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(共24张PPT)
第三章 遗传的分子基础
第二节 遗传信息编码在DNA分子上
知识点一、双螺旋结构模型解释了DNA分子结构
知识点二、制作DNA双螺旋结构模型（自学）
知识点三、碱基排列顺序编码了遗传信息
知识点四、碱基互补配对的有关计算
雅典奥运会开幕式经典场景
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
元素：C、H、O、N、P
脱氧核糖
磷酸
含氮碱基
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
1、DNA的化学组成（莱文和琼斯1911年）
DNA的基本组成单位：脱氧核糖核苷酸
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
1、DNA的化学组成（莱文和琼斯1911年）
DNA的基本组成单位：脱氧核糖核苷酸
脱氧（核糖）核苷酸=
脱氧核苷
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
1
2
3
4
5
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
+
+
元素：C、H、O、N、P
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
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
2.DNA和RNA的化学成分比较
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
脱氧核糖核苷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
DNA基本单位
RNA基本单位
思 考
噬菌体中含有几种碱基
人体中遗传物质的基本组成单位有几种
人体中核酸的基本组成单位有几种
人体中碱基种类有几种
4
4
8
5
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
1911年
美国生物化学家莱文和琼斯确定：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸
科学界普遍认为：DNA是由四种脱氧核苷酸构成的长链。
1951年
思考：脱氧核苷酸是怎样连成一条链的呢？
科学史：DNA结构的探究历程
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
3、DNA的分子结构——连接方式
资料1：20世纪30年代，科学家认识到是DNA以4种核苷酸连接而成的长链，到了1951年英国晶体学家富兰克林通过数据计算发现，一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与另一个脱氧核苷酸的磷酸连接起来。
…
每相邻两个脱氧核苷酸之间通过形成磷酸二酯键连接，多个脱氧核苷酸形成一条长链。
脱去H2O，形成磷酸二酯键
OH
OH
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
3、DNA的分子结构——连接方式
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
3、DNA的分子结构——配对方式
资料2：
1952年富兰克林根据该图计算出了DNA分子的平均直径，相邻两核苷酸间距等数据，并得出DNA是双链的结论。
X衍射照片显示，DNA双链之间的距离是一定的。
不同的脱氧核苷酸怎么配对？
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
A
C
G
T
胞嘧啶脱氧核苷酸
一定是嘌呤和嘧啶配对
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（脾） 27.9 22.7 22.1 27.3
酵母 31.3 18.7 17.1 32.9
结合分支杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6
请同学们大胆猜测，应是哪两种碱基配对？
A-T、G-C
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
奥地利生物化学家查哥夫碱基数据表
资料3：DNA外部为溶液环境，碱基具有疏水性，磷酸和脱氧核糖具有亲水性。
探究三：碱基分布在DNA分子的内部还是外部？
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
3、DNA的分子结构——碱基位置
探究四：两条脱氧核苷酸链是同向的还是反向的
资料4：英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱，富兰克林发现DNA结构翻转180度的衍射图谱与该图谱还是一样的，沃森和克里克立刻意识到DNA的两条链是方向相反的。
3、DNA的分子结构——方向
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
1、基本骨架——脱氧核糖和磷酸基团交替连接。基本骨架在主链的外侧，碱基在主链内侧
2、两条链上的碱基相互配对，由氢键相连
3、DNA分子中，A与T数目相等，C与G数目相等，但是A+T的量不一定等于G+C的量
DNA分子的双螺旋结构模型
4、DNA的分子结构特点
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构
1、DNA分子由两条长链组成，两条长链按反向平行的方式盘旋成螺旋
2、DNA有一定的方向性
3、基本骨架：DNA中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接，构成主链的基本骨架；碱基则排列在主链的内侧
4、碱基互补配对原则：A与T通过两个氢键配对，C与G通过三个氢键配对。
5、卡伽夫法则：在DNA分子中，A与T的数目相等，C与G数目相等，但A+T不一定等于C+G的量
平面结构
空间结构
二、碱基排列顺序编码了遗传信息——DNA分子的特性
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。互补配对原则不变。
一个DNA有特定的碱基对（核苷酸）的排列顺序。
（遗传信息）
1、稳定性
2、特异性
思考：一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式种
3、多样性
判断各种生物在进化中的亲缘关系
作为人的血缘关系的参考
鉴定人物身份
二、碱基排列顺序编码了遗传信息——DNA分子的特性
DNA指纹技术
应用DNA指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。
在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦人员只需要一滴血、精液等样品，就可以进行DNA指纹鉴定。
你能从下边的DNA指纹图中判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？
二、碱基排列顺序编码了遗传信息——鉴定人物身份
现代科学研究发现，通过比较不同生物的DNA序列，可以确定不同生物间的亲缘关系。如图为编码甲、乙、丙三种生物血红蛋白的部分相对应的基因片段、DNA单链及DNA单链中的碱基序列。
若让c’链和b’链分别和a链混合，能配对的碱基间形成氢键，不能配对的碱基间形成环状结构。
可推测：与甲亲缘关系更近的生物是________
2 11
1 17
丙
二、碱基排列顺序编码了遗传信息——亲缘关系判断
双链中： A+G=T+C=A+C=T+G=50%
嘌呤数＝嘧啶数，不配对的碱基数＝碱基总数的一半
1、某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，则鸟嘌呤的分子数占 .
32%
2、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____
A+T
A+T+G+C
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
G+C
A+T+G+C
=
=
A1 +T1 +G1 +C1
G1 +C1
A2 +T2 +G2 +C2
G2 +C2
29%
画图原理：A1=T2、G1=C2、A=T、G=C
三、碱基互补配对的有关计算
4、DNA分子一条单链中 (A+G) / (C+T) = 0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是（ ）
A. 0.4 和 0.6 B. 2.5 和 1.0
C. 0.4 和 0.4 D. 0.6 和 1.0
3、某DNA中，A占26%。请问：T+G占 ，C占 。
5、DNA分子一条单链中 (A+T) / (C+G) = 0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是（ ）
A. 0.4 和 0.6 B. 2.5 和 1.0
C. 0.4 和 0.4 D. 0.6 和 1.0
50%
24%
B
C
三、碱基互补配对的有关计算
1911年
美国生物化学家莱文和琼斯确定：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸
科学界普遍认为：DNA是由四种脱氧核苷酸构成的长链。
1951年
英国生物物理学家威尔金斯和物理学家富兰克林DNA衍射图谱
生物学家沃森和物理学家克里克构建DNA双螺旋结构模型
1952年
奥地利生物化学家查哥夫
碱基数据表
1962，沃森、克里克以及威尔金斯共同分享了诺贝尔生理学或医学奖。
下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
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片段
一、双螺旋结构揭示了DNA分子的结构

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