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(共26张PPT)
第三章 基因的本质
第2节 DNA的结构
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA的结构
DNA中碱基计算
DNA技术的应用
随堂练习
DNA的结构特点
DNA的结构
目录
DNA双螺旋结构模型的构建
20世纪30年代，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。
磷酸
脱氧
核糖
含N碱基
脱氧(核糖)核苷酸
A
腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧(核糖)核苷酸
C
胞嘧啶脱氧(核糖)核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸
但是，当时人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。后来经过其他科学家的共同努力终于弄清楚了DNA的具体结构
威尔金斯
富兰克林
英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱，富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。为DNA双螺旋结构的发现打下了基础。
DNA双螺旋结构模型的构建
沃森
克里克
沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础，推算出DNA呈双螺旋结构。
随后二人尝试搭建了很多不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。
查哥夫发现：在DNA中，腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量。
沃森克里克得知这一消息后非常兴奋，根据这一消息重新搭建了碱基在内部，脱氧核糖-磷酸骨架在外的双螺旋模型。模型中，A与T配对，C与G配对，；两条链反向平行。
1962年，沃森、克里克、威尔金斯因这一成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
DNA双螺旋结构模型的构建
1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
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。
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？
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
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。
DNA双螺旋结构模型的构建
P49 讨论：
DNA的结构
（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
G、C含量越高，DNA分子越稳定。
P
P
P
P
P
A
G
C
T
T
P
A
P
A
P
C
P
P
G
T
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
DNA的结构
P
P
P
P
P
A
G
C
T
T
P
A
P
A
P
C
P
P
G
T
DNA的结构特点
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
2.特异性：
碱基对的特定排列顺序。
3.稳定性：
1.多样性：
①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性；
③空间结构稳定——规则的双螺旋结构；
A
A
P
P
P
P
P
P
P
P
T
G
C
G
C
T
1．现代刑侦领域中，刑侦人员只需要一滴血或一根头发等样品，就可以通过DNA指纹鉴定来确认身份。这主要是利用了DNA分子的（　　）
A．多样性 B．特异性
C．高效性 D．统一性
B
2．DNA分子的一条单链的碱基序列是5'-GATACC-3′，则互补链的碱基序列是（ ）
A．5'-GGTATC-3' B．5'-GATACC-3’
C．5'-CTTAGG-3' D．5'-CCATAG-3'
A
随堂练习
3．下图为DNA分子片段的平面结构模式图，1~4是组成DNA分子的物质，相关叙述错误的是（ ）
A．图中1是磷酸
B．图中2是脱氧核糖
C．图中3、4构成了碱基对
D．3、4含量高的DNA分子其稳定性相对较弱
D
随堂练习
4．如图是DNA分子结构模式图,请据图回答问题:
图中1是 ;2是 ；3是 ；
4是 ；5是 ；6是 ；
7是 ______________；8是 ；9是 ；
10是____________________________
C
A
G
T
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核糖核苷酸长链
随堂练习
DNA中的碱基计算
DNA分子的总氢键数=
2(A-T碱基对数)+3(G-C碱基对数)
例：
1、若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n
2、若已知A有m个，则氢键数为 ；
3、若已知G有m个，则氢键数为 。
3n-m
2n+m
1.DNA分子的总氢键数的计算
注意：一个双链DNA中，A+T与G+C不一定相等；
若在一个生物体内嘌呤≠嘧啶是什么原因？
含有单链，嘌呤数量一定不等于嘧啶数量吗？
存在单链结构时，可能是嘌呤=嘧啶；也可能是嘌呤≠嘧啶，关系不确定；
若嘌呤≠嘧啶，则必然有单链结构存在；
例：某生物鸟嘌呤：胞嘧啶=3:1，则该生物不可能是（ ）
A.大肠杆菌 B.流感病毒 C.T2噬菌体 D.人体细胞
C
2.嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
或：A+C=T+G 即A+C/T+G=1
DNA中的碱基计算
例：某双链DNA分子中，C占23%，求A占多少？
A=50%–23%=27%
3.双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
例：在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该链碱基总数的24%，则另一条链中的A占该链碱基总数的百分比为（ ）
A、24% B、26% C、28% D、76%
C
DNA中的碱基计算
4.双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
T2+C2
A2+G2
=1/a
例：在DNA的一个单链，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+G1
T1+C1
T2+C2
A2+G2
=
=a
DNA中的碱基计算
DNA指纹技术的应用
下图中怀疑对象中，谁最可能是嫌疑犯？
DNA指纹技术还有哪些用途？
亲子鉴定
研究生物起源
制作DNA双螺旋结构模型
1.准备材料
2.制作脱氧核苷酸模型
3.制作脱氧核苷酸长链模型
4.制作DNA平面结构模型
5.制作DNA立体结构模型
6种不同形状的材料分别代表：磷酸、脱氧核糖、4种碱基
注意核苷酸中磷酸与五碳糖、五碳糖与碱基的化学键的连接
两条链反向平行、碱基互补配对原则
随堂练习
5．一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44％，其中一条链的碱基中，26％是A，20％是C，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比及双链DNA分子中碱基A所占的比例是（ ）
A．28％和22％ 、28% B．30％和24％、28%
C．26％和20％、24% D．30％和24％ 、26%
B
已知DNA分子中，G和C占全部碱基的44%，即C+G=44%，则C=G=22%、A=T=50%-22%=28%．又已知一条链的碱基中，A占26%，C占20%，即A1=26%、C1=20%，根据碱基互补配对原则，A=（A1+A2）÷2，则A2=30%，同理C2=24%。
综上互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比为30％和24％，双链DNA分子中碱基A所占的比例是28%。
随堂练习
6．某一双链DNA分子的碱基中，腺嘌呤数占18%，那么胞嘧啶数应占（　）
A．18% B．32% C．36% D．9%
B
A
已知DNA分子含腺嘌呤的分子数占18%，根据碱基互补配对原则，A=T，则腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占36%，所以胞嘧啶C=G=（1-36%）÷2=32%，
7．若DNA分子的一条链中A+T占该链25%，则该DNA分子中A+T占（ ）
A．25% B．50% C．75% D．无法确定
根据碱基互补配对原则可知，DNA分子的一条链中A+T占该链碱基总数的25%，则该DNA分子中A+T占碱基总数也是25%，
随堂练习
8．一个双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的64.2%，其中一条链的胸腺嘧啶占该链碱基总数的17.8%，则它的互补链中胸腺嘧啶占该链碱基的比例为（ ）
A．18% B．17.8% C．32.2% D．12%
A
在双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A=T、C=G，已知鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的64.2%，该比例在单链中也是如此，即G1+C1=G2+C2=64.2%，则A1+T1=A2+T2=35.8%，已知T1=17.8%，A2=T1，T2=35.8%-A2=35.8%-T1=18%
9．某双链DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤90个。则该DNA片段中含有氢键的数目为（ ）
A．400个 B．510个 C．490个 D．200个
该双链DNA分子片段中有200个碱基对，其中碱基A和T各90个，C和G各110个，碱基对A和T之间含有两个氢键，碱基对C和G含有三个氢键，则该DNA片段中含有氢键的数目为2×90+3×110=510
B
随堂练习
10．已知某DNA分子中，G占全部碱基总数的17%，其中一条链中的A与C分别占该链碱基总数的37%和16%。则在它的互补链中，A与C分别占碱基总数的比例为（ ）
A．37%，16% B．29%，18% C．16．5%，17% D．33%，17%
已知某DNA分子中，G与C配对，则C＝G＝17%，A＝T＝50%﹣17%＝33%。其中一条链中的A与C分别占该链碱基总数的37%和16%，即A1＝37%、C1＝16%，根据碱基互补配对原则，双链DNA分子中，A＝（A1+A2）÷2，计算可得A2＝29%，同理，C＝（C1+C2）÷2，解得C2＝18%
B
11．一个双链DNA分子中，若含有30％胸腺嘧啶（T），则鸟嘌呤（G）的含量是（ ）
A．70％ B．35％ C．30％ D．20％
由于双链DNA分子中A与T配对，G与C配对，因此A总是与T相等，G总是与C相等，又由题意知，T=30%，那么T=A=30%，G=C=（1-30%×2）÷2=20%
D
随堂练习
12．某双链DNA分子中，碱基A的数量占32%，则碱基G占全部碱基的（ ）
A．18% B．16% C．32% D．64%
DNA分子中含有的碱基之间遵循碱基互补配对原则，因而在DNA分子中，嘌呤数（A+G）等于嘧啶数（C+T），且占DNA中碱基总数的50%，若双链DNA分子中，碱基A的数量占32%，则碱基G占全部碱基的50%-32%=18%
13．分析某生物的双链DNA分子，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，又知一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则另一条链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是（　　）
A．17% B．32% C．34% D．50%
已知双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，即A+T=64%，则A=T=32%，C=G=50%﹣32%=18%，又已知一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，即A1=30%，根据碱基互补配对原则，A=(A1+A2)/2，可得A2=34%，则其占整个DNA分子中的比例为34%/2=17%
A
A
随堂练习
14．在一个 DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的30%，则另一条链上，胞嘧啶占该链碱基总数的（　　）
A．21% B．30% C．28% D．48%
由题意知，DNA分子中A+T=42%，根据碱基互补配对原则，DNA分子的每一条单链中均为A+T=42%，DNA分子中一条链C=30%，则G=1-42%-30%=28%，则另一条链上，胞嘧啶占该链碱基总数的28%
15．一个含有100个碱基对的DNA分子片段，其中一条脱氧核苷酸链中的A+T碱基总数为60个，则它的互补链中C+G碱基总数为（　　）
A．120个 B．100个 C．60个 D．40个
一个含有100个碱基对的DNA分子片段，在一条脱氧核苷酸链上含有100个碱基，其中A+T碱基总数为60个，G+C碱基总数为40个，DNA分子的一条单链中（A+T）与（G+C）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值，则它的互补链中C+G碱基总数为40个
C
D
随堂练习
16．某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是（　　）
A
A
B
C
D
17．在“制作DNA双螺旋结构模型”的活动中，制作一个含有20个碱基对的DNA双螺旋结构模型，DNA模型中的一条链中代表G和C的纸片分别有5、7张，该DNA分子模型中代表T的纸片需（　　）
A．6张 B．8张 C．9张 D．12张
B
随堂练习
18．如图为某同学在学习了DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是（ ）
A．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B．乙说：“只有一处错误，就是核糖应改为脱氧核糖”
C．丙说：“至少有三处错误，例如U应改为T”
D．丁说：“如果他画的是RNA双链，则该图应是正确的”
C

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