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1、DNA分子的结构分子的结构 让学生观察图片让学生观察图片让学生观察图片让学生观察图片, , , ,了解美国军方是了解美国军方是了解美国军方是了解美国军方是如何判断逮捕的人物是真正的萨达姆如何判断逮捕的人物是真正的萨达姆如何判断逮捕的人物是真正的萨达姆如何判断逮捕的人物是真正的萨达姆? ? ? ?v早在早在1919世纪，人们就发现了世纪，人们就发现了DNA的化的化学成分：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磷酸A G C TAGCT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
2、嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类1、19世纪世纪50年代科学界认识到年代科学界认识到DNA 的化学组成。的化学组成。一、一、DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建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 = = 含氮碱基含氮碱基 + + 脱氧核糖脱氧核糖 + + 磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A、T T、G G、C C2、1951年威尔金斯展示了年威尔金斯展示了DNA的的X射线的衍射图射线的衍射图谱，并且获得相关其数据谱
3、，并且获得相关其数据3、沃森和克里克提出、沃森和克里克提出DNA螺旋结构的初步构想。螺旋结构的初步构想。4、1952年查哥夫指出：腺嘌呤年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸的量总是等于胸腺嘧啶腺嘧啶(T)的量（的量（A=T），鸟嘌呤），鸟嘌呤(G)的量总是等的量总是等于胞嘧啶于胞嘧啶(C)的量的量(G=C).5、1953年沃森和年沃森和克里克发表论文克里克发表论文核酸的分子结核酸的分子结构模型脱氧核构模型脱氧核糖核酸的一个结糖核酸的一个结构模型构模型 沃森、克沃森、克里克和英国里克和英国物理学家威物理学家威尔金斯因金斯因发现生命的双生命的双螺旋而荣螺旋而荣获19621962年年诺贝尔生理学
4、或生理学或医学医学奖。左一：左一：威威尔金斯金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森 2、上述资料中涉及到哪些学科的知识、上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？启示？ 主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。学、数学和分子生物学等学科的知识。 涉及的方法主要有：涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；构建模型的方法等等。其中包括数学计算法；构建模型的方法等等。 现代科学技术中许多成果的取得都是
5、多学科交现代科学技术中许多成果的取得都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。生物物理学等。n要善于利用他人的研究成果和经验；要善于利用他人的研究成果和经验；n要善于与他人要善于与他人 交流和沟通，闪光的思想是交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；在交流与撞击中获得的；n研究小组成员在知识背景上最好是互补的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的；n对所从事的研究要有兴趣和激情等。对所从事的研究要有兴趣和激情等。 3、沃森和克
6、里克默契配合，发现、沃森和克里克默契配合，发现DNA双双螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？方式给予你那些启示？DNADNA的结构的结构模式图模式图从图中可见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磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和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
7、氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA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。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA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）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。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的
8、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）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。DNA分子的结构特点分子的结构特点注意：注意：注意：注意：A+T=C+G ?A+T=C+G ?碱碱 基基 互互 补补 配配 对对 原原 则则1.在在在在DNADNA分子中形成分子中形成分子中形成分子中形成 碱基对时，碱基对时，碱基对时，
9、碱基对时，A一定与一定与一定与一定与T配对，配对，配对，配对，G一定与一定与一定与一定与C配对，这种一一对应的关系，称为碱配对，这种一一对应的关系，称为碱配对，这种一一对应的关系，称为碱配对，这种一一对应的关系，称为碱基互补配对原则。基互补配对原则。基互补配对原则。基互补配对原则。2. 2. 碱基对之间的氢键具有固定的数目，碱基对之间的氢键具有固定的数目，碱基对之间的氢键具有固定的数目，碱基对之间的氢键具有固定的数目，A A与与与与T T有有有有两个氢键，两个氢键，两个氢键，两个氢键，C C与与与与GG有三个氢键有三个氢键有三个氢键有三个氢键3. 3. 在双链在双链在双链在双链DNADNA分子
10、中有分子中有分子中有分子中有A=T，C=G，所以，所以，所以，所以 A+G=C+T A+G=C+T 即即即即 嘌呤碱基总数嘌呤碱基总数嘌呤碱基总数嘌呤碱基总数= =嘧啶碱基总数嘧啶碱基总数嘧啶碱基总数嘧啶碱基总数 AAATTTGGGGCCCATC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？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分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。稳定性：稳定性：DNADNA分子的特点：分子的特点：DNADNA分子的两条脱氧核苷酸长
11、链盘分子的两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构；绕成规则的双螺旋结构；DNADNA分子的基本骨架稳定不变，都分子的基本骨架稳定不变，都是脱氧核糖和磷酸交替连接成的结是脱氧核糖和磷酸交替连接成的结构；构；DNADNA分子双螺旋结构的中间为碱基分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基对之间形成氢键，从而维对，碱基对之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。持双螺旋结构的稳定。DNADNA分子的特点：分子的特点：多样性：多样性：一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式就有能的排列方式就有 种。种。特异性：特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同
12、，碱不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。基对的排列顺序肯定不同。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。每种生物的每种生物的DNADNA分子都有特定的碱分子都有特定的碱基排列顺序。基排列顺序。 44000 若某一若某一DNA分子中有分子中有n个碱基对个碱基对，则，则DNA的分子结构有的分子结构有4n种。种。 思考思考研究表明：研究表明：DNA结构的稳结构的稳定性与四种碱基的含量有定性与四种碱基的含量有关：关：G和和C的含量越多，的含量越多，DNA的结构就越稳定。的结构就越稳定。同学们知道是由于什么原因吗？同学们知道是由于什么原因吗？ G与
13、与C形成三个氢键，形成三个氢键，A与与T只形成两只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。个氢键。氢键越多，结合力越强。DNADNA分子的结构分子的结构小结小结化学组成：化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸基本组成单位：四种脱氧核苷酸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磷酸一分子磷酸空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则分子结构的多样性和特异性分子结构的多样性和特异性DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱基的数量关系 ： 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C；
14、A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 (A+C）/（T+G）=1两个非互补碱基之和占碱基总数的两个非互补碱基之和占碱基总数的50%。即即A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%两条链上全部碱基数相等两条链上全部碱基数相等如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则，则另一条链中的另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；如果一条链中的如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一则另一条链中条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b 在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链的和占该链碱基比率等于另一
15、条链中碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链的和占该链碱基比率，还等于双链碱基比率，还等于双链DNA分子中分子中A+T的的和占整个和占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。即：即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总总( A+T)%同理：同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总总( G+C)%【课堂反馈】【课堂反馈】3. 3. 拓展题拓展题你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。中概括出一些规律。 A=T G=C
16、A=T G=C A+G=T+C A+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式： 规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，并为碱基总的，并为碱基总的 。A+GA+G( )=T+GT+G( )=50%A+GA+G T+C T+C =( )( )( )=( )( )( )=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求求A A占多少？占多少？ 例题例题3 3、在、在DNADNA的一个单链中，上的一个单链中，上述比例在其互补链
17、和整个述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分子中分别是多少？分别是多少？例题例题2 2、某双链、某双链DNADNA分子中，一条链分子中，一条链G G占占23%23%，求另一条链中，求另一条链中C C占多少？占多少？2.5 12.5 1 例题例题4 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占该链碱占该链碱基总数的基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上G G占其所在链碱基占其所在链碱基总数的百分含量。总数的百分含量。A AT=54% T=54% G+C=46%G+C
18、=46% 24%24%DNADNA分子中的碱基互补配对原则分子中的碱基互补配对原则的有关计算的有关计算1.1.某某生生物物细细胞胞DNADNA分分子子的的碱碱中中，腺腺嘌嘌呤呤的的分分子子数数占占2222，那那么么，胞胞嘧嘧啶啶的的分分子子数占（数占（ ） A A1111 B B2222 1.1. C C2828 D D4444(C)2、根据碱基互补配对原则，在根据碱基互补配对原则，在AGAG时，双时，双链链DNADNA分子中，下列四个式子中正确的是分子中，下列四个式子中正确的是（ ）(C)3 3、若若DNADNA分分子子的的一一条条链链中中（A+TA+T）/ /（C+GC+G）=a=a，则则
19、其其互互补补链链中中该该比比值为（值为（ ） A A、a Ba B、1/a 1/a C C、1 D1 D、1 11/a1/a4 4、若若DNADNA分子中一条链的碱基摩尔比为分子中一条链的碱基摩尔比为A AC CG GT T1 12 2，则则其其互互补补链链中中嘌嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为 A 5 A 54 B 44 B 43 3 C 3 C 32 D 52 D 52 2(A)（B） 5.某双链某双链DNA分子中，（分子中，（A+T）/（G+C）=1.5 则它的则它的C占全部碱基的：占全部碱基的： A.20% B.25% C. 30% D.35%A.20%6、由、由
20、120个碱基组成的个碱基组成的DNA分子片段，可因碱分子片段，可因碱基对组成和序列的不同，而形成具有不同遗传基对组成和序列的不同，而形成具有不同遗传信息的信息的DNA分子，其种类数最多可达分子，其种类数最多可达 1204 604606 6、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_7 7、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分分子中，胞嘧啶应是子中，胞嘧啶应是_8 8、 DNA DNA分子的一条单链中，分子的一条单链
21、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%9.9.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这个比例关系在整个分子中又是多少少? ?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? ?
22、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: :10.10.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和占全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的一条的一条链链(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链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的部碱基数的 ( ) ( )、26%26% 、24% 24% 、14% 14%
23、 、11%11%A的一条的一条单链中中A AT/GT/GC C，上述比例，上述比例在其互在其互补单链和整个和整个DNADNA分子分子中分中分别是（）是（）AA、和、和BB、和、和1 1CC、和、和D D、和、和1 1解析解析:（A1+T1）/（G1+C1）=（T2+A2）/（C2+G2）C2.2.某某DNADNA分子有两条分子有两条链，分，分别是是a a链和和b b链，(1)(1)已知已知a a链上（上（A AT T）/ /（C CG G），），则b b链和整个和整个DNADNA分子中（分子中（A AT T）/ /（C CG G）分）分别是多少？是多少？(2)(2)已知已知a a链上（上（A
24、AC C）/ /（T TG G），），则b b链和整个和整个DNADNA分子中（分子中（A AC C）/ /（T TG G）分）分别是多少？是多少？答案：答案：x x、x x答案：答案：1/x1/x、1 1【课堂反馈课堂反馈】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的名称。的名称。 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
