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结构 功能
在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切的想知道：
DNA是怎样储存遗传信息的？
又是怎样决定生物性状的？
答案就隐藏在DNA的结构中，彻底弄清DNA的结构成了当时科学研究的热点。
象征着“生命”的雕塑
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料1：DNA是以_______________为单位连接而成的长链。4种脱氧核苷酸分别含有____________4种碱基
（1）当时科学界对DNA的认识
A、T、C、G
1.模型的构建过程
…
P
A
P
T
P
G
P
C
P
G
P
C
四种脱氧核苷酸
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
A
G
C
T
DNA的中文全称：_________________
DNA的组成元素：_________________
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
资料2：1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。
沃森与克里克共同分析，推算DNA分子呈______结构。
螺旋
沃森和克里克尝试搭建双螺旋和三螺旋结构模型。
失败
资料3：二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。
DNA由两条链组成，且两条链相互平行。
资料4：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。
探究一：碱基分布在DNA分子的内部还是外部
可能性2
可能性1
可能性3
√
碱基分布在DNA分子的内部
探究二：探究碱基是怎样配对的
T
磷酸
脱氧
核糖
T
A
C
G
资料5：奥地利生物化学家查哥夫对DNA分子进行了定量分析，发现在DNA分子中，腺嘌呤(A)的总量总是等于胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)总是等于胞嘧啶（C）。
A与T、G与C配对
腺嘌呤（A）
胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
探究三：两条脱氧核苷酸链是同向的还是反向的
资料6：富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。
翻转180°
DNA的两条链是方向相反的。
DNA的平面结构
A
T
G
C
A
T
G
C
DNA的立体结构
重建模型：
形成DNA双螺旋结构
验证
让A与T配对、G与C配对
（1）DNA具有恒定的 ，
（2）能解释 ，
（3）制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符
直径
A、T、G、C的数量关系
1953年沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在英国《自然》杂志上。
1962年，沃森、克里克和威尔金斯获诺贝尔奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
思考与讨论
1.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
2.DNA中的碱基是如何配对的？
3.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？DNA的碱基对位于DNA的什么部位？
DNA是由两条链构成的。它的立体结构为：构成DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA中的碱基中A与T配对，G与C配对。
1.DNA的立体结构
双螺旋解开放大
二、DNA的结构
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA平面结构模式图
2.DNA双螺旋结构的主要特点：
(1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
5'
3'
5'
3'
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
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
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
_____ _ __。
3’-端到5’-端的
相反
(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
DNA结构模式图
5'
3'
5'
3'
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
氢键
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,G-C间有3个氢键。氢键越多，结合力越强。——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
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
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
五种元素：
四种碱基：
三种物质：
两条长链：
一种螺旋：
C、H、O、N、P
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条反向平行的脱氧核苷酸链
规则的双螺旋结构
１
２
３
４
A
G
C
T
下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。
５
６
７
８
９
10
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
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．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。
三、制作DNA双螺旋结构模型
某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：
(1)代表磷酸的球形塑料片几个？
(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？
(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？
(4)可组装出几种该DNA片段模型？
三、制作DNA双螺旋结构模型
20
20
20
410
四、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种
(1) DNA分子中，两条长链上的什么结构是稳定不变的？
(2)DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？
(3) 每个DNA分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？
脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定，内侧配对稳定，空间结构稳定。
碱基对的排列顺序千变万化
是特定的
稳定性
多样性
特异性
五、DNA有关碱基数量的计算
已知某DNA的一条链的碱基顺序为
-T-T-C-G-A-C-G-T-C-C-A-T-G-,
它的另外一条链的碱基顺序为:
-A-A-G-C-T-G-C-A-G-G-T-A-C-
-T-T-C-G-A-C-G-T-C-C-A-T-G-
-A-A-G-C-T-G-C-A-G-G-T-A-C-
T1= A1=
C1= G1=
1:
2:
C总=G总
A2
T2
G2
C2
A总=T总
规律一：双链DNA中，A=T,C=G,任意两个不互补碱基之和恒等。
即A+G=T+C=A+C=T+G
∵ A=T， C=G
∴ A+G = + A+C = +
在整个DNA中：
T+C
∴
=
=
50%
T+G
=
五、DNA有关碱基数量的计算
【针对性练习1】
1.某生物细胞DNA的碱基中，腺嘌呤的分子数占22%，那么,胞嘧啶的分子数占（ ）
A.11% B.22% C.28% D.44%
2.某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
五、DNA有关碱基数量的计算
A2+C2+G2+T2
=
A+C+G+T
T1
T2
G2
A2
C2
A1
C1
G1
2链
1链
T1
A1+T1
A1+C1+G1+T1
T2+A2
=
A1+T1+T2+A2
A1+C1+G1+T1+A2+C2+G2+T2
=
T+A
规律二：双链DNA中，互补的两个碱基之和占全部碱基的比等于在任何一条单链中，这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。
双链碱基数
单链碱基数
单链碱基数
双链碱基数
【针对性练习2】
某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，其中一条链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是（ ）
A.35% B.29% C.28% D.21%
A
五、DNA有关碱基数量的计算
C2+G2
=
C+G
T1
T2
G2
A2
C2
A1
C1
G1
2链
1链
T1
A1+T1
C1+G1
T2+A2
=
T+A
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。
简记为:补则等
0.4
若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
【针对性练习3】
0.4
T2
G2
A2
C2
A1
C1
G1
2链
1链
T1
规律四：双链DNA中，两条链间的非互补碱基和之比互为倒数。
且在整个DNA分子中，该比值为1。
=
A1+G1
T1+C1
m
=
A2+G2
T2+C2
1/m
则互补链上
简记为:不补则倒
五、DNA有关碱基数量的计算
某DNA双链中，一条链中 ，则互补链中的比值
是
一条链中 ，则互补链中的比值是
【针对性练习4】
=
A+T
C+G
0.4
=
A+C
T+G
0.4
0.4
2.5
1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____
3.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____
20%
60个
29%
4.经测定,青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个,占全部碱基总数的24%。那么,该DNA片段中C所占比例和数量分别是 (　　)
A.24%,600个 B.24%,650个
C.26%,600个 D.26%,650个
D
【巩固练习】
化学组成单位
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
主要特点
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
DNA的结构
DNA双螺旋结构的构建
(碱基互补配对原则)
六、小结
DNA指纹技术
下图中怀疑对象中，谁最可能是嫌疑犯？DNA指纹技术还有哪些用途？

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