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(共32张PPT)
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
DNA的双螺旋结构的确立，标志着生物科学的发展进入了分子生物学阶段。在生物学发展中具有里程碑式的意义。
知识回顾
DNA的中文全称： ；
DNA的组成元素： ；
DNA的结构单位： 。
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
脱氧核糖核苷酸
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
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
A
G
C
T
DNA是主要的遗传物质，它的结构是怎样的？
DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。4种脱氧核苷酸分别含有 4种碱基
（1）当时科学界对DNA的认识
A、T、C、G
P
A
P
T
P
G
P
C
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.模型的构建过程
…
P
A
P
T
P
G
P
C
P
G
P
C
磷酸二酯键
沃森与克里克共同分析，推算DNA分子呈 结构。
（2）1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。
螺旋
（3）沃森和克里克尝试搭建双螺旋和三螺旋结构模型。
配对违反了化学规律
×
威尔金斯和富兰克林提供的 ，
尝试建构模型： 、 。
沃森和克里克推算出DNA呈_______结构
失败
DNA衍射图谱
DNA的结构单位 ，
四种脱氧核苷酸
螺旋
双螺旋
三螺旋
（4）1952年，从奥地利生物化学家查哥夫处得知：在DNA中，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。
A=T
G=C
DNA的平面结构
A
T
G
C
A
T
G
C
DNA的立体结构
氢键
重建模型： 。
让A与T配对、G与C配对
重建模型： 。
形成DNA双螺旋结构
验证
让A与T配对、G与C配对
（1）DNA具有恒定的 ，
（2）能解释 ，
（3）制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符
直径
A、T、G、C的数量关系
（5）1953年沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在英国《自然》杂志上。
（6）1962年，沃森、克里克和威尔金斯获诺贝尔奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
1. DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
2. DNA的外侧由哪些物质组成的？
3. DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
思考与讨论
DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸组成。
A与T配对，G与C配对，碱基间通过氢键连接。它们位于DNA的内侧。
DNA是由两条链构成的。它的立体结构为：双螺旋结构。
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中，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碱基A量等于T量、C量等于G量
B
1. DNA的立体结构
双螺旋解开放大
二、DNA的结构
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA平面结构模式图
C
T
T
G
A
C
A
G
5’
5’
3’
3’
磷酸二酯键
1. DNA平面结构
两条链反向平行
H2O
H
H
H
H
DNA的形成过程中有水生成吗？为什么？
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
2. 磷酸、脱氧核糖交替排列在外侧——构成基本骨架；碱基排列在内侧。
A
G
C
T
氢键
A
T
G
C
3. 碱基互补配对原则
碱基对
思考：在一个DNA分子中，哪些碱基比例较高，则该DNA分子就比较稳定？
A与T配对
G与C配对
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。
G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
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，相应的有四种脱氧核苷酸
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
2. 如图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是 (　　)
A. 一条脱氧核苷酸链上相邻的
碱基之间通过氢键相连
B. ④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C. 每个脱氧核糖都连接一个碱基
和两个磷酸
D. ①和②相间排列，构成了DNA
分子的基本骨架
D
3. 有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成成分是(　　)
A. 两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶
B. 两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
C. 三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D. 三个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B
4. 已知A、T之间形成两个氢键，G、C之间形成三个氢键，甲DNA分子中含40%的腺嘌呤，乙DNA分子中含有40%的鸟嘌呤，对这两个DNA分子结构上的稳定性的判断，正确的是(　)
A. 甲强于乙 B. 乙强于甲
C. 甲等于乙 D. 无法判断
B
5. 下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
6
1. 胞嘧啶
2. 腺嘌呤
3. 鸟嘌呤
4. 胸腺嘧啶
5. 脱氧核糖
6. 磷酸
7. 脱氧核苷酸
8. 碱基对
9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段
课本P52
三、DNA分子的结构特性
2. 多样性：碱基数量的不同，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
3. 特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
1. 稳定性：主 链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。
碱基对：严格遵循碱基互补配对原则。
某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：
(1)代表磷酸的球形塑料片几个？
(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？
(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？
(4)可组装出几种该DNA片段模型？
四、制作DNA双螺旋结构模型
20
20
20
410
由DNA分子中碱基互补配对原则：
A=T，G=C
1. 两个不互补配对的碱基比例之和等于50%；
A+G=T+C=50% 或 A+C=T+G=50%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
2. DNA双链中，嘧啶数等于嘌呤数；
五、DNA结构的相关计算
3. 两互补碱基之和的比值在整个DNA分子中和它任何一条单链中均相等；
A+T
G+C
=
A1+T1
G1+C1
=
A2+T2
G2+C2
4. 两个不互补配对碱基之和的比值在整个DNA分子中等于1，在两互补链中互为倒数：
A1+G1
T1+C1
= a
A+G
T+C
= 1
A2+G2
T2+C2
=
a
1
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
A=T，G=C
A+G=T+C=50% 或 A+C=T+G=50%
由DNA分子中碱基互补配对原则：
5. 一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链
中所占的比例之和的一半：
A1单 + A2单
2
A双=
6. 两互补碱基之和的比值（A+T）/（G+C）因DNA或生物种类的不同而不同
规律一：不互补两碱基之和等于碱基总数的 。
规律二：一条单链的　　　 值与其互补链的　　　 值互
为 。
规律三：一条链的　　　值与其互补链的　　　值 ，
与整个ＤＮＡ分子的　　　值 。
A + Ｇ
Ｔ + C
Ｔ + C
A + Ｇ
Ｇ＋Ｃ
Ａ＋Ｔ
Ａ＋Ｔ
Ｇ＋Ｃ
Ｇ＋Ｃ
Ａ＋Ｔ
一半
倒数
相等
相等
1. 某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为 。
2. 一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对
的DNA分子中，胞嘧啶应是 。
3. DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中
G= 。
20%
60个
29%
4. 经测定，青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个，占全部碱基总
数的24%。那么，该DNA片段中C所占比例和数量分别是(　　)
A. 24%，600个 B. 24%，650个
C. 26%，600个 D. 26%，650个
D
化学组成单位
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
主要特点
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
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。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
DNA的结构
DNA双螺旋结构的构建
(碱基互补配对原则)
六、小结
DNA指纹技术
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？

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