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(共26张PPT)
第3章 基因的本质
第2节
DNA 的结构
1.DNA的基本单位：
脱氧核苷酸
3.核苷酸的组成：
2.元素组成：
C、H、O、N、P
A 腺嘌呤
G 鸟嘌呤
C 胞嘧啶
T 胸腺嘧啶
4.含氮碱基
温故知新
一分子磷酸基团、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
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
20世纪30年代
1951年
1952年
根据查哥夫的发现
1953年
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、G、C 4种碱基。
威尔金斯和富兰克林获得了DNA-X射线的衍射图谱。沃森和克里克据此搭建出很多种不同的DNA双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。
查哥夫提出了查哥夫法则：在DNA中，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。（A=T , G=C）
沃森和克里克重新构建模型：将碱基安排在双螺旋内部，将磷酸-脱氧核糖骨架排在螺旋外部，A与T配对，G与C配对，DNA的两条链的方向是相反的。
沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构一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，引起了极大的轰动。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
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。
DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
M.Wilkins
R.E.Franklin
“X”形意味着DNA分子是螺旋的
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。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA衍射图谱
来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T
人 30.9 19.9 19.8 29.4
牛 27.9 22.7 22.1 27.3
酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9
大肠杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6
一、DNA双螺旋结构模型的构建
奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量等于胞嘧啶(C)的量。
查哥夫
美国生物学家沃森和英国物理学家克里克基于威尔金斯和富兰克林的DNA衍射图谱和查哥夫定律，最终成功构建DNA双螺旋结构模型。
沃森（左）和克里克（右）
一、DNA双螺旋结构模型的构建
一、DNA双螺旋结构模型的构建
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。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
思考 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的基本骨架是由哪些物质组成的？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
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？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
思考 讨论
★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。
C
T
T
G
A
C
A
G
5’
5’
3’
3’
（1）由_____条单链按_________
方式盘旋成________结构。
反向平行
双螺旋
2
5’
3’
5’
3’
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
3',5'-磷酸二酯键
有一个游离的磷酸基团，称作5′-端
有一个羟基(-OH)，称作3′-端
二、DNA结构的主要特点
磷酸
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
（2）外侧：___________和______交替连接，构成基本骨架；内侧:______
碱基
脱氧核糖
（3）碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 连接形成 ，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 。
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
二、DNA结构的主要特点
碱基对
氢键
1、多样性
①DNA分子中碱基对排列顺序多种多样；
②每个碱基对有4种可能性；
③n个碱基对的排列顺序是4n种。
eg. 100个碱基对的排列顺序是4100种
三、DNA结构的特性
2、特异性
每种DNA有区别于其他的DNA的特定的碱基排列顺序。
3、稳定性
①DNA分子的结构相对稳定，一般不容易改变；
②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。
③两条链间碱基互补配对的方式不变。
C、G的比例越高，双螺旋结构越稳定，热稳定性越强。
三、DNA结构的特性
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、T、C、G
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
氢键关系：
A=T G≡C
课堂小结
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
碱基对
氢键
1、DNA分子中碱基的数量关系
（1）DNA双链结构中：A=T、C=G。
（2） 在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。
（3）DNA双链结构中，非互补碱基之和占全部碱基总数50%，即A＋G＝T＋C=50%
四、DNA分子结构中的数量关系
（4）“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中（A1+T1)/(C1+G1)＝m，在互补链(A2＋T2)/(C2＋G2)及整个DNA分子中（A+T)/(C+G)＝m。
（5）“非互补碱基之和”的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中（A1+C1)/(T1+G1)＝a，则在其互补链中（A2+C2)/(T2+G2)＝1/a，而在整个DNA分子中（A+C)/(T+G)＝1。
提示：A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2；A1＋T1＝A2＋T2，G1＋C1＝G2＋C2。
四、DNA分子结构中的数量关系
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。
材料用具
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。
模型设计
五、制作DNA双螺旋模型
成果展示
五、制作DNA双螺旋模型
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。
五、制作DNA双螺旋模型
1．下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是(　　)
A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D．富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
B
课堂练习
2．下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是(　　)
D
课堂练习
A．③有可能是碱基A
B．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对一定是A—T
3、已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的(　　)
A．34%和16%　　　　　 B．34%和18%
C．16%和34% D．32%和18%
A
课堂练习
4、假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是(　　)
A．26%，312个 B．24%，288个
C．24%，298个 D．12%，144个
B
课堂练习
第3章 基因的本质
谢谢观看

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