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(共33张PPT)
第2节 DNA的结构
DNA全称叫 ,是主要的遗传物质。它的基本组成单位是 。组成元素:
含氮碱基
A
脱氧核苷酸
忆一忆：
脱氧核糖核酸
P
脱氧
核糖
T
G
含氮碱基
腺嘌呤（A）
胞嘧啶（C）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶（T）
C
2
C H O N P
脱氧核苷酸
1
2
3
4
含Ｎ碱基
脱氧
核糖
磷酸
5
3
在通过实验证明DNA是生物体的遗传物质以后，人们更加迫切的想知道：DNA是怎样储存遗传信息，又是怎样决定生物性状的？
这肯定与DNA分子有其独特的_____有关。
结构
雅典奥运会开幕式经典场景
中关村DNA标志
威尔金斯
富
兰
克
林
DNA衍射图谱
沃森和克里克
查哥夫
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
DNA模型构建中重大贡献的科学家
5
资料1：英国科学家(威尔金斯和富兰克林)提供了DNA的X射线衍射图谱,沃森和克里克以此推算出DNA分子呈 ________ 。
螺旋结构
磷酸二酯键
6
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
沃森和克里克尝试了的不同结构模型
单链螺旋结构模型
三链螺旋结构模型
双链螺旋结构模型
×
×
7
碱基位于螺旋的外部
×
磷酸——脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋，相同碱基进行配对。
×
违反化学规律
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
资料2：1952年，奥地利生物化学家查哥夫研究
在DNA分子中，
腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量
(A=T)
鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量
(G=C)
查哥夫
8
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
这让沃森和克里克十分兴奋，他们构建了一个将碱基安排在双链螺旋内部，脱氧核糖一磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。在这个模型中，A与T配对，G与C配对， DNA两条链的方向是相反的。结果发现: A一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。
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
资料3：
1953年，美国的J.D.Watson (沃森 24岁)和英国的F.Crick(克里克 36岁），在《自然》杂志上发表了论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》，引起极大的轰动。
10
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
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
11
一、DNA结构模型的构建（课本P48-49）
思考 （阅读课本P49）
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？
12
C
T
T
G
A
C
A
G
5’
5’
3’
3’
磷酸二酯键
二、DNA的分子结构
13
（1）DNA分子是由 组成的，这两条链按反向平行方式盘成 。
两条单链
双螺旋结构
1、特点
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
脱氧核糖上与碱基相连的的碳叫做
__ __ ，与磷酸基团相连的碳叫做______ ；
1’-C
5’-C
DNA 的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为_ ___ ，另一端有一个羟基（-OH），称作 ；
5’-端
3’-端
二、DNA的分子结构
DNA的两条单链的走向____ ，从双链的一端起始，一条单链是从5’-端到3’-端的，另一条则是从_____ _ _ _。
相反
3’-端到5’-端的
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
二、DNA的分子结构
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；
（2）外侧：
碱基排列在内侧
内侧:
脱氧核糖
磷酸
（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
碱基对
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
规律： A=T G=C
16
二、DNA的分子结构
氢键
单链中相邻碱基：
互补链中相邻碱基:
数量关系
①每个DNA的片段中,游离的磷酸基团有2个。
②A-T间有2个氢键,C一C间有3个氢键
③脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数
位置关系
通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖连接
通过氢键相连
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
3'，5'-磷酸二酯键
二、DNA的分子结构
DNA的组成和结构可用五四三二一表示
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸长链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
现学现用：
①
1. ①是左边链的_ _ 端，这一端末端的基团为_____；②是右边链的_ __端，这一端末端的基团为___________；
②
3’-
5’-
羟基
磷酸基团
2. 一个DNA分子有____个游离的磷酸基团，
位于两条链的_______；
一个脱氧核糖上连着________个磷酸基团；
一个磷酸基团上连着________个脱氧核糖；
一个脱氧核糖上连着_____个碱基；
DNA两条链之间相邻的碱基由_____连接，
一条链中相邻的碱基也是通过这个连接的吗？
2
1或2
1或2
氢键
脱氧核糖-磷酸基团-脱氧核糖
1
5’-端
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
1.稳定性
（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；
三、DNA的特性
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
2.多样性（课本P59）
DNA中碱基排列顺序千变万化，构成DNA分子的多样性；
（若有n对碱基，则DNA储存的遗传信息可用______表示）
4n
3.特异性（课本P59）
每种DNA都有特定的碱基排列顺序，
又构成了每一个DNA分子的特异性；
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
三、DNA的特性
答：DNA通过碱基对的排列顺序
（即为脱氧核苷酸的排列顺序）
储存大量的遗传信息
思考题：
DNA是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么DNA是通过什么储存大量的遗传信息？
在双链DNA中，根据碱基互补配对原则：
四、碱基互补配对原则相关计算(DNA双链)
①A=T，G=C，
(两条链不互补的碱基之和相等)
（A+G）或（A+C)或(T+G)或（T+C)/（A+T+G+C）=
1/2
规律一：在双链DNA中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）
②A+G=T+C
③A+C=T+G
(嘌呤数=嘧啶数)
T+C
=
1
A+G
④
（非配对碱基之和比值为1）
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
例1：某双链DNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基总数的22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的( )
A、22% B、28% C、78% D、50%
B
例2：双链DNA的组成分析表明下列的相关比值其中有一个是可变的（ ）
A、A/T B、（A+T）/（G+C）
C、G/C D、（A+G）/（T+C）
B
补充：一个双链DNA中，A+T与G+C不一定相等；
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
若在一个生物体内嘌呤≠嘧啶是什么原因？
A
T
G
C
单链
A
U
G
C
RNA
例3：某生物鸟嘌呤：胞嘧啶=3:1，则该生物不可能是（ ）
A.大肠杆菌 B.流感病毒
C.T2噬菌体 D.人体细胞
C
含有单链，嘌呤数量一定不等于嘧啶数量吗？
存在单链结构时，可能是嘌呤=嘧啶
也可能是嘌呤≠嘧啶，关系不确定；
若嘌呤≠嘧啶，则必然有单链结构存在；
A+T
A+T+G+C
=
A2+T2+G2+C2
A2+T2
=
A1+T1+G1+C1
A1+T1
=
m%
m%
m%
规律二：双链DNA中互补碱基和与碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。
⑤（A1+T1）%= (A2+T2）%=(A+T)%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
A+T
G+C
A2+T2
G2+C2
A1+T1
G1+C1
=
=
规律三：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
=
a
a
a
28
⑥若 ，则
例4：在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该链碱基总数的24%，则另一条链中的A占该链碱基总数的百分比为（ ）
A、24% B、26%
C、28% D、76%
C
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
规律四：两互补链之间（A+G）/（T+C）互为倒数，注意：整个DNA分子中该比值为1。
29
⑦若 b ，则 。
T1+C1
=
A1+G1
⑥⑦“补则等，不补则倒”
T2+C2
=
A2+G2
T+C
=
1
A+G
例5：DNA的一个单链中（A+G）/（T+C）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（ ）
A、0.4和0.5 B、2.5和0.4
C、2.5 和1.0 D、0.4和1.0
C
1/b
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同，该比值体现了不同生物DNA分子的特异性；
不同生物的DNA的(A＋T)/(G＋C)的值一样吗？
不一样
规律六：某碱基在双链中所占的比例等于它在每条单链中所占比例的平均值。
例6：在双链DNA的一条链中A占22%，另一条链中A占24%，在整个DNA分子中，A占_____
23%
⑧A%=1/2(A1%+A2%)
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0 ；
例7：在一个双链DNA分子中A占22%，则A在其中一条单链中的数值能确定吗？
不能
能确定范围吗？
能确定范围，0%≤A1≤44%；
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
规律八：DNA分子的总氢键数=2(A-T碱基对数)+3(G-C碱基对数)
例7：在某双链DNA中，碱基总数为1000，其中腺嘌呤200个，则该DNA分子中有______氢键；
1300
易错提醒：
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例；
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基；
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
１、
２、
３、
４、
５、
６、
７、
８、
９、
１０、
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
练习与应用
1、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。

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