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(共37张PPT)
第2节 DNA分子的结构
感受螺旋美
新加坡滨海湾双螺旋桥
中关村DNA双螺旋模型《生命》
卡延塔
“最高最拧巴”的大厦
种种的螺旋建筑最初的灵感都来自它“DNA的结构”
温故知新
DNA的化学组成
DNA中文全称是
脱氧核糖核酸
，是
主要遗传物质
。
它的基本组成单位是
脱氧核糖核苷酸
它的组成元素为
。
C、H、O、N、P
。
结构简式
脱氧核糖
含氮碱基
P
含氮碱基的种类
A——腺嘌呤
G——鸟嘌呤
C——胞嘧啶
T——胸腺嘧啶
脱氧核苷酸的种类
脱氧核糖
A
P
脱氧核糖
脱氧核糖
脱氧核糖
G
C
T
P
P
P
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
DNA结构研究竞赛
这四种脱氧核苷酸是怎样连接起来的？DNA的空间结构到底是怎么样的？
上世纪的四五十年代，在欧美科学家中间展开了一场研究竞赛。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
（1）1951年，富兰克林、威尔金斯展示了DNA的X射线衍射图谱，并且获得了相关数据。
威尔金斯
富兰克林
DNA衍射图谱
（2）沃森和克里克的尝试
沃森和克里克根据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱推算出DNA分子呈螺旋结构。并最终构建出如下结构：
A
T
G
C
A
T
G
C
碱基同型配对模型
脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，碱基排列在内部，且同型碱基配对的双链螺旋。
A——A
T——T
G——G
C——C
磷酸二酯键
×
（3）1952年，查哥夫提出：腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量等于胞嘧啶（C）的量。
查哥夫
（4）沃森和克里克的再次构建
A
T
T
G
C
A
C
G
氢键
A——T
C——G
碱基互补配对
（5）1953年，沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》
沃森和克里克改变碱基配对方式之后，用金属材料制作的模型和拍摄的X射线衍射图比较，发现两者完全相同。
（左）沃森 （右）克里克
（6）1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
DNA结构研究竞赛
英国皇家学院
E.Chargaff
美国加州理工大学
威尔金斯
富兰克林
鲍林
英国剑桥大学
沃森
Chargaff法则
克里克
博采众长
兼收并蓄
DNA分子双螺旋结构
DNA分子X射线衍射图
主要用模型构建法研物质结构
二、DNA的结构
（1）外侧：
交替连接
和
——构成
磷酸
脱氧核糖
基本骨架
（“扶手”）
（2）内侧：
两条链上的碱基通过
氢键
连接成碱基对
（“阶梯”）
碱基对
A与T配对；G与C配对
A T/G C
——
——
——
——
——
（3）由两条链按
方式盘绕成
结构
反向平行
双螺旋
“五、四、三、二、一”记忆小规律
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
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
三、DNA的结构特性
1、多样性：
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
在生物体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A——T、T——A、G——C、C——G。计算DNA分子有多少种？
44000种
2、特异性：
碱基对特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
具有规则的双螺旋结构。
3、稳定性：
思考
研究表明: DNA结构的稳定性与四种碱基的含量有关: G和C的含量越多，DNA的 结构就越稳定。
Why？
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。
1.设DNA的一条链为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, C1=G2
则在DNA双链中：
A=T, G=C
因此:
A+G=
A+C=
T+C
T+G
两条链不互补的碱基之和相等
所以：（A+G）/(A+T+G+C)=1/2
规律一：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）
四、有关DNA中的碱基计算
例题一：某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
A=50%-23%=27%
2.
A+T
A+T+C+G
=m%
A1+T1+C1+G1
A1+T1
A2+T2
A2+T2+C2+G2
=m%
=m%
规律二：两条链中互补碱基和两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。
例题二：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%
例题三：从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。
（1）全部碱基中腺嘌呤占多少？
27%
（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基的多少？
26%
3.若（A1+G1)/(T1+C1)=a
则 （A2+G2）/(T2+C2)=
1/a
则(A+G)/（T+C)=
1
例题四：DNA的一条单链中，(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
规律三：在已知链与互补链之间(A+G)/（T+C)互为倒数，在整个DNA分子中(A+G)/（T+C)比值为1
A+T
4.
G+C
= n
A1+T1
A2+T2
G1+C1
G2+C2
= n
= n
规律四：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C
课堂小结
DNA分子的结构
DNA化学组成
基本单位：
种类：
脱氧核苷酸
四种
DNA的双螺旋结构
①
两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成。
②
外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，碱基排列在内侧。
③
DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
DNA分子的特性：
稳定性、多样性、特异性
DNA中的碱基计算规律
规律一：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）。
规律二：两条链中互补碱基和两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。
规律三：在已知链与互补链之间(A+G)/（T+C)互为倒数，在整个DNA分子中(A+G)/（T+C)比值为1。
规律四：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
小试牛刀
1.下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA结构构建方面突出贡献说法中，正确的是（ ）
A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像
B.沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了A与T配对、C与G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、C的量等于G的量
B
【解析】在DNA结构构建方面,威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱;查哥夫发现了A的量等于T的量、C的量等于G的量。沃森和克里克在此基础上提出了DNA的双螺旋结构模型。
2.下图为某核苷酸长链的示意图,下列相关叙述中错误的是(　　)。
A.图中所示为脱氧核苷酸长链
B.2只存在于DNA中
C.3在DNA和RNA中相同
D.5只能在细胞核中找到
【解析】图中核苷酸长链中含有碱基T,可见该图所示为脱氧核苷酸长链,A项正确;由于该图所示为脱氧核苷酸长链,则图中的2是脱氧核糖,脱氧核糖只存在于DNA中,RNA中含有的是核糖,B项正确;图中的3是含氮碱基——胞嘧啶,在DNA和RNA中均含有胞嘧啶,C项正确;图中的5为构成DNA的脱氧核苷酸链,在细胞核中能找到,在线粒体和叶绿体中也能找到,D项错误。
D
3.看图填表
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
磷酸基团
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
氢键
C----G碱基对
脱氧核苷酸单链
①
②
③
④
⑤
DNA指纹技术
人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。
你来猜猜谁是凶手
在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
1号
你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗
作业
1.完成本节课所对应的练习册
2.复习本节课内容，以小组的形式用身边常用的物品：如橡皮泥，硬纸片，铁丝等等环保材料制作DNA双螺旋结构模型，下节课分小组展示
3.预习下一节课内容，完成导学案
谢谢观看

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