成双螺双螺旋结构旋结构。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1 1）DNADNA分子是由两分子是由两条反向平行的脱氧核条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成苷酸长链盘旋成双螺双螺旋结构旋结构。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖和磷酸交替脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，连接，排列在外侧，构成构成
7、基本骨架基本骨架；碱基；碱基在内侧。在内侧。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2 2）DNADNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成基本骨基本骨架架；碱基在内侧。；碱基在内侧。（3 3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGG
8、CCCATC你注意到了吗？你注意到了吗？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。你注意到了吗？你注意到了吗？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。 DNA分子的分子的特异性特异性就体现在就体现在特定的碱基（对）特定的碱基（对）排列顺序中。排列顺序中。DNADNA分子的特异性：分子的特异性：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DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。特异性特异性特定的特定的DNADNA分子具有特
9、定的碱基排列顺序分子具有特定的碱基排列顺序不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。遗传信息遗传信息：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。DNADNA分子的结构分子的结构小结小结化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子磷酸空间结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链碱基对氢键碱基互补配对原则分子结构的多样性和特异性DNA分子各种碱基的数量关系 ： 在整个DNA分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 DNADNA分子的一条链中的分子的一条链中的
10、A+T=A+T=另一条链的另一条链的T +T + A A ； 同理，同理，G+C = C+GG+C = C+G两个非配对碱基之和占碱基总数的两个非配对碱基之和占碱基总数的50%50%。即。即 A+C=T+G=50%A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%A+G=T+C=50%如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是a；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是1/b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。即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总( A+T)%同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总( G+C)%
