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1、DNA分子的结构分子的结构一、一、DNADNA模型建构模型建构资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是分子的基本单位是_。一、一、DNADNA模型建构模型建构资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是分子的基本单位是_。脱氧核苷酸脱氧核苷酸1分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸 =_+_ +_.一、一、DNADNA模型建构模型建构资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是分子的基本单位是_。脱氧核苷酸脱氧核苷酸1分子脱氧核苷酸分子脱氧
2、核苷酸 =_+_ +_.一、一、DNADNA模型建构模型建构资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是分子的基本单位是_。脱氧核苷酸脱氧核苷酸1 1分子磷酸分子磷酸1 1分子脱氧核糖分子脱氧核糖1 1分子含氮碱基分子含氮碱基代表磷酸代表磷酸 代表脱氧核糖代表脱氧核糖 代表代表4 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 碱碱 基基 脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 【模型建构模型建构1】: 脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA的基本单位：脱氧核苷酸的基本单位：脱氧核苷酸含含N碱基碱基磷磷 酸酸 脱氧核糖脱氧核糖鸟嘌呤脱氧核苷鸟
3、嘌呤脱氧核苷酸酸 胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷酸酸 腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 AGCT四种四种脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA分子结构研究竞赛分子结构研究竞赛英国皇家学院英国皇家学院美国加州理工大学美国加州理工大学英国剑桥大学英国剑桥大学威威尔尔金金斯斯富富兰兰克克林林 沃沃 森森 克克 里里 克克主要用模型主要用模型建构法研究建构法研究物质结构物质结构 主要用主要用X射射线衍射来研线衍射来研究究DNA结构结构DNA分子分子X射线衍射图射线衍射图发现化学键发现化学键的本质的本质,发现发现蛋白质蛋白质a螺旋螺旋 DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构 兼兼 收
4、收 并并 蓄蓄博博 采采 众众 长长 鲍鲍 林林 1954年诺贝年诺贝尔奖获得者尔奖获得者沃森沃森DNA之父之父在在生生命命的的旋旋梯梯上上沃森（左）和克里克（右）沃森（左）和克里克（右）X衍射技术是用衍射技术是用X光透过物光透过物质的结晶体，使其在照片质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。推测晶体的分子排列。19511951年威尔金斯和富兰克林展示了一张年威尔金斯和富兰克林展示了一张DNADNA的的X X射线射线衍射图衍射图沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从沃森看到这张图时激动得话
5、也说不出来，他的心怦怦直跳，从图上他断定图上他断定DNA的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制作一个作一个DNA模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家鲍林研究蛋白质鲍林研究蛋白质结构的结构的模型构建法模型构建法，用纸和铁丝制作模型。用纸和铁丝制作模型。你第一眼看到此图认为你第一眼看到此图认为DNA应该是怎样的结构？应该是怎样的结构？模型构建法 就是搭建模型,也就是拼凑。就像小孩摆积木一样，在实验室里，用一些圆球木棍等来构建分
6、子结构模型。 这种方法在科学上发挥着重要的作用。二十世纪的四大发现：宇观世界的宇宙大爆炸模型、宏观世界的大地构造板块模型、微观世界的物质结构夸克模型和DNA分子的双螺旋结构模型都是通过模型构建法得到的 。脱氧核糖脱氧核糖和磷酸交和磷酸交替排列在替排列在内内碱基排在碱基排在外外 GATCGCCATCGCA脱氧核糖和脱氧核糖和磷酸交替排磷酸交替排列在外侧，列在外侧，碱基排在内碱基排在内部部,且同型碱且同型碱基配对基配对A与与A配对配对,T与与T配对，配对，C与与C配对配对,G与与G配对配对.ATCGATCGGGAA碱碱基基同同型型配配对对模模型型1952年，奥地利的著名生物化学家年，奥地利的著名生
7、物化学家查哥夫查哥夫访问了剑访问了剑桥大学，沃森和克里克从他那里得到一个重要的信桥大学，沃森和克里克从他那里得到一个重要的信息。腺息。腺嘌呤（嘌呤（A）的量总是等于）的量总是等于胸腺胸腺嘧啶（嘧啶（T）的量）的量。鸟嘌呤（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。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GC 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸TAATCGATGC碱碱基基互互补补配配对对模模型型DNADNA 分分分分 子子子子 的的的的 立立立立 体体体体 结结结结 构构构构DNA分子模型是否与分子模型是否与
8、DNA的的X射线衍射图相符射线衍射图相符用金属制作用金属制作DNA分子模型与分子模型与DNA衍射衍射图对照，发现两者完全相符图对照，发现两者完全相符怎么验证沃森和克里克提出的双螺旋结构是怎么验证沃森和克里克提出的双螺旋结构是否正确？否正确？DNA分子的特性分子的特性1）多）多样性：碱基性：碱基对的排列的排列顺序的千序的千变万化，构成了万化，构成了DNA分子的多分子的多样性。性。 在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请同学们计算DNA分子有多少种？4 种40002）特异性：碱基）特异性：碱基对的特定排列的特定排列顺序，又构成了每一序，又构成了每一 个个DNA分子的特异性分子的
9、特异性.碱基对的排列顺序就代表了遗传信息DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。3) 稳定性稳定性DNA分子中在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接排列不变，内侧碱基互补配对原则不变。你知道为什么通过你知道为什么通过DNA鉴定可以确定人的身份吗鉴定可以确定人的身份吗? 1953年，年，沃森和克沃森和克里克撰写的论文里克撰写的论文核酸的分子结构核酸的分子结构-的一种可能的一种可能结构结构在自然杂志在自然杂志上刊载，引起了极上刊载，引起了极大的轰动。这篇文大的轰动。这篇文章被认为是章被认为是“生物生物学的一个标志，开学的一个标志，开创了新的时代创了新的时代” 。 1962年年
10、 威尔金斯威尔金斯 沃森沃森和克里克获诺贝尔奖和克里克获诺贝尔奖早凋的早凋的“科学玫瑰科学玫瑰” 富兰克林富兰克林（ R.E.Franklin） 她在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到 晶体照片，推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。 但但“科学玫瑰科学玫瑰”没等到没等到分享荣耀，在研究成果被分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。承认之前就已凋谢。(英，英，R.E.Franklin, 19201958）1、在发现、在发现DNA结构的过程中涉及哪些学科的知识与方法结构的过程中涉及哪些学科的知识与方法? 物理、化学、数学等物理、化学、数学等2、通过、通过DNA结构发现过程
11、的学习，你学到哪些科学精神结构发现过程的学习，你学到哪些科学精神? 敢想敢做，谦虚勤奋，团结合作，持之以恒敢想敢做，谦虚勤奋，团结合作，持之以恒1. 1.两条长链两条长链反向平行反向平行2. 2.脱氧核糖与磷酸交替脱氧核糖与磷酸交替排列，成为排列，成为DNADNA分子的分子的基本骨架基本骨架。3.3.利用利用氢键氢键连接成碱基连接成碱基对，对，A=T C=G A=T C=G 碱基之间碱基之间的这种一一对应的关系的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则叫做碱基互补配对原则ACAGTCATTGAATDNA分子的结构：分子的结构：DNA分子的结构小结一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构
12、模型的构建 二、二、DNADNA分子的结构分子的结构 两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外 侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 碱基互补配对原则 A AT T、G GC C 1 1、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，2 2、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 、 、 、 。基础知识
13、简答基础知识简答1953 1953 DNADNA双螺旋双螺旋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含氮碱基含氮碱基脱氧核糖脱氧核糖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腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸1 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双链双链DNA分子中：分子中
14、：( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1规律总结：规律总结：A=T， G=C A+G=T+C=A+C=T+G= 50%两个互补碱基相等两个互补碱基相等两个互补碱基相等两个互补碱基相等任意两个不互补碱基之和任意两个不互补碱基之和恒等恒等且各占且各占DNA总碱基数的总碱基数的50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 A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链 A+G T+C+A+G= 50%= 50%= = T+C T+C+A+G巩固提高巩固提高1. 已知一段双链已知一段双链DNA有有100
15、个碱基对，其中个碱基对，其中腺嘌呤有腺嘌呤有60个个,请问鸟嘌呤的数量是请问鸟嘌呤的数量是_，(A+G):(T+C)的值是的值是_。A+A+T+T+C+C+G=200 G=200 A=A=T T C=C=GG100100401=1=1A+A+G=G=G=40G=40A+A+C CT+GT+G双链双链DNA中中A+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+C。A A1 1+T1 +T1 G 1 1+C1 1 =n A 2 +T 2 G 2 +C 2 = nA+TG+C= nA 1 1T 2T 1 1A2G 1 1C 2C 1 1G 2DNADNA双链双链双链双链在在DNA分子
16、一条链中分子一条链中A+T的和占该链碱的和占该链碱基比率等于另一条链中基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱的和占该链碱基比率，还等于双链基比率，还等于双链DNA分子中分子中A+T的和的和占整个占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。A+TA+T+G+CA 2 +T 2 +G 2 +C2A 2 +T 2=A 1 +T 1 +G 1 +C1A 1 +T 1=（A A 1 +T +T 1）%=（A A 2 +T +T 2）%=（A+TA+T）% %3 3、某双链、某双链DNADNA片段中，片段中，A A占占23%23%，其中一条链，其中一条链中的中的C C占该单链的占该单链的24%24%，问另
17、一条链中的，问另一条链中的C C占多占多少？少？30%（A A 1 +T +T 1）%=（A A 2 +T +T 2）%=（A+TA+T）% %=46%(C 1+G 1)%=54%C1=24%C1=24% G 1=30%G 1=30%C 2=30%C 2=30%两条链中两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数比值的倒数.1nA 2+G 2T 2 +C2=T 1 +C 1=nA1+G 1不同生物的不同生物的DNADNA分子中，其互补配对的碱基之和分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种
18、生物的比值不同，代表了每种生物DNADNA分子的分子的特异性特异性。 u（A+C）：（：（T+G）=1不能反映种间差异。不能反映种间差异。u（A+T）：（）：（C+G）不同生物一般不同，）不同生物一般不同， 反映种间差异。反映种间差异。T +C =1 A+G 4 4、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，上述比例在其互补链和整个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？5 5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，上述比，上述比例在其互补链和整个例在其互补链和
19、整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 12.5 10.4 0.4 0.40.4 对对一一个个DNA进进行行分分析析，其其中中鸟鸟嘌嘌呤呤与与胞胞嘧嘧啶啶之之和和占占全全部部碱碱基基数数的的46，又又知知该该DNA分分子子的的一一条条链链（1链链）所所含含的的碱碱基基中中28是是腺腺嘌嘌呤呤，24是是胞胞嘧嘧啶啶，则则与与1链链相相对对应应的的2链链中中，腺腺嘌嘌呤呤、胞胞嘧嘧啶啶分分别别占该链碱基数的（占该链碱基数的（ ） A26、22 B24、28 C14、11 D11、14A A书籍就像一盏神灯，书籍就像一盏神灯，它照亮人们最遥远、最黯淡的生活道路它照亮人们最遥远、最黯淡的生活道路 乌皮特乌皮特
