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(共39张PPT)
必修二 遗传与进化
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园区的标志吗
DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。
DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。
问题探讨
巴拿马螺丝塔
莫斯科进化大厦
深圳世茂前海中心
复习
DNA的基础知识
①中文全称：
②组成元素：
③基本单位：
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
脱氧核糖核苷酸
磷酸
N
含氮碱基
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
1′
2′
3′
4′
5′
一、DNA双螺旋结构模型的构建
由于提出DNA的双螺旋模型学说，沃森和克里克及M.H.F.威尔金斯一起获得了1962年诺贝尔生理学或医学奖。
DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
卡文迪什实验室
沃森
沃森
克里克
我能帮你理解生物学内容
我能帮你理解晶体学原理
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。
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
腺嘌呤脱氧核苷酸
1′
2′
4′
5′
3′
如何
构成
DNA的？
威尔金斯
富兰克林
DNA衍射图谱
（X意味着DNA分子是螺旋的）
DNA是螺旋结构
双螺旋？
三螺旋？
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
模型一
沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构，你觉得合理吗？为什么？
亲水
疏水
（已知碱基疏水，磷酸基团亲水）
推测：
碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧。
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
模型二
沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋内部，磷酸位于外部的双螺旋结构，但是他们让A与A、T与T、C与C、G与G配对。但是这个结构又被否定了，为什么？
我们先来分析下这四种碱基的化学结构
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
碱基（N）
嘌呤
嘧啶
两个环（更长）
一个环（更短）
模型二
a.这种结构会导致什么结果？
DNA的结构不稳定
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
发生改变：
b.那应该怎样配对呢？
沃森
克里克
查哥夫
我给你们带来一条重要信息
DNA中，A的量总是等于T的量；G的量总是等于C的量。
太感谢了，我想我知道DNA的结构了！
1952年的春天
腺嘌呤（A）的量 = 胸腺嘧啶（T）的量
鸟嘌呤（G）的量 = 胞嘧啶（C）的量
查哥夫理论：
查哥夫 E.chargaff
A与T配对，C与G配对
推 测
A G C T
C
T
T
G
A
C
A
G
结果发现：
A—T碱基对与G—C碱基对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，也能够解释A、T、G、C的数量关系。当他们把这个用金属材料制作的模型与拍摄的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。
模型三
配对的碱基之间通过什么链接在一起呢？
一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。
C
T
T
G
A
C
A
G
模型：
C与G之间有几个氢键？
2个氢键
3个氢键
A与T之间有几个氢键？
C
T
T
G
A
C
A
G
a.这是DNA的最终结构吗？
不是，因为它还是平面结构
b.它的立体结构是？
双螺旋
c.变成双螺旋结构后会是怎样的？
平面结构：
C
T
T
G
A
C
A
G
DNA双螺旋结构：
1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人共享了当年的诺贝尔生理与医学奖，获奖理由为发现DNA为双螺旋分子结构。
威尔金斯
克里克
沃森
为什么富兰克林（R.E.Franklin）没有获得诺贝尔学奖？
（2021·广东高考真题）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ）
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
B
二、DNA的结构
连接着碱基的C原子为1’-C，连接着磷酸基团C原子为5’-C
5’
3’
5’
3’
(1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
若DNA分子中一条链的序列是5’-ACTGGT-3’，那么它的互补链的序列是什么？
3’-TGACCA-5’
二、DNA的结构
连接着碱基的C原子为1’-C，连接着磷酸基团C原子为5’-C
5’
3’
5’
3’
（2） 和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。
（3）碱基互补配对原则：
两条链上的碱基通过 连接成碱基对： ； 配对。
脱氧核糖
磷酸
碱基
A与T
G与C
氢键
含氢键越多，结构越稳定。
G-C比例越高，DNA结构越稳定。
1.如图是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，正确的是（ ）
D
2.下图表示DNA分子结构的片段，下列叙述正确的是（ ）
A．①处为T，④为胸腺嘧啶核糖核苷酸
B．正常情况下，该DNA分子中的嘌呤数与嘧啶数相等
C．该片段中共包含了8个脱氧核苷酸、5种碱基
D．若该DNA分子中A、T碱基对的比例较高，热稳定性较高
B
三、DNA分子的结构特点
5’
3’
5’
3’
2.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。
1.稳定性：
①规则的双螺旋结构
②磷酸与脱氧核糖交替连接
③碱基互补配对，氢键相连
2.特异性--
3月28日，第九场发布会上提到，132名遇难者的DNA比对工作已完成，遗骸遗物移交方案和分类移交标准正在逐步完善。
东航MU5735失事
2022年10月29日韩国首尔梨泰院，庆祝万圣节，发生踩踏事件，瞬间发生了惨剧。
韩国首尔警察厅31日表示，警方通过指纹鉴定和DNA信息分析等，已经确认了在此次事故中遇难的154人的身份。
韩国梨泰院踩踏事故
相关应用
DNA指纹技术利用了DNA分子的什么特性？
由此可推断，1-3号个体中，犯罪嫌疑人应该是谁？
2.特异性--
相关应用
①②③相间排列，构成 DNA 分子
的基本骨架
B. ④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C. ⑨既容易断裂又容易生成，所以
DNA的稳定性与之无关
D. 该 DNA 片段有 2种碱基配对方式，
4 种脱氧核苷酸
下图表示某 DNA 片段，下列有关该图的叙述，正确的是（ ）
D
脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。
例：在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？
44000
核苷酸种类
碱基对数目
3.多样性
3’-TGACCA-5’
3’-ACGTTGACTAA-5’
………
1.某双链 DNA 分子中含有 200 个碱基对，其中一条链上A:T:G:C=1:2:3:4。下列有关该 DNA 分子的叙述，正确的是（ ）
A.含有 4个游离的磷酸基团
B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸 30 个
C.4种碱基A:T:G:C=3:3:7:7
D.可能的碱基排列方式共有 4200 种
C
2.双链DNA分子的一个片段中，含有腺瞟呤200个，占碱基总数的20％，那么这个片段中含胞嘧啶（ ）
A.150个 B.200个 C.400个 D.300个
D
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
五种元素
四种碱基
一种螺旋
三种物质
两条长链
C、H、O、N、P
A、T、C、G
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
规则的双螺旋结构
两条反向平行的脱氧核苷酸链
DNA的结构
DNA结构小结
P50左上
2.DNA双螺旋结构的主要特点
1.DNA双螺旋模型的建构过程
4.碱基数量
的计算规律
碱基互补配对原则：A--T，G--C
内侧：碱基之间通过氢键连接
外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接
双链，双螺旋结构
沃森、克里克于1953年构建出DNA双螺旋结构模型
DNA双链中:
A=T，G=C，A+G=T+C=50%
DNA
的结构
3.DNA的结构特性
稳定性、多样性、特异性
制作DNA双螺旋结构模型 P51

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