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(共32张PPT)
DNA的结构
人教版高中生物必修二
第三章第二节
格里菲思
艾弗里
赫尔希/蔡斯
遗传物质是
【温故知新】
肺炎链球菌体内转化实验
肺炎链球菌体外转化实验
噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA
【自主学习】阅读课本P48-49，思考与讨论下列问题：
1、归纳出对DNA双螺旋结构做出贡献的科学家？
2、DNA是由几条链构成的 它具有怎样的立体结构
3、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
4、DNA中的碱基是如何配对的 它们位于DNA的什么部位
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
请说说各位科学家对DNA分子的双螺旋结构模型做出了重要贡献
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
知识回顾1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
1分子脱氧核苷酸 = + + .
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
含氮碱基
磷酸
脱氧
核糖
含氮碱基
1’
2’
3’
4’
5’
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
OH
H
H2O
磷酸二酯键
4种脱氧核苷酸脱水缩合连接而生成DNA长链：
A
P
脱氧
核糖
G
P
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
磷酸二酯键
O
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
资料二：富兰克林和威尔金斯X射线衍射技术给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转 180°后的图谱与未翻转的一模一样。据此推断DNA是由几条链构成？
DNA呈现“X”形
威尔金斯
富兰克林
翻转180°
DNA呈螺旋结构
推断
三螺旋 双螺旋
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
资料3 : 生物学家沃森与物理学者克里克对衍射图谱进行分析，推测DNA呈螺旋型
磷酸基团是亲水的，碱基疏水
推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧
模型一：碱基位于螺旋结构之外
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
没事，再改改我能帮你理解生物学内容
我能帮你理解晶体学原理
模型二 沃森和克里克重新构建：磷酸-脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部的双链螺旋结构，内部相同碱基配对。
这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。
与“DNA直径是固定的，均为2nm”的事实不符
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。
模型二 沃森和克里克重新构建：磷酸-脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部的双链螺旋结构，内部相同碱基配对。
这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。
与“DNA直径是固定的，均为2nm”的事实不符
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
查哥夫（E. Chargaff）
资料2：奥地利著名生物化学家查哥夫发现：腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量(即：A=T)；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(即：G=C)。
沃森和克里克认为：
A和T配对，C和G配对——碱基互补配对原则
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
模型三 沃森和克里克重新构建：DNA的双链的平面结构
两条链反向平行
A与T配对
C与G配对
具相同形状和直径
DNA分子具有恒定的直径
能够解释A、T、G、C的数量关系
2个氢键
3个氢键
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，美国的沃森和英国的克里克撰写的《核酸的分子结构——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。
富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。
左一：威尔金斯；左三：克里克；右二：沃森
威尔金斯、克里克和沃森：
1962年诺贝尔生理学与医学奖
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
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？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
两条
是由脱氧核糖和磷酸组成
碱基通过氢键连接成碱基对，碱基的配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。
讨论
这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
它们排列在DNA的外侧
它们位于DNA的内侧
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？
参考答案：
1、要善于利用他人的研究成果和经验；
2、要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；
3、研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
1．下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的是
A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
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
一 .DNA双螺旋结构模型的构建

对点小练
你能总结出DNA结构的主要特点吗？
二、DNA的结构特点
下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶（C）
鸟嘌呤 (G)
腺嘌呤 (A)
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
１.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
__
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
一 .DNA双螺旋结构模型的构建
二、DNA的结构特点
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
3′
5′
3′
（1）DNA是由 条单链组成的，这两条链按 方式盘旋成
结构。
两
反向平行
双螺旋
一个羟基(-OH)，称作3′－端
游离的磷酸基团，称作5′－端
5′
一条：5’→3’; 另一条：3’→5’
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。
和 交替连接，构成基本骨架；
磷酸二酯键
二、DNA的结构特点
磷酸
(2) 外侧：
碱基
内侧:
脱氧核糖
(3)碱基互补配对原则
氢键
T
C
碱基对
氢键
碱基对
A=T G≡C
氢键
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
碱基对
二、DNA的结构特点
思考：
在生物体内，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？
碱基对的排列顺序的千变万化。
44000种
（2）特异性：
碱基对的特定排列顺序。
（3）稳定性：
具有规则的双螺旋结构。
（1）多样性：
总结：
氢键
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
碱基对
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
二、DNA的结构特点
“五四三二一”
(1)在双链DNA中，一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？DNA分子中磷酸数∶脱氧核苷酸数∶含氮碱基数等于多少？
提示：一个或两个；一个或两个；1∶1∶1。
(2)DNA若进行初步水解和彻底水解，则产物分别是什么？
提示：初步水解的产物是4种脱氧核糖核苷酸；彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(3)现有M、N两个均含有200个碱基的双链DNA分子，其中M分子中共有260个氢键，N分子中含有20个腺嘌呤，那么M分子中有C－G碱基对多少个？这两个DNA分子中哪个结构更稳定？
提示：M分子中有C－G碱基对共60个；N分子结构更稳定。
二、DNA的结构特点
思考
3．经过对某生物体内的核酸成分进行化学分析得知，该生物核酸中，嘌呤碱基所占比例为58%，嘧啶碱基所占比例为42%，由此可以判断
A．此生物体内的核酸一定是DNA
B．该生物一定不含DNA而含RNA
C．若此生物可能只含DNA，但一定有单链的
D．若此生物含DNA，则一定是双链的
二、DNA的结构特点

对点小练
DNA不一定是双链，也可以是单链
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
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，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
请据此完成以下推论：
（1） A1+A2= ； G1+G2 =
即双链中 A＝ ，G＝ ；
A+G= = = = (A+G+T+C）
T2+T1
C2+C1
T
C
T+C
A+C
T+G
规律一：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C=50% 或总数的一半，即（A+G）/（T+C）=1
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
例1：某双链 DNA 分子中，G占23%，求 A 占多少？
因为DNA分子中，A + G = T + C ＝50% 。
所以，A=50%–23%=27%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
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，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
已知在DNA的一条单链中，(A+C)/(T+G)= m，
则另一条互补链中这种比例是 ，这个比例关系在整个DNA分子中是 。
1/m
1
A1+ C1
T1 +G1
= m
T2 + G2
A2 + C2
= 1/m
T1 + G1
A1 + C1
=
因为：A=T，C=G
A+C=T+G,
所以：(A+C)/(T+G)=1
规律2 ：一个双链DNA分子中，两条链中不互补的碱基之和（例如（A+C）/（T+G）） 的比值互为倒数。
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
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，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
如果在DNA的一条单链中(A+T)/(C+G)= n，
则另一条互补链中这种比例是 。这个比例关系在整个DNA分子中是 。
A1+T1
C1+G1
=n
A2 +T2
C2 +G2
A+T
C+G
=
T1+A1
G1+C1
=n
=
A1+A2+
G1+G2
T1+T2
C1+C2+
=
2(A1+T1)
2(C1+G1)
=n
规律3 ：双链DNA分子中（A+T）/（C+G）等于其中任何一条链的（A+T）/（C+G）。即单双链转换公式
n
n
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
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，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
如果整个DNA分子中(A+T)/(A+T+G+C)= n，
则1链中这种比例是 。2链中这种比例是 。
n
n
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
（G+C）
1
2
G1 +C1
G2 +C2
=
=
A+T
A+T+G+C
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
=
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
规律4、双链DNA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。
4．从某生物组织中提取一个DNA进行分析，其中G＋C占全部碱基的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中A占28%，C占24%，则与H链相对应的另一条链中，A、C分别占该链全部碱基的(　　)
A．26%、22%　　　　　　　 B．24%、28%
C．14%、11% D．11%、14%
解析：由G＋C＝46%可知，GH＋CH＝46%，又知CH＝24%，故GH＝46%－24% ＝22%，TH＝1－46%－28%＝26%，则与H链相对应的另一条链中A另＝TH＝26%，C另＝GH＝22%。
A
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
对点小练
碱基计算中的两个看清
(1)看清单双链
(2)看清“个”或“对”
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
1、从某生物组织中提取DNA进行分析，其4种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)，所含的碱基中有28%是腺嘌呤，问与H链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( )
A.42% B.27% C.26% D.14%
C
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
变式练习
2．下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是(　　)
三、拓展—DNA分子中碱基的数量计算
变式练习
C

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