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(共29张PPT)
第2节 DNA的结构
第三章 基因的本质
1、中文名称：
2、元素组成：
3、基本单位的名称：
4、基本单位的3个组成部分：
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）
DNA相关知识的回顾：
A
G
C
T
3’
5’
4’
2’
1’
腺嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
脱氧核苷酸的种类
A
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
T
G
5、DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链
脱氧核苷酸之间的连接方式：
P
脱氧核糖
含氮碱基
P
脱氧核糖
含氮碱基
磷酸二酯键
5′
3′
1′
2′
1′
2′
3′
4′
A
A
C
A
1. 主要建立者：
1953年 沃森和克里克
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
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。
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射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
M.Wilkins
R.E.Franklin
“X”形意味着DNA分子是呈螺旋的，提供了决定性的实验依据。
2.构建过程：
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.构建历程
【资料一】富兰克林通过严密的计算判断出DNA具有2条螺旋。并且发现将样品翻转180°后衍射图谱不变。
特点一：双螺旋，两条链反向平行
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2.构建历程
23岁的美国生物学者沃森和35岁的英国物理学者克里克对DNA衍射图谱的有关数据进行分析。
弗朗西斯·克里克
詹姆斯·沃森
DNA分子呈螺旋结构
数据分析
生物理解
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2.构建历程
【资料二】含氮碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性，而细胞内DNA所处环境富含水分。
特点二：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2.构建历程
【资料四】1952年，奥地利生物化学家查戈夫研究多种生物DNA各种碱基所占比例，总结出如下表格：
特点四：A与T配对，C与G配对
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2.构建历程
C
T
T
G
A
C
A
G
A与T配对
C与G配对
如何连接？
氢键
直径恒定
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2.构建历程
A与T之间有几个氢键？
C与G之间有几个氢键？
2个氢键
3个氢键
C
T
T
G
A
C
A
G
直径恒定
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2.构建历程
C
T
T
G
A
C
A
G
直径恒定
DNA双螺旋结构：
一、DNA双螺旋结构模型的构建
威尔金斯
克里克
沃森
1962年诺贝尔生理学与医学奖
富兰克林于1958年因病去世，无缘诺贝尔奖
5’
3’
5’
3’
(1)DNA是由 条
组成的，这两条链按 方式盘旋成 结构。
二、DNA分子的双螺旋结构
两
脱氧核苷酸单链
反向平行
双螺旋
(2)DNA中的 和 交替连接，排列在外侧，构成 。
排列在内侧。
脱氧核糖
磷酸
基本骨架
碱基
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
二、DNA分子的双螺旋结构
碱基对
碱基对
氢键
A
T
G
C
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做
碱基互补配对原则
二、DNA的结构
1.DNA结构的主要特点
两条脱氧核苷酸单链
反向平行
双螺旋结构
链数：
方向：
结构：
3′
5′
5′
3′
总结
二、DNA的结构
1.DNA结构的主要特点
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱基通过氢键连接成碱基对
外侧：
内侧：
碱基互补配对原则：
3′
5′
5′
3′
氢键
A
T
G
C
总结
三、DNA的特性
1.稳定性
⑴空间结构稳定：两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
⑵外侧稳定：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架；
⑶内侧稳定：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，
遵循碱基互补配对原则。
注意：G、C碱基对比例越大，结构越稳定,更耐高温
三、DNA的特性
2.多样性
（1）一个最短的DNA分子也有1000个碱基对，可能的排列方式有多少种
41000
4n(n表示碱基对数)
脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
三、DNA的特性
3.特异性
每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
（2）既然DNA中碱基对的排列顺序可以多种多样，那DNA分子中碱基对的随机排列能否代表你的遗传信息？
两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。
下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。
P
P
P
P
A
C
T
G
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
脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸长链的片段
1、某DNA片段含腺嘌呤35个、胞嘧啶55个，则该DNA片段共含有碱基数是 （ ）
A．120 B．140 C．160 D．180
2．下列有关DNA双螺旋结构主链特征的表述中哪一项是错误的？（ ）
A．由脱氧核苷酸与磷酸交互排列而成
B．两条主链方向相反但保持平行
C．两条主链按一定的规则盘绕成双螺旋
D．排列在双螺旋的外侧且极为稳定
D
A
3、决定DNA遗传特异性的是
A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列顺序
B.嘌呤总数与嘧啶总数
C.碱基互补配对原则
D.碱基对特定的排列顺序
D
拓展：双链DNA碱基数目的相关计算规律
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1
请据此完成以下推论：
1. A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。
即：双链中A＝___，G＝___，
A＋G＝______＝______＝______＝__________________。
T1＋T2
C1＋C2
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
1/2(A＋G＋T＋C)
规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
A 腺嘌呤；T 胸腺嘧啶
G 鸟嘌呤；C 胞嘧啶
三、DNA的相关计算
拓展：双链DNA碱基数目的相关计算规律
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
2. A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。
A2＋T2
G2＋C2
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
=
A1+T1
N1
A2+T2
=
N2
A+T
N
=
C1+G1
N1
C2+G2
=
N2
C+G
N
A 腺嘌呤；T 胸腺嘧啶
G 鸟嘌呤；C 胞嘧啶
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
三、DNA的相关计算
拓展：双链DNA碱基数目的相关计算规律
N1
N2
N
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
即两者的关系是_____________。
3.若 ，则 =
T1+G1
= m
A1+C1
T2+G2
A2+C2
m
1
互为倒数
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
A 腺嘌呤；T 胸腺嘧啶
G 鸟嘌呤；C 胞嘧啶
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
三、DNA的相关计算
四、DNA分子中有关碱基数量的计算
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_____
1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
20%
60个
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？
0.4 0.4
4.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？
2.5 1
课堂检测
1.某DNA片段的一条单链的核苷酸顺序为：5’-ATGCCTGA-3’，则其互补链的序列为( )
A.5’-ATGCCTGA-3’ B.5’-TCAGGCAT-3’
C.5’-TACGGACT-3’ D.5’-UCAGGCAU-3’
B
2.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）
A.b≦0.5 B.b≧0.5 C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个
C

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