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1、DNADNA分子的结构分子的结构一、一、DNADNA分子双螺旋结构模型的构建分子双螺旋结构模型的构建主要科学家：沃森和克里克主要科学家：沃森和克里克意义：分子生物学诞生的标志意义：分子生物学诞生的标志ATGC腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶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磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基知识背景：知识背景： DNADNA由由 组成组成4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸模型验证：与模型验证：与X X射线衍射图相符合射线衍射图相符合19531953年年 沃森沃森 克里克克里克 撰写论文撰写论文 发表发表19621962年年
2、 沃森沃森 克里克克里克 威尔金斯威尔金斯 获诺贝尔生理学或医学奖获诺贝尔生理学或医学奖意义？意义？分子遗传学分子遗传学遗传规律及其本质遗传规律及其本质P48旁栏思考题旁栏思考题沃森和克里克在建构模型的过程中，利用了他人沃森和克里克在建构模型的过程中，利用了他人的哪些经验和成果？的哪些经验和成果？（1）当时科学家已经发现的证据有：组成）当时科学家已经发现的证据有：组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸；分子的单位是脱氧核苷酸；DNA分子是由分子是由含含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成；（种碱基的脱氧核苷酸长链构成；（2）英国）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的的X射
3、线射线衍射图谱；（衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法，即按照大分子结构的方法，即按照X射线衍射分析的实射线衍射分析的实验数据建立模型的方法；（验数据建立模型的方法；（4）奥地利著名生物）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：化学家查哥夫的研究成果：A=T,G=C。沃森和克里克在建构模型的过程中，出现过哪沃森和克里克在建构模型的过程中，出现过哪些错误？他们如何对待和纠正这些错误的？些错误？他们如何对待和纠正这些错误的？沃森和克里克根据当时掌握得资料，最初尝试了沃森和克里克根据当时掌握得资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模
4、很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在他们又重新建构了一个将磷酸模型。在他们又重新建构了一个将磷酸-核糖骨架核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。沃森和克里克最初建立的模型，连接双链结构的沃森和克里克最初建立的模型，连接双链结构的碱基之间碱基之间A=A,T=T。但有化学家指出这种配对违。但有化学家指出这种配对违反了化学规律。最终，让反了化学规律。
5、最终，让A与与T配对，配对，C与与G配对。配对。P49思考与讨论思考与讨论2.2.上述资料中国涉及了哪些学科的知识和上述资料中国涉及了哪些学科的知识和方法？方法？ 这对你理解生物科学的发展有什这对你理解生物科学的发展有什么启示？么启示？ 物理、化学、生物、数学物理、化学、生物、数学；衍射图分析衍射图分析 模型构建法模型构建法利用他人研究成果和经验；善于沟通交利用他人研究成果和经验；善于沟通交流；兴趣；执着不懈；科学的方法；流；兴趣；执着不懈；科学的方法；科学的发展是不断完善的过程科学的发展是不断完善的过程氢键氢键氢键氢键ATGC平面结构平面结构平面结构平面结构空间结构空间结构空间结构空间结构A
6、GCT二、二、DNA分子的结构分子的结构DNADNA的空间结构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。 从图从图从图从图上可辨认上可辨认上可辨认上可辨认出出出出DNADNADNADNA是是是是由两条链由两条链由两条链由两条链交缠在一交缠在一交缠在一交缠在一起的螺旋起的螺旋起的螺旋起的螺旋结构结构结构结构DNADNA的结构的结构模式图模式图从图中可从图中可见见DNADNA具具有规则的有规则的双螺旋空双螺旋空间结构间结构放大放大DNADNA空间空间结构结构DNA分子的结构特点分子的结构特点（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱
7、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）DNA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，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（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，形成碱连结起来，形成碱基对，且遵循基对，且遵循碱基互补配碱基互补配对原则（对原则（A与与T配，配，G与与C配）配）。AAATTTGGGGCCCATC你注意到了吗？你注意到了吗？外侧的脱氧核糖与磷外侧的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是酸交替排列的顺序是稳定不变的。稳定不变的。内侧的碱基对的排列内侧的碱基对的排列顺序是千变
8、万化的。顺序是千变万化的。DNA分子的分子的多样性多样性和和特异性特异性就体现在就体现在碱基（对）排列顺碱基（对）排列顺序中。序中。DNA多样性和特异性多样性和特异性1 1）多样性）多样性 同学们尝试两个符号牌同学们尝试两个符号牌A A的排列方式，它们由左向右的排列的排列方式，它们由左向右的排列方式有多少种？方式有多少种？四种：四种：AAAA、BBBB、ABAB、BABA 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有40004000个碱基对，个碱基对，碱基对有：碱基对有：A AT T、T TA A、G GC C、C CG G。请同学们计算。请同学们计算DNADN
9、A分子分子有多少种？有多少种？ 4 种种 4n(n表示碱基对数表示碱基对数)4000 碱基对碱基对排列顺序的千变万化，构成了排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分子分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。2 2）特异性）特异性 每个每个DNADNA分子中的碱基对都有分子中的碱基对都有特定排列顺序特定排列顺序，又构成了每一个又构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。3) 3) 稳定性稳定性1 1 两条脱氧核苷酸长链旋成粗细均匀、螺距相等的规两条脱氧核苷酸长链旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋则双螺旋2 DNA2 DNA分子中的脱氧核糖与磷
10、酸交替排列在外侧，构成分子中的脱氧核糖与磷酸交替排列在外侧，构成基本骨架基本骨架3 DNA3 DNA分子中间位碱基对，碱基之间形成氢键，维持稳分子中间位碱基对，碱基之间形成氢键，维持稳定定4 DNA4 DNA分子之间对应的碱基严格按碱基互补配对原则进分子之间对应的碱基严格按碱基互补配对原则进行配对行配对设设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链。根据碱基互补配对原则可知：则可知：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
11、： A = T A = T ， G = CG = 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+T/G+CA+T/G+C等于其等于其中任何一条链的中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。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=
12、 = =例题例题1 1、某双、某双链链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？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% 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 1 = a= aT T2 2 +C +C2 2A A2 2 +G +G2 2 = 1/a= 1/aA A 1 1+C1+C1T T 1 1 +G +G1 1T T2 2 +G +G2 2
13、A A2 2 +C +C2 2= = 例题例题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，上述比例在其互补链和整个链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 2.5 1 A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A 2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链 双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中中A+TA+T占该链碱基总数的百分比，其中任占该
14、链碱基总数的百分比，其中任何一条链何一条链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 A2 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 2A 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 例题例题3
15、3、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占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上G G占占其所在链碱基总数的百分含量。其所在链碱基总数的百分含量。24%24%（G+CG+C）1 12 2G G1 1 +C +C1 1G G2 2 +C +C2 2= = =A AT=54% G+C=46% T=54% G+C=46% 例题例题 4 4、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，占个，占该区段全部碱基的
16、比例为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(1/2a(1/2b) D.b) D.胞嘧啶为胞嘧啶为b(1/2 b(1/2 a)a)C C 例题例题5 5、分析一个、分析一个DNADNA分子时，发现分子时，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含量的最大值可占此链碱基总含量的最大值可占此链碱基总数的多少？数的多少？40%40% 例题例题6 6、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
17、碱基总数的34%34%，其中一条链上的，其中一条链上的C C占占该链碱基总数的该链碱基总数的28%28%，那么，对应的另一，那么，对应的另一条互补链上的条互补链上的C C占该链碱基总数的比例是占该链碱基总数的比例是多少？多少？38%38%规律概括：1.1.在在DNADNA双链中，任意两个双链中，任意两个不互补不互补碱基之和相等，并为碱基之和相等，并为碱基总数的碱基总数的50%50%。2.2.DNADNA分子的一条链中的分子的一条链中的A+TA+T（或（或G+CG+C）= =另一条链的另一条链的T + T + A A（或（或C+GC+G）3 3、如果一条链中的、如果一条链中的(A+T) / (G
18、+C)=a(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中，则另一条链中的的(A+T) / (G+C)(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a a；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G) / (A+G) / (T+C)=b,(T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b1/b4 4、在、在DNADNA分子中一条链中分子中一条链中A+TA+T的和占该链碱基比率等于的和占该链碱基比率等于另一条链中另一条链中A+TA+T的和占该链碱基比率，还等于双链的和占该链碱基比率，还等于双链DNADNA分子中分子中A+TA+T的和占整个的和占
19、整个DNADNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。 5:5: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, ,其其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占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全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的一条链的一条链(H(H链链) )所所含的碱基中含的碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤, ,问与问与H H链相对应的另链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )( ) 、26%26% 、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A A基础知识简答基础知识简答1 1、沃森和克里克于
20、、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模模型，为合理地解释遗传物质的型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。2 2、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位，组成它的基本单位是是 （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（符号表示为种（符号表示为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种（名称是种（名称是 、 、 、 ）。）。1953 1953 DNADNA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
21、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3 3、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。P PP PP PP PA AC CT TG G1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101 21 23 43 45 65 67 87 89 109 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
22、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黑色黑色- - 白色白色-绿色绿色- - 蓝色蓝色-黄色黄色- - 红色红色-（3 3）小组成员如何分工合作？）小组成员如何分工合作？四、制作四、制作DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型（1 1）不同颜色的配件分别代表）不同颜色的配件分别代表DNADNA中的什么化学中的什么化学 成分？成分？（2 2）各种成分之间如何连接？）各种成分之间如何连接？脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸ATGC讨论：讨论：DNADNA只有四种脱氧核苷酸，它如何能只有四种脱氧核苷酸，它如何能够储存足够量的遗传信息够储存足够量的遗传信息DNADNA是如何维系它的遗传稳定性的
23、是如何维系它的遗传稳定性的? ? 小结小结 DNADNA分子的结构分子的结构化学组成：化学组成：四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子含氮碱基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脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸一分子磷酸一分子磷酸空间结构空间结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构反向平行双螺旋反向平行双螺旋反向平行双螺旋反向平行双螺旋磷酸与脱氧核糖在外磷酸与脱氧核糖在外磷酸与脱氧核糖在外磷酸与脱氧核糖在外碱基互补配对在内碱基互补配对在内碱基互补配对在内碱基互补配对在内碱基之间通过氢键连接碱基之间通过氢键连接碱基之间
24、通过氢键连接碱基之间通过氢键连接分子结构的稳定性、多样性和特异性分子结构的稳定性、多样性和特异性模型构建法：模型构建法：一种科学的认识手段和思维方法一种科学的认识手段和思维方法让我们- 为科学的发展而努力【课堂反馈课堂反馈】1 1下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名的名称。称。 12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对碱基对9. 氢键氢键10. 一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段基础题基础题1、（、（1）胞嘧啶；（）胞嘧啶；（2）腺嘌呤）腺嘌呤 （3）鸟嘌呤）鸟嘌呤 （4）胸腺嘧啶）胸腺嘧啶 （5）脱氧核糖（）脱氧核糖（6）磷酸）磷酸 （7）脱氧核苷酸（）脱氧核苷酸（8）碱基对）碱基对 （9）氢键）氢键 （10）一条脱氧核苷酸链的片段）一条脱氧核苷酸链的片段2、C 3、B拓展题拓展题A+T+C+G; A+T+G+C;A+G T+GT+C A+C恒等；恒等；50%
