资源简介

(共44张PPT)
第2节 DNA的结构
（第一课时）
第三章基因的本质
情景视频-真凶密码
视频中的警察确定真凶密码是什么？
3月28日，第九场发布会上提到，132名遇难者的DNA比对工作已完成，遗骸遗物移交方案和分类移交标准正在逐步完善。
东航MU5735失事
2022年10月29日韩国首尔梨泰院，庆祝万圣节，发生踩踏事件，瞬间发生了惨剧。
韩国首尔警察厅31日表示，警方通过指纹鉴定和DNA信息分析等，已经确认了在此次事故中遇难的154人的身份。
韩国梨泰院踩踏事故
一、DNA双螺旋结构模型的构建
思考
DNA是主要的遗传物质。DNA长啥样子滴呢？
20世纪自然科学最伟大的三个发现
DNA双螺旋结构
量子力学
相对论
一、DNA双螺旋结构模型的构建
01
02
03
一、DNA双螺旋结构模型的构建
雅典奥运会开幕式
中关村DNA雕塑
一、DNA双螺旋结构模型的构建
感受螺旋之美
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，沃森和克里克于《自然》杂志上发布的关于DNA双螺旋结构模型的论文。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1962年，诺贝尔生理学医学奖因此而颁发给相关科学家。
奖章正面
奖章背面
一、DNA双螺旋结构模型的构建
获奖的科学家：
威尔金斯
克里克
沃森
威尔金斯
克里克
沃森
肺炎链球菌体内转化实验
格里菲斯
肺炎链球菌体外转化实验
艾弗里
噬菌体侵染大肠杆菌实验
赫尔希、蔡斯
肺炎链球菌体内转化实验
格里菲斯
肺炎链球菌体外转化实验
艾弗里
噬菌体侵染大肠杆菌实验
赫尔希、蔡斯
卡文迪什实验室
沃森
沃森
克里克
我能帮你理解生物学内容
我能帮你理解晶体学原理
当时，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。
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′
如何
构成
DNA的？
1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。P49
一、DNA双螺旋结构模型的构建
威尔金斯
富兰克林
DNA衍射图谱
（“X”意味着DNA分子是螺旋的）P49
为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人共享了当年的诺贝尔生理与医学奖，获奖理由为发现DNA为双螺旋分子结构。
威尔金斯
克里克
沃森
为什么富兰克林（R.E.Franklin）没有获得诺贝尔学奖？
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
模型一
沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构，你觉得合理吗？为什么？
亲水
疏水
（已知碱基疏水，磷酸基团亲水）
推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
模型一
沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构，你觉得合理吗？为什么？
亲水
疏水
（已知碱基疏水，磷酸基团亲水）
推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
碱基如何配对？
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
模型二
沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋内部，磷酸位于外部的双螺旋结构，但是他们让A与A、T与T、C与C、G与G配对。但是这个结构又被否定了，为什么？
我们先来分析下这四种碱基的化学结构
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
碱基（N）
嘌呤
嘧啶
两个环（更长）
一个环（更短）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
模型二
a.这种结构导致DNA的结构不固定，会导致什么结果？
DNA的结构不稳定
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
发生改变：
b.那应该怎样配对呢？
沃森
克里克
查哥夫(奥地利)
我给你们带来一条重要信息
DNA中，A的量总是等于T的量；G的量总是等于C的量。
太感谢了，我想我知道DNA的结构了！
C
T
T
G
A
C
A
G
模型：
A与T配对
C与G配对
如何连接？
氢键
一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。
直径恒定
C
T
T
G
A
C
A
G
模型：
A与T之间有几个氢键？
C与G之间有几个氢键？
2个氢键
3个氢键
直径恒定
C
T
T
G
A
C
A
G
模型：
a.这是DNA的最终结构吗？
不是，因为它还是平面结构
b.它的立体结构是？
双螺旋
c.变成双螺旋结构后会是怎样的？
平面结构：
C
T
T
G
A
C
A
G
DNA双螺旋结构：
脱氧核苷酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
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：
二、DNA的结构
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
5'
3'
5'
3'
4.DNA的结构特点：
链数
方向
结构
双螺旋结构
反向平行
两条脱氧核苷酸链
一条：5’→3’; 另一条：3’→5’
二、DNA的结构
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
4.DNA的结构特点：
外侧
内侧
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱基对
二、DNA的结构
4.DNA的结构特点：
C
T
T
G
A
C
A
G
碱基对
配对规律
两条链的碱基通过氢键连接配对
碱基互补配对原则：A与T配对；G与C配对
氢键
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。
G C比例越高，DNA的热稳定性越高
二、DNA的结构
　实战训练　
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'
5.DNA的结构特性： 优化设计P49
稳定性
①两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构
②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架
③内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
C
T
T
G
A
C
A
G
二、DNA的结构
5.DNA的结构特性：
①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。
C
T
T
G
A
C
A
G
特异性
二、DNA的结构
5.DNA的结构特性：
①碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
C
T
T
G
A
C
A
G
多样性
问题4:在生物体内，一个最短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DNA分子有多少种？
44000
种类
数目
二、DNA的结构
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
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
两条反向平行的脱氧核苷酸链
氢键关系:
A=T G≡C
课堂小结
（1）DNA是由 条单链按_________方式盘旋成_______结构
反向平行
双螺旋
2
5’
3’
5’
3’
磷酸
和 交替连接，构成基本骨架；
(2) 外侧：
碱基
内侧:
脱氧核糖
(3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 连接形成
，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作
。
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
一、DNA的结构
　实战训练　
下图表示DNA分子结构的片段，下列叙述正确的是（ ）
A．①处为T，④为胸腺嘧啶核糖核苷酸
B．正常情况下，该DNA分子中的嘌呤数与嘧啶数相等
C．该片段中共包含了8个脱氧核苷酸、5种碱基
D．若该DNA分子中A、T碱基对的比例较高，热稳定性较高
　实战训练　
下图为大肠杆菌DNA分子(片段)的结构示意图。下列说法正确的是(　　)
A.两条链反向平行,图中1代表的结构有四种
B.图中2代表脱氧核糖,其中含有四个碳原子
C.图中3为含氮碱基,可代表G或C
D.DNA分子的多样性与图中1、2交替连接有关

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