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(共20张PPT)
第三章 基因的本质
第二节 DNA的结构
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗
上网查阅有关DNA的信息，收集你感兴趣的资料与同学交流共享。
问题探讨
DNA雕塑
上海“世博和谐塔”
旋转楼梯的灵感
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。
脱氧(核糖)核苷酸
A(腺嘌呤）
T(胸腺嘧啶)
C(胞嘧啶)
G(鸟嘌呤)
一.DNA双螺旋结构模型的构建
资料1：
腺嘌呤脱氧核苷酸
一.DNA双螺旋结构模型的构建
资料2：
1951年，富兰克林和同事威尔金斯采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。
DNA呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
推断
DNA衍射图谱
威尔金斯
富兰克林
但都被否定了，在三螺旋结构模型中, DNA含水量的理论值与实际测定数值不符，很快遭到其他科学家的质疑
根据所掌握的材料，沃森和克里克尝试搭建了很多种不同模型,
资料3：
双螺旋
三螺旋
三螺旋
一.DNA双螺旋结构模型的构建
一.DNA双螺旋结构模型的构建
沃森和克里克从查哥夫那里得知了一条重要信息,在DNA中:
奥地利生物化学家查哥夫
(E.Chargaff, 1905-2002)
资料4：
腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）
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
一.DNA双螺旋结构模型的构建
调整后的DNA模型能够解释A、T、G、C的数量关系。这个模型与拍摄的X射线衍射照片比较时,发现模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。
①碱基安排在双链螺旋内部
②脱氧核糖—磷酸安排外部
③让A与T配对,G与C配对
④DNA两条链的方向相反
DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构。
资料5：
A—T与G—C具有相同的形状和直径,组成的DNA分子有恒定的直径
调整后的DNA模型
结论:
一.DNA双螺旋结构模型的构建
威尔金斯
克里克
沃森
在对DNA结构的探索中,于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家,美国生物学家沃森和英国物理学家克里克：
《DNA双螺旋结构模型》的论文
1953年沃森和克里克于《自然》杂志上发布的关于:
1962年诺贝尔生理学与医学奖
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
它们分别位于DNA的什么部位呢？
(3)DNA中的碱基是如何配对的？
它们位于DNA的什么部位？
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。
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
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。
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.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哪些启示？
要善于利用他人的研究成果和经验；
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；
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。
3.DNA双螺旋结构模型的构建意义
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。
二.DNA的结构
1. DNA双螺旋结构特点
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
G
C
A
T
5
3
5
3
特点1：
DNA是由两条单链组成的，这两条按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
H
碱基
H
H
H
OH
H
CH2
磷酸基团
1
2
3
4
5
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。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条链是从5 -端到3 -端的，另一条单链则是从3 -端到5 -端的。
反向平行
游离
游离
一个双链DNA分子(非环状)有2个游离的磷酸基团。
二.DNA的结构
特点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；
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
G
C
A
T
1. DNA双螺旋结构特点
磷酸二酯键
碱基排列在内侧。
一条链的相邻碱基之间通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。
二.DNA的结构
1. DNA双螺旋结构特点
特点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：
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
G
C
A
T
腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对
鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对
氢键
碱基互补配对原则
G与C含量越多，氢键就越多，DNA结构就越稳定。
2个氢键
3个氢键
（A=T）
（G≡C）
二.DNA的结构
2. DNA分子结构层次
元素组成
C、H、O、N、P
小分子
磷酸
脱氧核糖
碱基
单体
3
H
OH
2
1
4
5
A
T
C
G
脱氧核苷酸（4种）
平面结构
立体结构
3. DNA分子结构特性
n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序
每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序
两条链的磷酸与脱氧核苷酸交替排列的顺序不变，碱基对的配对方式不变
二.DNA的结构
多样性
特异性
稳定性
三.DNA分子中碱基的数量关系
1 链
2 链
A1
T1
C1
G1
T2
A2
G2
C2
A1=T2
T1 = A2
C1 = G2
G1 = C2
①在双链DNA中,
②在双链DNA中,
③即若在一条链中
A+T
G+C
= m,
则在互补链及整个DNA分子中
A+T
G+C
= m。
④若在一条链中
A+G
T+C
= a,
则在互补链中
A+G
T+C
= 1/a,
A+G
T+C
= 1.
A = T ， G = C
A+G=T+C=A+C=T+G=碱基总数的50%
⑤若在一条链中
A+T=n%，
则在互补链中A+T=n%
,在DNA分子中A+T=n%
1.目的要求:
通过制作模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。
2.材料用具:
制作DNA双螺旋结构模型
探究 实践
三.DNA分子中碱基的数量关系
三.DNA分子中碱基的数量关系
①制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时,须注意各分子的大小比例。
②磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。
③制作两条长链时，注意每条链上碱基总数要一致，碱基对间应是互补配对的，两条链方向是相反的。
3.模型设计:
制作DNA双螺旋结构模型
探究 实践
请注意示意图上脱氧核糖碳原子的位置
含氮碱基
磷酸基团
O
脱氧核糖
1’
2’
3’
4’
5’
三.DNA分子中碱基的数量关系
4.学生作品展示
2.3 制作DNA双螺旋结构模型
制作DNA双螺旋结构模型
探究 实践
1.DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？
2.DNA是如何维系它的遗传稳定性的？
3.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？
DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
(1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；
(2)在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。
从碱基互补配对原则出发去思考。
2.3 制作DNA双螺旋结构模型
制作DNA双螺旋结构模型
探究 实践

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