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(共31张PPT)
第2节 DNA的结构
第三章
DNA双螺旋结构模型的构建
01
DNA的结构
02
03
制作DNA双螺旋模型
象征着“生命”的雕塑
北京中关村高科技园区
原名为“生物链”
以独特的双螺旋结构
被看作中关村的标志
DNA双螺旋结构模型的构建
1、DNA化学元素组成：
2、DNA是由4种脱氧核苷酸连接成的长链，且具备稳定直径。
3、4种脱氧核苷酸含有 四种碱基
C、H、O、N、P
A、G、C、T
脱氧核苷酸
回顾
+1分子磷酸
=1分子脱氧核糖
+1分子含氮碱基
脱氧核糖
H
OH
C1
C2
C3
C4
C5
O
O
磷酸
P
含氮碱基
N
腺嘌呤 A
鸟嘌呤 G
胞嘧啶 C
胸腺嘧啶 T
20世纪30-40年代化学和遗传学研究取得重大进展
1951年
英国的化学家富兰克林和生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术拍摄的DNA晶体的衍射图谱
莫里斯·威尔金斯
罗莎琳德·富兰克林
DNA晶体衍射图谱
1951年秋天
23岁的美国生物学者沃森和35岁的英国物理学者克里克对DNA衍射图谱的有关数据进行分析。
弗朗西斯·克里克
詹姆斯·沃森
DNA分子呈螺旋结构
数据分析
生物理解
结构模型构建
模型一 沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋结构外部的不
同结构模型
已知碱基具有疏水性，你有什么联想？
思考
推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧
生物膜的流动镶嵌模型
结构模型构建
结构模型构建
化学家指出
配对违反化学规律又被否定
模型二 沃森和克里克重新构建：磷酸-脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部的双链螺旋结构，内部相同碱基配对。
观察碱基的结构，大家有何联想？
思考
嘧啶有1个环
嘌呤有2个环
如果是相同碱基配对，那么DNA的直径不固定
推测：嘌呤同嘧啶配对
哪种嘌呤与哪种嘧啶配对？
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
1952年春天
沃森和克里克得知查哥夫理论
查哥夫 E.chargaff
推测
A与T配对，C与G配对
平面结构
模型三
相对的碱基之间形成 键
氢
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。
A
T
C
G
A T间2个氢键，G C间3个氢键
相对的碱基之间形成 键
氢
H原子与N原子或O原子离得足够近，才能够形成氢键。模型中两条链反向排列的，以满足氢键形成的条件。
相对的碱基之间形成 键
氢
正是因为两条链的核苷酸之间存在作用力,所以这两条链 既不在同一直线也不在同一个平面上。
平面结构
螺旋一定
的角度
立体结构
两条链按照反向平行方式盘旋成双螺旋结构
1nm
0.34nm
1953年4月25日，沃森和克里克在英国《自然》发表题为《核酸的分子结构-脱氧核糖核酸的一个结构模型》
DNA模型构建中重大贡献的科学家
威尔金斯——生物物理学家——英国
富兰克林——化学家——英国
克 里 克——物理学家——英国
沃 森——生物学家——美国
查 哥 夫——生物化学家——奥地利
你受到怎样的启发？
回 顾
DNA的结构
1.DNA的基本单位：
脱氧核苷酸
2.脱氧核苷酸的组成
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
1’
2’
3’
4’
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，
与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
3.元素组成：
C、H、O、N、P
O
OH
H
H2O
磷酸二酯键
DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。
4.DNA链的形成：
5’
A
T
G
C
T
A
C
G
3’
5’
3’
3',5'-磷酸二酯键
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’
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
磷酸
和 交替连接，构成基本骨架；
5.外侧：
碱基对
内侧:
脱氧核糖
6.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
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
碱基对
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
7.总结：
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
DNA分子的结构特性
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？
44000
2.特异性：
碱基对的特定排列顺序。
3.稳定性：
1.多样性：
①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，
加强稳定性；
③空间结构稳定——规则的双螺旋结构。
碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
遗传信息：DNA分子中的碱基对的排列顺序。
制作DNA双螺旋模型
1．组装“脱氧核苷酸模型”
利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
2．制作“多核苷酸长链模型”
将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。
3．制作DNA分子平面结构模型
按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
4．制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型
把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
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。
讨论：
1.某DNA片段的一条单链的核苷酸顺序为：5’-ATGCCTGA-3’，则其互补链的序列为( )
A.5’-ATGCCTGA-3’ B.5’-TCAGGCAT-3’
C.5’-TACGGACT-3’ D.5’-UCAGGCAU-3’
B
2.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）
A.b≦0.5 B.b≧0.5 C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个
C

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