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第三章 基因的本质
第二节dna的结构
问题探讨
坐落在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。
讨论
你知道为什么将它作为高科技的标志吗？
1953年，美国科学家沃森（J．D.Watson）和英国科学家克里克（F.Crick），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型，它标志着生物学的研究进入分子的层次，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
探究历程
威尔金斯
富兰克林
查哥夫
沃森
克里克
DNA双螺旋结构模型的构建
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
1′
2′
4′
5′
3′
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。
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、G、C 4种碱基。
20世纪30年代
1951年
威尔金斯和富兰克林获得了DNA-X射线的衍射图谱。沃森和克里克据此搭建出很多种不同的DNA双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。
查哥夫提出了查哥夫法则：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。（A=T , G=C）
1952年
根据查哥夫的发现，
沃森和克里克重新构建模型：将碱基安排在双螺旋内部，将磷酸-脱氧核糖骨架排在螺旋外部，A与T配对，G与C配对，DNA的两条链的方向是相反的。
1953年
沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构一脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA双螺旋结构模型的构建
资料补充：
1.二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。
2.DNA外部为溶液环境，碱基具有疏水性，磷酸和脱氧核糖具有亲水性。
碱基分布在DNA分子的内部
3.富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。
DNA的两条链是方向相反的
DNA双螺旋结构模型的构建
随后美国的鲍林还进一步完善了他们的DNA双螺旋分子模型，即指出存在于鸟嘌呤和胞嘧啶之间是3个氢键，而不同于腺嘌呤和胸腺嘧啶之间的2个氢键。
1962年，沃森、克里克和威尔金斯因这一研究成果而获诺贝尔生理学或医学奖。
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA分子由两条链构成
两条链中的碱基是排列在内侧，磷酸和脱氧核糖排列在外侧
碱基应该是A配T，G配C
DNA的两条链是反向平行的
DNA双螺旋结构模型的构建
总 结
例：下列关于威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克里克等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法,正确的是 (　　)
A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B.沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了A与T配对、G与C配对的正确关系
D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、G的量等于C的量
B
练 习
练 习
2.1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于
①证明DNA是遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何储存遗传信息
④解释A、T、G、C的数量关系
A.①③ B.②④ C.②③ D.③④
D
DNA的基本知识点的复习
脱氧核苷酸
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，
与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
C、H、O、N、P
1.DNA的基本单位：
3.脱氧核苷酸的组成：
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
2.DNA的元素组成：
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
DNA的基本知识点的复习
4.DNA的水解产物：
初步水解产物：
4种脱氧核苷酸
彻底水解产物：
磷酸、脱氧核糖、4种碱基
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA平面结构模式图
5.DNA双螺旋结构的特点
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫做__ __，与磷酸基团相连的碳叫做______。
5'
DNA的结构
3'
1’-C
5’-C
DNA 的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为_ ___，另一端有一个羟基（-OH），称作 ；
5’-端
3’-端
DNA的两条单链的走向 ____，从双链的一端起始，一条单链是从5’-端到3’-端的，另一条则是从 。
3’-端到5’-端的
相反
5'
3'
5'
3'
磷酸二酯键
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA的结构
外 侧
和 交替连接，构成基本骨架
脱氧核糖
磷酸
内 侧
碱基排列在内侧
C
T
T
G
A
C
A
G
氢键
碱基对
DNA的结构
两条链的碱基通过 连接配对
氢键
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对， 且A一定和T配对、C一定和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系（叫作碱基互补配对原则）。
G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。
——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
(1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按___________方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中的____________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；__________排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过__________连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：_____一定与T配对，______一定与C配对。碱基之间的这种一 一对应的关系，叫作____________________原则。
反向平行
脱氧核糖和磷酸
碱基
氢键
A
G
碱基互补配对
DNA双螺旋结构的主要特点
DNA的结构
归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
五种元素：
四种碱基：
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
C、H、O、N、P
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
规则的双螺旋结构
练 习
3.一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3',那么它的互补链的序列是
A.5'-CTATGG-3' B.5'-GATACC-3'
C.5'-GGTATC-3' D.5'-CCATAG-3'
C
4.下面对DNA结构的叙述,错误的是(　　)。
A.DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧
B.DNA中的两条链反向平行
C.DNA中的氢键数目和碱基数目一定相等
D.DNA中在两条链的5'-端具有2个游离的磷酸基团
练 习
C
6.DNA的结构特性：
DNA的结构
特异性
每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有多少种？
多样性
6.DNA的结构特性：
DNA的结构
因为DNA的碱基对的数量不同、排列顺序是千变万化的，故能够储存足够量的遗传信息。（P51实践1）
在生物体内，一个DNA分子大约有4000个碱基对，请同学们计算DNA分子有多少种？
DNA的碱基对的数量不同、排列顺序是千变万化的
44000
种类
数目
6.DNA的结构特性：
DNA的结构
稳定性
脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定，内侧碱基对配对稳定，DNA空间结构稳定。（P51实践2）
内部碱基对稳定—通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则；
空间结构稳定—规则的双螺旋结构；
外部稳定的基本骨架—磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
1、判断
(1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G(　　)
(2)DNA分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成(　　)
(3)DNA分子中的碱基一定存在如下数量关系：C＝T，A＝G(　　)
(4)DNA单链中的A与T的数量一定相等(　　)
(5)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(　　)
(6)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(　　)
(7)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的(　　)
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练 习

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