资源简介

(共35张PPT)
第三章 基因的本质
第2节 DNA的结构
结构 功能
在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切的想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？
又是怎样决定生物性状的？
答案就隐藏在DNA的结构中！
问题探讨
1.建立者：
1953年，沃森和克里克
克里克:
物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。
沃森:
生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。
晚年沃森和克里克在双螺旋结构模型前的最后一次合影
一.DNA双螺旋结构模型的构建
一.DNA双螺旋结构模型的构建
2.建立过程：
资料1：20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。
C(胞嘧啶)
G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶)
A(腺嘌呤）
2.建立过程：
一.DNA双螺旋结构模型的构建
P
A
P
T
P
G
P
C
P
A
P
T
P
G
P
C
…
…
对DNA的空间结构一无所知
资料2：1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
M.Wilkins
R.E.Franklin
2.建立过程：
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
一.DNA双螺旋结构模型的构建
如：脱氧核糖和磷酸交替排列在内侧，碱基排在外侧
C
A
T
C
G
C
A
T
C
G
C
A
后来发现磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水，大家有何联想？
沃森和克里克尝试多种不同的双螺旋、三螺旋结构
碱基外侧排列模型
磷酸-脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基在内的双螺旋结构
A
T
C
G
A
T
C
G
G
G
A
A
类比推理
碱基内侧同型配对模型
碱基同型配对，即A与A，T与T，C与C，G与G配对
×
配对违反了化学规律
碱基组成 碱基比例 A G C T A/T G/C (A+G)/(T+C) (A+T)/(G+C)
人 30.9 19.9 19.8 29.4 1.05 1.01 1.03 1.52
鸡 28.8 20.5 21.5 29.2 0.99 0.95 0.97 1.38
海胆 32.8 17.7 17.3 32.1 1.02 1.02 1.02 1.85
酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9 0.95 1.09 1.00 1.79
大肠杆菌 24.7 26 25.7 23.6 1.05 1.01 1.03 0.93
2.建立过程：
一.DNA双螺旋结构模型的构建
资料3：1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。
据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型：脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，碱基在内侧，A和T配对，G和C配对。
据此，你认为DNA的结构该如何修正？
化学家的帮助！
01
沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。
2.建立过程：
沃森和克里克搭建的DNA双螺旋结构模型
①A-T与G-C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。
②能够解释A=T、G=C的数量关系。
③模型与X射线衍射照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。
一.DNA双螺旋结构模型的构建
资料4：富兰克林和威尔金斯给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。
1953年，沃森和克里克撰写的论文 核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型 在英国杂志《自然》上发表，引起极大的轰动。
1962年，沃森、克里克和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。
威尔金斯
克里克
沃森
2.建立过程：
一.DNA双螺旋结构模型的构建
诺贝尔奖
讨论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 的基本骨架是由那些物质组成的？他们分别位于DNA的什么部位？
两条链构成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
DNA 的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧
2.建立过程：
思考 讨论：DNA双螺旋结构模型的构建
一.DNA双螺旋结构模型的构建
（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。碱基配对有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。
讨论2.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？
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。
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；
2.建立过程：
思考 讨论：DNA双螺旋结构模型的构建
一.DNA双螺旋结构模型的构建
讨论3.意义：
①DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。
②是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。
2.建立过程：
思考 讨论：DNA双螺旋结构模型的构建
一.DNA双螺旋结构模型的构建
二.DNA的结构
1.DNA由两条单链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
空间结构
平面结构
二.DNA的结构
2.DNA中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，并且碱基配对具有一定的规律：A一定和T配对，G一定和C配对，碱基之间一一对应的关系称为碱基互补配对原则。
二.DNA的结构
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
二.DNA的结构
3.DNA的结构特性：
碱基对的排列顺序的千变万化。
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？
4 种
4000
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（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方式不变；碱基对的长度和间距固定不变）。
1）多样性：
二.DNA的结构
4.应用：DNA指纹技术
人的遗传信息主要分布于染色体的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。
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
课本P52——练习与应用
1
2
3
4
P
P
P
P
G
T
A
C
5
6
7
8
10
9
1 2
3 4
5 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
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
思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？
2个
1.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
制作DNA平面结构模型：将两条链间的碱基连接。
碱基互补配对原则
A
T
G
C
T
A
C
G
制作脱氧核苷酸链
二.DNA的结构
探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
例1.用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如表所示,下列说法正确的是(　　)
A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对
B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA
卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C
卡片数量 10 10 2 3 3 2
B
二.DNA的结构
探究 实践：制作DNA双螺旋结构模型
三.“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
如果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 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。
则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
规律一：DNA双链中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
规律二：双链DNA分子中，一条单链的（A1+G1)/（T1+C1)的值与另一条互补单链的（A2+G2)/（T2+C2)的值互为倒数。
即：
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+G1
T1+C1
T2+G2
A2+C2
=
2.5 1 ;
“非互补碱基和之比在两条单链中互为倒数，在整个DNA分子中等于1”
例题2、在DNA的一个单链中，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？
三.“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
三.“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
规律三：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
=
=
若2个生物的DNA中碱基数（A+T)/(G+C)值相同，能说明它们是同种生物吗？
0.4 0.4
例题3：若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
规律四：双链DNA分子中，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，且任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。（G+C同理）
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
例题4、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占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
A＋T=54% G+C=46%
(A＋T)%＝(A1＋T1)%＝(A2＋T2)%
练习：
1.若一个DNA分子鸟嘌呤占18%，那么这个DNA分子的腺嘌呤比例是 。
2. 若DNA分子中含有碱基1200个，其中腺嘌呤有280个，那么胞嘧啶的数量有 。
32%
320
3.在一个双链DNA分子中，含有20%的胸腺嘧啶。已知一条链中的胞嘧啶占该链的20%，则另一条链中的胞嘧啶占该链的多少？
4. 如果一个DNA分子的一条链中C的含量为22%，G的含量为16%，那么整个DNA分子中A占多少？
40%
31%
5、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a
个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ )
b≤0.5 B. b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a － 1)
C
解答：C=(a/b-2a)/2
6.下列对双链DNA分子的叙述,不正确的是 (　　)
A.若一条链中G的数目为C的2倍,则另一条链G的数目为C的1/2
B.若一条链中A和T的数目相等,则另一条链A和T 的数目也相等
C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D.若一条链的G∶T=1∶2,另一条链的 C∶A=2∶1
D
7.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（ ）
C
8.从某生物中提取的一个核酸分子，经分析A占a%，G占b%，且a＋b＝50，C占20%，腺嘌呤共有150个，鸟嘌呤共有225个，则该生物一定不是(　　)
A．T2噬菌体 B．酵母菌
C．烟草花叶病毒 D．蓝细菌
A
9.在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n。在碱基A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键。则下列叙述正确的是 (　　)
①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m
②碱基之间的氢键数为(3m/2)-n
③两条链中A+T的数量为2n
④G的数量为m-n
A.①②③④ B.②③④ C.③④ D.①②③
D
⑤根据碱基比例对核酸样品进行判定
是否含
有U
是
否
则含有RNA
为DNA
A+C
T+G
是否=1
是
否
可能是双链DNA可能是单链DNA
则为单链
DNA
三.“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律

展开更多......

收起↑