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第三章 基因的本质
第 2 节：DNA的结构
人教版·必修2
2
DNA的结构
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA的结构
制作DNA双螺旋结构模型
相关计算
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗
DNA分子双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。
01
问题探讨
结构 功能
在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切的想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？
又是怎样决定生物性状的？
要解答这些问题先要搞清楚DNA的结构
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
1.建立者：
1953年，沃森和克里克
克里克:
物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。
沃森:
生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。
2.建立过程：
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
A:腺嘌呤
T:胸腺嘧啶
C:胞嘧啶
G:鸟嘌呤
脱氧(核糖)核苷酸
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
A
G
C
T
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
组成DNA的四种脱氧核苷酸
2.建立过程：
资料2：1951年11月，英国物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和他的同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
M.Wilkins
R.E.Franklin
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
沃森和克里克据此推算出DNA呈螺旋结构。
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
双螺旋？三螺旋？
2.建立过程：
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
2.建立过程：
资料3：1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。
查哥夫法则：
在DNA中，腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量；
鸟嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
腺嘌呤（A）
胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
2.建立过程：
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。
①A-T与G-C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。
②能够解释A=T、G=C的数量关系。
③模型与X射线衍射照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。
2.建立过程：
1953年，沃森和克里克撰写的论文在英国《自然》杂志上发表，引起极大的轰动。
1962，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
一、
DNA双螺旋结构模型的构建
请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。
（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别
位于DNA的什么部位呢？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什
么部位？
两条链构成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。
思考 讨论：
（1）DNA是由___条单链组成的，这两条链按______方式盘旋成_______结构反向平行双螺旋两CH2HOHHHHH碱基磷酸5’4’3’2’1’二、DNA的结构5’3’5’3’游离的磷酸基团，称作5′－端一个羟基(—OH)，称作3′－端
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
(2)外侧：
碱基
内侧:
(3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，且A一定与T配对、G一定与C配对，碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
氢键
碱基对
二、DNA的结构
(4) 总结：“54321”
氢键
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
碱基对
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、T、C、G
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
反向平行的脱氧核苷酸链
二、DNA的结构
碱基对的排列顺序的千变万化。
在生物体内，最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算该DNA分子可能有多少种？
4 种
4000
（2）特异性
特定的DNA有特定的碱基对排列顺序。
（3）稳定性
具有规则的双螺旋结构。
（1）多样性
二、DNA的结构
DNA的结构特性：
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
胸腺嘧啶（T）
二、DNA的结构
氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定。
双链DNA分子中，嘌呤数=嘧啶数。即A+G=T+C
三、制作DNA双螺旋结构模型
1、制作原理：
DNA由两条脱氧核苷酸链组成，按反相平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA中的磷酸基团与脱氧核糖交替连接，排列在外侧；碱基依据碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2、制作过程：
脱氧核苷酸模型
核苷酸长链模型
DNA平面结构模型
DNA双螺旋结构模型
三、制作DNA双螺旋结构模型
3、注意事项：
（1）制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时需要
注意各分子的大小及比例。
（2）磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要
准确。
（3）制作两条长链时注意两条链上的碱基总数要一致，
互补碱基之间接口要吻合，且这两条链长度要相等、
方向相反。
四、相关计算
碱基互补配对原则
A与T，G与C配对，
则两个互补的碱基数量相等：A=T，G=C
四、相关计算
相关推论
（1）规律1：
一个DNA双链中，则A+G=T+C
即“嘌呤碱基总数=嘧啶碱基总数”
或“任意两个不互补碱基之和恒等于碱基总数的50%”。
四、相关计算
相关推论
（2）规律2：
DNA双链中，A+T或G+C在全部碱基中所占的比例等于其任意一条单链中A+T或C+G所占比例。
m
m
2m
四、相关计算
相关推论
（3）规律3：
DNA双链中，一条单链的 的值，
与其互补链 的值相等，
也与整个DNA的 的值相等。
“每条单链及双链中，互补碱基和之比均相等”
A1+T1
G1+C1
A+T
G+C
A2+T2
G2+C2
四、相关计算
相关推论
（4）规律4：
“两条单链的不互补碱基和之比互为倒数”
A2+C2
T2+G2
A1+C1
T1+G1
=m
=
m
1
1、DNA分子是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式
盘旋成双螺旋结构。
2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构
成基本骨架；碱基排列在内侧。
3、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对具有一
定的规律：遵循碱基互补配对原则。
4、在DNA双链中，A=T,G=C，且A、T之间形成两个氢键，
G、C之间形成三个氢键。
DNA双螺旋结构的主要特点：
小结

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