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3.2
DNA的结构
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
腺嘌呤 （A）
胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤 （G）
胞嘧啶 （C）
磷酸
N
含氮碱基
脱氧核糖
1′
2′
3′
4′
5′
P
Q：脱氧核糖核苷酸由什么组成？
阅读课本P48-49，思考与讨论：
①归纳出对DNA双螺旋结构做出贡献的科学家？
②DNA是由几条链构成的，其立体结构是什么？
③DNA的基本骨架由什么物质组成，位于DNA的什么部位？
④DNA中的碱基是怎么配对，位于DNA中的哪个部位？
沃森
卡文迪什实验室
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
一、DNA双螺旋结构模型的构建（P48）
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。
Q：如何连接成长链？
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
一、DNA双螺旋结构模型的构建（P48）
活动1：构建一条脱氧核糖核苷酸单链。
A
T
G
C
同一条链的核苷酸之间通过磷酸二酯键进行连接！
4
1
3
5
2
0
4
1
5
2
3
0
0
0
4
1
2
3
OH
H
CH2
H
p
=
OH
O
OH
O
CH2
H
1
2
3
OH
H
4
4
在DNA单链上有游离磷酸基团的一端称为5 '端
有羟基的一端称为3'端
威尔金斯
富兰克林
DNA衍射图谱
（X意味着DNA分子是螺旋的）
X射线衍射技术图谱
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？（已知：碱基疏水，磷酸基团亲水）
亲水
疏水
推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧。
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
两条链反向平行！
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。
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
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
①这种结构会导致什么结果？
②那应该怎样配对呢？
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：
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！
腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）
查哥夫理论
A与T配对，C与G配对
推 测
模型三
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，能够解释A、T、G、C的数量关系。当他们把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。
Q：配对的碱基之间通过什么链接在一起呢？
C
T
T
G
A
C
A
G
DNA的平面结构：
C
T
T
G
A
C
A
G
Q：C与G之间有几个氢键？
2个氢键
3个氢键
Q：A与T之间有几个氢键？
互补链中的碱基之间通过氢键连接！
单链中碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接！
一、DNA双螺旋结构模型的构建（P48）
活动2：构建DNA的立体结构。
C
T
T
G
A
C
A
G
阅读课本P50页，总结DNA的双螺旋结构的主要特点。
二、DNA 的结构（P50）
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
3'，5'-磷酸二酯键
主要特点：
绝大多数的脱氧核糖上连接着2个磷酸基团和1个碱基。
每条脱氧核苷酸链上都有1个游离的磷酸。1个DNA分子则有2个游离的磷酸。
二、DNA 的结构（P50）
主要特点：
（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
氢键
碱基对
含氢键越多，结构越稳定
G-C比例越高，DNA结构越稳定
1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学和医学奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克
左五：沃森
拓展
DNA分子的特性
1
稳定性
氢键越多，结合力越强，DNA的结构越稳定。
2
多样性
碱基对的排列顺序千变万化。（有n对碱基对，理论上有4n种排列方式）
3
特异性
每一个DNA分子具有特定的碱基对排列顺序（（A＋T）/（G＋C）的值因生物种类不同而不同）。
课后习题
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
2.请写出图中的1-10的名称。
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'
课后习题
C
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
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
本节小结

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