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1、第第3 3章章 基因的本质基因的本质第第2 2节节 DNADNA分子的结构分子的结构人教版必修21这是这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现生物科学中最具有革命性的发现”，两位科学家获得了，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。年度诺贝尔生理学或医学奖。 1953年，美国科学家沃森（年，美国科学家沃森（JD.Watson，1928）和英国科学家克里克）和英国科学家克里克（F.Crick，19162004）
2、，共同提出了），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。1 1、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建2在生命的旋梯上 沃森和克里克沃森和克里克3早凋的早凋的“科学玫瑰科学玫瑰” 富兰克林富兰克林（ R.E.Franklin）她和同事威尔金斯她和同事威尔金斯在在1951年率先采用年率先采用X射线衍射技术拍摄到射线衍射技术拍摄到D晶体照片，为推算出晶体照片，为推算出DNA分子呈螺旋结构分子呈螺旋结构的结论，的结论，提供了决定性的实验依据提供了决定性的实验依据。但但“科学玫瑰科学玫瑰”没等到分享荣耀，在没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。研究成果被承认之
3、前就已凋谢。(英，英，R.E.Franklin, 19201958）4X衍射技术是用衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。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DNA的的X射线衍射图射线衍射图5复习提问复习提问DNADNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C、 H、 O、 N、 PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸 = =
4、含氮碱基含氮碱基 + + 脱氧核糖脱氧核糖 + + 磷酸磷酸6脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸A G C TDNADNA的基本单位的基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶2 2、DNADNA的化学组成的化学组成7脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸8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脱氧核苷酸的种类A腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸GCT9ATGC四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链四种脱氧核苷酸聚合
5、形成多核苷酸链四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链10AGCT氢键氢键ATGC3 3、DNADNA分子的平面结构分子的平面结构114 4、DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构构成方构成方式式位置位置双螺旋外侧双螺旋外侧双螺旋内侧双螺旋内侧碱基对碱基对主链主链（1 1）脱氧核糖与磷酸交替排）脱氧核糖与磷酸交替排列；列；（2）两条主链呈反向平行；）两条主链呈反向平行；（3）盘绕成规则的双螺旋。）盘绕成规则的双螺旋。（1）主链上对应碱基以氢键连结成对；（2 2）碱基互补配对（）碱基互补配对（A AT T，G GC C）；）；12135 5、DNADNA多样性和特异性多样性和特异性（1 1）多样性）多样性
6、 同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号 牌可以写出相同符号牌可以写出相同符号A A或或B B，又可以写成又可以写成A A和和B B，它它 们由左向右的书写类型有多少种？们由左向右的书写类型有多少种？四种：四种：AAAA、BBBB、ABAB、BABA碱基对排列顺序的千变万化，构成了碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分子的分子的多样性。多样性。（2 2）特异性）特异性碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。（3 3）稳定性）稳定性146 6 6 6、碱基互补配对原则应用
7、、碱基互补配对原则应用、碱基互补配对原则应用、碱基互补配对原则应用设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， G G1 1 = C = C2 2 ， G G2 2 =C =C1 1。则在则在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = C G = C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1双链双链DNADNA分子中分子中A
8、+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2G G 2 2 +C +C2 2= = =A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链15双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。互为倒数。= =A A1 1+G+G1 1T T1 1 +C +C1 1T T2 2 +C +C2 2A A2 2 +G
9、 +G2 2A A 1 1+C1+C1T T 1 1 +G +G1 1T T2 2 +G +G2 2A A2 2 +C +C2 2= =双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+TA+T占占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的一半。的一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= = =A A
10、2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2= =A A1 1 +T +T1 1（A+TA+T）1 12 2= = =A A2 2 +T +T2 216同理：同理：G+CG+CA+T+G+CA+T+G+C= = =A A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1G G1 1 +C +C 1 1A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2G G2 2 +C +C2 2（G+CG+C）1 12 2G G1 1 +C +C1 1G G2 2 +C +C2 2= = =171 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分
11、子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，所以，A=50%A=50%23%=27%23%=27%2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个上述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多分子中分别是多少？少？2.5 1 ; 2.5 1 ; 有关有关有关有关DNADNADNADNA中的碱基计算中的碱基计算中的碱基计算中的碱基计算184 4、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整
12、个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基总占该链碱基总数的数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上G G占其所在链碱基总数的百分含量。占其所在链碱基总数的百分含量。2424% %3 3、若、若DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述上述比例在其互补链和整个比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？0.4 0.40.4 0.4195 5、某、某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的34%34%，其中一条链上的，其中一条
13、链上的C C占该链碱基总数的占该链碱基总数的28%28%，那么，对应的另一条互补链上的，那么，对应的另一条互补链上的C C占该链碱基总数的比例是多少？占该链碱基总数的比例是多少？38%38%6 6、在含有四种碱基的、在含有四种碱基的DNADNA区段中，有腺嘌呤区段中，有腺嘌呤a a个，占该区段全部碱基的比例为个，占该区段全部碱基的比例为b b，则则 （ ) ) A.A.b0.5 B. b0.5b0.5 B. b0.5C.C.胞嘧啶为胞嘧啶为a(1/2ba(1/2b1) D.1) D.胞嘧啶为胞嘧啶为b(1/2a b(1/2a 1) 1)C C7 7、分析一个、分析一个DNADNA分子时，发现分
14、子时，发现30%30%的脱氧核苷酸含有的脱氧核苷酸含有A A，由此可知，该分子中一条链上由此可知，该分子中一条链上G G含含量的最大值可占此链碱基总数的多少？量的最大值可占此链碱基总数的多少？40%40%20化学组成化学组成单位单位双螺双螺旋结旋结构构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类四种四种主要特主要特点点碱基互补配对原则碱基互补配对原则DNADNA分子的多样性和分子的多样性和特异性特异性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧
15、。DNADNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基碱基4 4种、碱基对种、碱基对2 2种、排列顺序不种、排列顺序不同同A A A A C C C C G G G GA A T TT T T T G G G G C C C C T T A A结构结构211 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则胸腺嘧啶为，则胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，胞分子中，胞嘧啶应
16、是嘧啶应是_3 3、 DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个求整个DNADNA分子中分子中G= _G= _ 20% 60个个29%练习：练习：练习：练习：225.5.已知在已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链( (A+G)/(T+C)= m A+G)/(T+C)= m 时时, ,求求: :(1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少? ? 1/m(2) (2) 这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少? ?1(3)(3)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多
17、少? ?n(4)(4)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ?n当在一单链中当在一单链中, ,如果如果( (A+T)/(G+C)=n A+T)/(G+C)=n 时时, ,求求: :236.6.从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析进行分析, ,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的一条链的一条链( (H H链链) )所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤, ,问与问与H H链相对应的另一链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部
18、碱基数的条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( ) ( )、26%26% 、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A247 7、沃森和克里克于、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模型，模型，为合理地解释遗传物质的为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。8 8、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 组成）。组成组成）。组成DNADNA的碱基共有的碱基共有 种（符号表示种（符号表示为为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种（名称是种（名称是 、 、 、 ）。）。1953 1953 DNAD
19、NA双螺旋双螺旋各种功能各种功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4 4A T G CA T G C4 4胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸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胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸259 9、下图是、下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出1 11010的名称。的名称。PPPPACTG123456789101 23 45 67 89 10胞嘧啶（胞嘧啶（C C）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段2627
