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(共32张PPT)
2023年4月18日北京长峰医院住院部因医院改造施工过程中产生火花，引燃现场可燃涂料的挥发物致使住院部东楼发生火灾。
北京丰台区警方通过DNA信息比对等，已经确认了在此次事故中遇难的29人的身份。
北京长峰医院火灾事故
第2节 DNA的结构
第三章 基因的本质
2.DNA的基本单位：
脱氧核糖核苷酸
1.DNA中文名称：
脱氧核糖核酸
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
磷酸基团
脱氧核糖
含氮碱基
C
胞嘧啶
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
T
胸腺嘧啶
5’
1’
2’
3’
4’
知识回顾
3.每种基本单位由哪些分子构成：
A
P
脱氧
核糖
G
C
T
P
脱氧
核糖
P
脱氧
核糖
P
脱氧
核糖
腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸
鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸
胞嘧啶脱氧(核糖)核苷酸
胸腺嘧啶脱氧(核糖)核苷酸
【1】20世纪30年代，科学界已经认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，但对DNA的空间结构一无所知。
这四种脱氧核苷酸是如何构成长链的呢？
两个脱氧核苷酸缩合反应的过程
科学小提示
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
模型构建一：一条脱氧核糖核苷酸链
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
脱氧核糖
1’
2’
3’
4’
5’
磷酸二酯键
脱氧核糖核苷酸
5’
3’
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
合作
DNA衍射图谱
【2】1951年，在英国皇家学院英国物理化学家富兰克林和他的同事威尔金斯应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
DNA衍射图谱呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
推断
沃森和克里克以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。
沃森和克里克根据DNA衍射图谱，尝试搭建了很多不同的三螺旋结构模型，但是都被否定了。
在三螺旋的结构模型中，他们设想由金属离子的结合力来保持多链分子内部的稳定，但这个模型很快就收到了科学家的质疑，因为这个模型中DNA含水量的理论值与实际测定值不符。
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
5’
3’
模型构建二：另一条脱氧核糖核苷酸链
一条脱氧核糖核苷酸链
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
5’
3’
另一条脱氧核糖核苷酸链
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
两条脱氧核糖核苷酸链是如何排布的呢？
1951年10月，沃森与克里克合力推出了双螺旋的DNA结构，他们把
磷酸排在内侧，含氮碱基排在外侧，当他们邀请威尔金斯和富兰克林前来观看时，被两人评价为“一无是处”。
沃森和克里克
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
P
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
P
P
亲水
疏水
磷酸基团是亲水的，碱基是疏水的
科学小提示
【3】富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA的衍射图谱从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。
富兰克林
A型衍射图谱
B型衍射图谱
吸水后
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
碱基如何配对？
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
模型构建三
这种构造会对DNA的结构有什么影响？
DNA的结构不稳定
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
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，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？
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
两个环（更长）
一个环（更短）
沃森
克里克
查哥夫
我给你们带来一条重要信息
【4】1952年7月,奥地利查哥夫提供了一个关于DNA中碱基数量的关键信息。
查哥夫定律：
A、T数量相等，G、C数量相等
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。
结果发现：A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径。
A
P
C
P
T
P
G
P
A
P
T
P
G
P
A
P
C
P
T
P
如何连接？
2个氢键
3个氢键
C
T
T
G
A
C
A
G
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。
C
T
T
G
A
C
A
G
5’
5’
3’
3’
模型构建四
DNA分子旋转180°后，DNA衍射图谱和之前是一样的。
3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
科学小提示:
C
T
T
G
A
C
A
G
C
T
T
G
A
C
A
G
平面结构：
C
T
T
G
A
C
A
G
DNA双螺旋结构：
【5】1953年4月25日，沃森和克里克在英国《自然》杂志发表题为《核酸的分子结构-脱氧核糖核酸的一个结构模型》。
沃森、克里克和威尔金斯获得1962年诺贝尔生理学与医学奖。
富兰克林于1958年因病去世，无缘诺贝尔奖
二、DNA的结构
二.DNA的结构
两条单链
反向平行
链数：
方向：
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
“链”
磷酸二酯键、氢键
化学键：
3′
5′
5′
3′
二.DNA的结构
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱基对
外侧：
内侧：
3′
5′
5′
3′
“结构”
双螺旋结构
立体结构：
（2个氢键）
碱基
A
T
G
C
（3个氢键）
碱基互补配对原则
三、DNA的结构特性
若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种
DNA分子中碱基对的排列顺序就代表了遗传信息。
DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性）
DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。
每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序。
稳定性：
多样性：
特异性：
限制碱基种类或碱基比例固定或限制某种基因，
其碱基对可能的排列方式
小于4n种
三.DNA的结构特性
（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’
课堂小结
磷酸
和 交替连接，构成基本骨架；
(2)外侧：
碱基对
内侧:
脱氧核糖
(3)
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

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