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第2节 DNA的结构
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，你知道为什么将它作为高科技的标志吗？
它标志着生物学的研究进入分子的层次，是生物学的发展的第二个智力高峰，具有里程碑式的意义。
问题探讨
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。
DNA的结构
元素组成：
四种碱基：A、T、C、G
C、H、O、N、P
DNA的基本单位：
脱氧核苷酸
碱基
脱氧
核糖
磷酸
一、DNA双螺旋结构模型的构建
探究学习：
阅读课本48、49页“DNA结构模型的构建”内容，梳理DNA结构模型构建的过程。
构建者：
美国生物学家沃森
英国物理学家克里克
A
T
G
C
1
3
5
3
5
1
【构建1】
一条脱氧核苷酸链
1.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。
连接两个脱氧核苷酸之间的键叫什么？
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
富兰克林
2.富兰克林和同事威尔金斯采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。
沃森、克里克推算出DNA分子呈螺旋结构的结论。
沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，碱基位于螺旋的外部，但是这些模型很快就被否定了。
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。
　　3.1952年，奥地利生物化学家查哥夫访问剑桥大学。沃森和克里克从他那得到了一个重要的信息。
沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，构建出新的DNA模型。
　　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。
A
T
G
C
1
3
5
3
5
1
A
T
G
C
1
3
5
3
5
1
【建构2】
两条
脱氧核苷酸链
A
T
G
C
1
3
5
3
5
1
A
T
G
C
1
3
5
3
5
1
反向平行
5′
3′
5′
3′
讨论
1、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？
DNA是由两条链构成的。
这两条链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。
DNA中的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。
P
A
P
A
P
P
DNA的结构
02
（1）DNA由两条单链组成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA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：
A与T配对；
G与C配对。
（碱基互补配对原则）
磷酸二酯键
P
P
P
P
P
P
A
DNA的结构
02
P
A
P
A
P
P
P
P
P
P
P
P
A
5'
3'
O
CH2
H
H
OH
H
H
碱基
H
1'
2'
3'
4'
磷酸基团
5'
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。
DNA的一条单链具有两个末端：
一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5'-端；
另一端有一个羟基，称作3'-端。
5'
3'
5'端
3'端
5、碱基互补配对原则应用
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。
则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
例题1：某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+C1
T1+G1
T2+G2
A2+C2
=
例题2:在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5 ; 1
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
A+T
A+T+G+C
A1+T1+G1+C1
A1+T1
=
=
A2+T2+G2+C2
A2+T2
=
A1+T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
例题3：某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
（G+C）
1
2
G1+C1
G2+C2
=
=
A＋T=54% G+C=46%
一、概念检测
1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。
判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基（ ）
（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。 （ ）
课本P52——练习与应用
?
?
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
课本P52——练习与应用
1
2
3
4
P
P
P
P
G
T
A
C
5
6
7
8
10
9
1 2
3 4
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
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸
链的片段
思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？
2个
3：在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ )
b≤0.5 B. b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a － 1)
C
课本P52——练习与应用

4.一条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
5、DNA的一条单链中A＋T/G＋C＝0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子
中分别是（　　）
A 0.4和0.6　　 B 2.5和1　　　
C 0.4和0.4　　　　D 0.6和1
6、DNA的一条单链中A＋C/G＋T＝0.4，上述比例在其补单链和整个DNA分子中分别是（　　）
A 0.4和0.6　　 B 2.5和1　　　
C 0.4和0.4　　　　D 0.6
A1
T2
T1
C1
G1
G2
C2
A2
DNA中的碱基计算规律
04
7．若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这个链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是(　　)
A．9%　　　　B．27% C．28% D．46%

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