资源简介

(共21张PPT)
第2节 DNA的结构
第3章 基因的本质
DNA是怎样储存遗传信息的？
又是怎样决定生物性状的？
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。
沃森：生物学家（1928-）
克里克：物理学家（1916-2004）
我能帮你理解生物学内容
我能帮你理解晶体学原理
1
主要构建者：
DNA双螺旋结构模型的构建
沃森、克里克
剑桥大学：卡文迪什实验室
【资料1】20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA的基本单位是________________，
脱氧核苷酸
1’
2’
3’
4’
5’
A 腺嘌呤
C 胞嘧啶
G 鸟嘌呤
T 胸腺嘧啶
DNA双螺旋结构模型的构建
2
过程：
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
含Ｎ碱基
脱氧
核糖
磷酸
O（氧原子）
DNA双螺旋结构模型的构建
A
T
G
C
3’,5’-磷酸二酯键
1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合
p
=
O
OH
O
碱基
3′
2′
1′
4′
CH2
O
OH
H
H
H
H
H
5′
p
=
OH
O
OH
O
碱基
3′
2′
1′
4′
CH2
O
H
H
H
H
H
5′
O
H
O
OH
H2O
磷酸二酯键
DNA双螺旋结构模型的构建
【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射线晶体衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
DNA衍射图谱
证据 推断
DNA衍射图谱呈现“X”形
DNA呈螺旋结构
DNA衍射图谱外围的斑点较浅，研究表明，这是因为另一条螺旋的干扰。
DNA可能呈双螺旋结构
X射线晶体衍射技术
DNA双螺旋结构模型的构建
【资料3】富兰克林和威尔金斯发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样
翻转180°
威尔金斯
富兰克林
证据 推断
DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样
DNA两条链尾反向平行
翻转180°
问题：DNA的两条链的位置关系是怎样的呢？它们是如何连接的？
尝试构建双链平面模型。
DNA双螺旋结构模型的构建
可能性1：
碱基排列在内侧
可能性2：
碱基排列在同侧
可能性3：
碱基排列在外侧
【资料4】DNA位于液体环境中，磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水
DNA双螺旋结构模型的构建
【资料4】①DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm；
假说一：A与T配对，G与C配对；
假说二：A与C配对，G与T配对。
②嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物（如图所示）；
据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？可以提出哪些假说？
问题：DNA中碱基的是如何配对的？
嘌呤与嘧啶配对
查哥夫
DNA双螺旋结构模型的构建
【资料5】奥地利生物化学家查哥夫对DNA的碱基研究数据如下图：
由此推测，上述哪种假说是正确的？
氢键
氢键
碱基互补配对原则
（3个氢键）
G
C
A
T
（2个氢键）
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。
富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。
DNA双螺旋结构模型的构建
诺贝尔奖
DNA衍射图谱
DNA的结构
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′
磷酸基团端称作5’-端
羟基(-OH)端称作3’-端
双螺旋结构
结 构：
4．一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互补链的序列是 （ ）
A．5'-CTATGG-3'
B．5'-GATACC-3'
C．5'-GGTATC-3'
D．5'-CCATAG-3'
C
课堂练习：课本 p52
5’
3’
5’
3’
G
A
T
A
C
C
C
T
A
T
G
G
1.DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过
“ ”相连。
相邻核苷酸通过 相连。
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：
3′
5′
5′
3′
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
氢键
DNA的结构
磷酸二酯键
易错分析：
氢键越多，结构越稳定，而G—C碱基对之间含有的氢键多，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。
稳定性
外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。
（1） 据实验测定，G//C碱基对占比越高，DNA越稳定，和其结构有什么关系？
DNA的特性
（2）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？
碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
（3）在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对。
请同学们计算DNA分子有多少种？
44000
多样性
（4）为什么可以利用DNA指纹来识别身份？
特异性
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。
DNA的特性
DNA碱基数目的相关计算规律
例题1：一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中总共含有_____个氢键。
1000个碱基对共有2000个碱基
A=240
氢键数=240×2+760×3=2760
G+C= 1520
A+T= 480
T=240
G=C= 760
1
氢键数目
碱基互补配对原则
（3个氢键）
G
C
A
T
（2个氢键）
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
A=T，C=G
A+G = + A+C = +
在整个双链DNA中：
T+C
50%
T+G
=
推论2：
推论1：
DNA碱基数目的相关计算规律
规律一：双链DNA分子中嘌呤总数＝嘧啶总数，
例题2：某生物细胞DNA的碱基中，腺嘌呤的分子数占22%，那么，胞嘧啶的分子数占（ ）
A.11% B.22% C.28% D.44%
C
C=50%–22%=28%
任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
嘌呤%+嘧啶%=1
嘌呤%=嘧啶%=
A+G C+T
=
=
=
=
50%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
m m
A2+C2+G2+T2
=
A1+T1
A1+C1+G1+T1
T2+A2
=
T+A
A1 = T2，T1 = A2
在整个双链DNA中：
A+C+G+T
A1+T1
设
，求
=？
A+T
A+T+G+C
= n
A1+T1+ G1+C1
A2+T2
=？
A2+T2+ G2+C2
n
n
DNA碱基数目的相关计算规律
例题3：某DNA中G+C占整个DNA碱基总数的56%，其中一条链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是（ ）
A.35% B.29% C.28% D.21%
A
G+C
A+T+G+C
= 56%
G1
A1+T1+ G1+C1
=21%
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”。
G2
A2+T2+ G2+C2
=
C1
A2+T2+ G2+C2
=？
设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。
在DNA双链中： A = T ， G = C
A2+G2
T2+C2
A1+G1
T1+C1
= b
设
，求
=？
A+G
T+C
=？
1/b
1
DNA碱基数目的相关计算规律
针对训练3 某DNA双链中，
一条链中 则互补链中 的比值是 。
一条链中 则互补链中 的比值是 。
=
A1+T1
C1+G1
0.4
=
A1+C1
T1+G1
0.4
0.4
2.5
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”
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1链 2链
A2+T2
C2+G2
A2+C2
T2+G2
2.下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶（C）
鸟嘌呤 (G)
腺嘌呤 (A)
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
１.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
__
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
课堂练习：课本 p52

展开更多......

收起↑