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DNA的结构
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目 录
Content
DNA的结构
01
02
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA双螺旋结构模型的构建
01
剑桥大学卡文迪什实验室
2．构建人：美国生物学家沃森（J．D.Watson，1928—）和英国物理学家克里克（F.Crick，1916—2004）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．研究方法：构建物理模型
④克里克后来又提出了著名的“中心法则”，奠定了整个分子遗传学的基础，因此被誉为“分子生物学之父”。
3.DNA双螺旋结构发现的历史地位
①20世纪最伟大的三大科学发现：相对论、量子力学、DNA双螺旋结构。
②是生物学史上唯一可以比肩达尔文进化论的重大发现，标志着生物学研究进入了分子层次。
③沃森被誉为“DNA之父”，2012年被美国《时代周刊》杂志评选为美国历史上最具影响力的20大人物之一。
⑤沃森、克里克和威尔金斯因在DNA分子方面的卓越贡献，三人共同分享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
脱氧核糖核苷酸
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
1分子脱氧核苷酸 = + + .
【模型建构一】: 构建四种脱氧核苷酸
碱 基
磷酸
脱氧
核糖
1'
2'
3'
4'
5'
A —腺嘌呤 G —鸟嘌呤 C —胞嘧啶 T —胸腺嘧啶
4.探究活动：重走探索之路
脱氧核苷酸的种类：
腺嘌呤脱氧核苷酸
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
A
脱氧
核糖
磷酸
G
脱氧
核糖
磷酸
脱氧
核糖
磷酸
C
磷酸
脱氧
核糖
T
资料2：1951年,科学界已认识到，DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，且两个脱氧核苷酸通过脱水缩合在脱氧核糖的3'-OH和磷酸之间连接形成酯键。这样磷酸基同时与前后两个羟基形成磷酸二酯键，由磷酸二酯键将脱氧核苷酸连接成链。
【模型建构二】: 构建一条脱氧核苷酸长链
A
脱氧
核糖
磷酸
G
脱氧
核糖
磷酸
脱氧
核糖
C
磷酸
T
脱氧
核糖
磷酸
磷酸二酯键
酯键
资料3.1951年,沃森出席了在意大利举行的生物大分子结构会议，会议上英国著名生物物理学家威尔金斯展示了一张DNA的X射线衍射图谱，沃森和克里克以这张图谱为基础，推算出DNA分子呈螺旋结构。
威尔金斯
早凋的“科学玫瑰”富兰克林
DNA的X射线衍射图
尝试模型1：脱氧核糖和磷酸交替排列在内、碱基排在外。
G
A
T
C
G
C
C
A
T
C
G
C
A
【模型建构三】:
磷酸
亲水
碱基
疏水
资料4：1951年，富兰克林通过提高空气湿度，发现DNA易吸收水分。研究表明，磷酸基团具有亲水性，碱基具有疏水性，而DNA分子在细胞内始终处于水环境中。
尝试模型1
A
T
C
G
A
T
C
G
G
G
A
A
尝试模型2：脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，碱基排在内部，且同型碱基配对:
A与A配对,
T与T配对，
C与C配对,
G与G配对。
【模型建构三】:
违反化学规律,尝试模型2
资料5：1950年，奥地利生物化学家查哥夫应用紫外分光光度法结合纸层析等技术对不同生物细胞中DNA的4种碱基做了定量分析。
不同来源 DNA 4种碱基的比例关系
来源 A: G T:C A:T G: C 嘌呤:嘧啶
牛 1.29 1.43 1.04 1.00 1.1
人 1.56 1.75 1.00 1.00 1.0
母鸡 1.45 1.29 1.06 0.91 0.99
小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99
酵母菌 1.67 1.92 1.03 1.20 1.0
腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）
尝试模型3：脱氧核糖和磷酸交替排列在外，A与T配对，G与C配对。
【模型建构三】:
P
'4
'1
'3
5'
'2
P
4'
1
3
5'
2'
P
P
1'
3'
P
4'
1'
3'
5'
2'
o
P
1'
5'
2'
P
P
4'
3'
5'
3'
5'
3'
尝试模型3
√
A
T
A
T
C
G
G
C
沃森、克里克将他们制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比对证实，发现两者完全相符。
左一：威尔金斯 （生物物理学家）左三：克里克（物理学家） 左五：沃森（生物学家）
DNA的结构
02
要求:4人一组，用所给材料制作一个至少含4对脱氧核苷酸的DNA片段，4人合作完成，限时4分钟。
脱氧核糖
碱基
磷酸
细棒连接脱氧核糖和磷酸
粗棒连接脱氧核糖和碱基
二.学生活动：制作DNA双螺旋结构模型
请收集本列做的模型，把他们拼接成一个更长的DNA片段，并构建出它的双螺旋结构。
5'
5'
3'
3'
DNA分子的结构特性：
1.多样性
2.特异性
3.稳定性
三、DNA分子双螺旋的结构特点
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
（3）两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。A和T配对，C和G配对，A和T之间两个氢键，C和G之间三个氢键。
（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。
１
２
３
４
A
G
C
T
５
６
７
８
９
10
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
１、
２、
３、
４、
５、
６、
７、
８、
９、
１０、
即时训练3：
化学组成单位
双螺旋结构
基本单位——脱氧核苷酸
种类
腺嘌呤脱氧核苷酸 含A
鸟嘌呤脱氧核苷酸 含G
胞嘧啶脱氧核苷酸 含C
胸腺嘧啶脱氧核苷酸 含T
主要特点
碱基互补配对原则：
DNA分子的特性
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，内侧由碱基对组成。
③碱基对由氢键相连接。
多样性、特异性、稳定性
DNA结构
A = T G = C
课堂小结：
END

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