资源简介

(共44张PPT)
第2节
DNA的结构
以DNA双螺旋结构进行衍生设计
瑞典马尔默旋转塔 高190米/54层
巴拿马螺丝塔 高243米
莫斯科进化大厦 高度255米
沙特吉达钻石塔
高432米
北京中关村的“生命”雕塑
“生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。更多以DNA结构进行设计的建筑都成为了当地的地标性建筑。然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。
任务一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.知识回顾：DNA分子的化学组成
DNA中文全称
DNA的基本单位
脱氧（核糖）核苷酸
脱氧核糖核酸
基本单位的组成
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
DNA的基本组成元素？
C、H、O、N、P
A
T
G
C
腺嘌呤
胸腺嘧啶
胞嘧啶
鸟嘌呤
4种
脱氧核苷酸种类？
o
1’
2’
3’
4’
5’
脱氧
核糖
A
C
T
腺嘌呤脱氧核苷酸
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
G
脱氧核苷酸的种类（4种）
基本元素组成：
基本组成单位：
DNA分子的组成层次
脱氧核苷酸链
DNA分子
聚合
C、H、O、N、P
4种脱氧核苷酸
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
主要分布于细胞核
少量分布于线粒体、叶绿体中
盘旋
01
DNA双螺旋结构模型的构建
一.DNA双螺旋结构模型的构建
1. 主要建立者：
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。
资料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
含氮碱基
脱氧
核糖
磷酸
课本P48
回顾：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
当时，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。
如何构成DNA的？
DNA呈现“X”形
威尔金斯
富兰克林
翻转180°
DNA呈螺旋结构
推断
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。
2.建立过程：
搭建的多种模型
都被否定
沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。他们先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型 ，均被否定。
翻转180°
三螺旋 双螺旋
2.建立过程：
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。
查哥夫（E. Chargaff）
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
2.建立过程：
2.建立过程：
沃森和克里克尝构建了将碱基安排在双螺旋的内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。
A
P
G
P
C
P
T
P
T
P
C
P
G
P
A
P
富兰克林发现，将DNA晶体翻180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。
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。
2.建立过程：
DNA双螺旋结构模型
【模型建构】
物理模型
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
1962年诺贝尔生理学与医学奖
2．DNA双螺旋结构模型的构建过程
《教材》P48—49
脱氧核苷酸
DNA衍射图谱
T
C
外部
骨架
相同碱基
A=T，G=C
02
DNA的结构
平面结构
空间结构/立体结构
A
P
G
P
C
P
T
P
T
P
C
P
G
P
A
P
一.DNA双螺旋结构模型的构建
对DNA结构特点，从三个关键词来分析：
两条单链
反向平行
链 数：
方 向：
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
3′
5′
5′
3′
二、DNA的结构
DNA的一条单链具有两个末端，磷酸基团端称作5’-端。羟基(-OH)端称作3’-端。
双螺旋结构
结 构：
2.互补链中相邻碱基通过 相连。
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱 基
外 侧：
内 侧：
二、DNA的结构
3′
5′
5′
3′
1.DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过
“ ”相连。
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
氢键
配 对：
（3个氢键）
氢键
G
C
A
T
（2个氢键）
碱基互补配对原则
连接核苷酸的化学键：
3',5'-磷酸二酯键
二、DNA的结构
3′
5′
5′
3′
G与C越多，氢键越多，DNA的热稳定性越大
两条单链
反向平行
双螺旋结构
链 数：
方 向：
空间结构：
3′
5′
3′
5′
碱基互补配对形成氢键
G
C
A
T
核苷酸之间连接的化学键
3',5'-磷酸二酯键
脱氧核糖和磷酸交替
连接构成基本骨架
外 侧：
碱基
内 侧：
DNA的组成和结构可用五四三二一表示
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸
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长链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
DNA双螺旋结构的热考点
DNA双螺旋结构的热考点
笔记
①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。
一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。
②特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基
排列顺序
③稳定性：(即结构的稳定性）
DNA中的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的原则不变。
注意：G、C碱基对比例越大，结构越稳定
n个碱基对的DNA分子有4n种
三、DNA结构的特性
5′ －A－A－C－C－G－G－A－T－ 3′
－T
1.如果下面表示双链DNA一条单链的某片段，试写出与之互补配对的另一条单链片段。
练一练：
－T
－G
－G
－C
－C
－T
－A－
5′
3′
C
2.下图是DNA的结构模式图，请字写出图中标号的名称
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.胸腺嘧啶脱氧
核苷酸
8. 碱基对
9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段
一个线性DNA分子中含有 个游离的磷酸基团？
2
【思考】
①每个磷酸上都连着两个脱氧核糖吗？
一个环状DNA分子中含有 个游离的磷酸基团？
0
②每个脱氧核糖上都连着两个磷酸吗？
【思考】③两种连接
两条单链之间的碱基如何相连？
DNA同一条单链上相邻的两碱基是怎么相连的？
氢键
脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
【例】6．在DNA的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的 (　 　)
A．氢键　　　　　　　
B．脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
C．肽键
D．磷酸—脱氧核糖—磷酸
B
★DNA分子双螺旋结构的主要特点
立体结构双螺旋
糖酸成链两相间
碱基配对靠氢键
A—T，G—C必相连
任务三、碱基互补配对原则的应用
——有关碱基数及比例的计算
1.在一个双链DNA分子中，碱基个数：
即：嘌呤碱基总数 = 嘧啶碱基总数
①则：A+G = T+C
A=T 、 G=C
②（A+G）/（A+G+T+C）
=（T+C）/（A+G+T+C）
=？
1/2
③（A+G）/（T+C）
=（T+G）/（A+C）
=（T+C）/（A+G）
=？
【规律概括】：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的 。
相等
一半
④在某双链DNA分子的碱基中，腺嘌呤A分子数占20%，则T占 ，G 占 ，C 占 。
20%
30%
30%
1
2.若在DNA的一条链中
（A+G）/（T+C）= a ，
则其互补链中（A+G）/（T+C）=
整个DNA分子中（A+G）/（T+C）=
1/a
1
【总结】不互补配对的两碱基之和的比值在两条单链中 。
互为倒数
3.若在DNA的一条链中
（A+T）/（C+G）= b ，
则其互补链中（A+T）/（C+G）=？
整个DNA分子中（A+T）/（C+G）=？
b
b
【总结】互补配对的两碱基之和的比值在两条单链和在整个DNA分子中比值 。
相等
【例①】若DNA的一条链中（A+T）占40%，
则其互补链中（A+T）占 ；
整个DNA分子中（A+T）占 。
40%
40%
【例②】若DNA分子的一条链中（G+C）占a%，
则其互补链中（G+C）占 ，
整个DNA分子中（G+C）占 。
a%
a%
16.分析某生物的双链DNA分子，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，又知一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则另一条链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是(　　)
A．17% B．32% C．34% D．50%
A
4.DNA分子中磷酸、脱氧核糖、含氮碱基三者之间的数量比关系为？
DNA分子结构的分析
1：1：1
4.判断常考语句，澄清易混易错
（1）DNA中A与T碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强 （ 　　）
（2）一个DNA分子中1个磷酸均与2个脱氧核糖相连 （　 　）
（3）DNA两条链上的碱基通过氢键相连
（　 　）
（4）每个DNA分子中，脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数 （ 　　）
1.某双链DNA分子中，若一条单链中碱基比值
A+T/G+C=0.8,则在其互补链中这个比例为( )
A、 0.4 B、 0.8 C、1.25 D、 2.5
2.某双链DNA分子中，若一条单链中碱基比值
A+G/T+C=0.4,则在其互补链中这个比例为( )
A、 0.4 B、 0.8 C、 1 D、 2.5
B
D
任务四、制作DNA双螺旋结构模型
1．目的要求
2．材料用具
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等物品。
通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
3．制作过程
①从DNA的基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过订书钉连接成基本单位——脱氧核苷酸模型。
②然后把“脱氧核苷酸”按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条“脱氧核苷酸链”。
③用同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式用订书钉连接两条链。
④最后旋转。
4.DNA只含有4种脱氧核苷酸，但 的千变万化，使DNA储存了大量的 。
一个含有100个碱基的DNA分子，
碱基对的排列顺序最多有 种；
一个含有100个碱基对的DNA分子，
碱基对的排列顺序最多有 种；
450
4100
一个含有n个碱基对的DNA分子，
碱基对的排列顺序最多有 种。
4n
碱基对排列顺序
遗传信息
5.DNA 两条链上的碱基之间的 维持了双螺旋结构的稳定性。
氢键

展开更多......

收起↑