1、威尔金斯沃森和克里克查哥夫富兰克林DNA衍射图谱一、探索历程u20世纪3040年代化学和遗传学研究取得重大进展DNA化学元素组成：C、H、O、N、PDNA是由4种脱氧核苷酸连成的长链，且具备稳定的直径。2nm回顾脱氧核苷酸脱氧核苷酸1分子 1分子 1分子脱氧核糖含氮碱基磷酸脱氧核糖OC1C2C3C4C5P磷酸N含氮碱基腺嘌呤 A鸟嘌呤 G胞嘧啶 C胸腺嘧啶 T一、探索历程 1951年春天 英国的化学家富兰克林和生物物理学家威尔金斯用X X射线衍射技术射线衍射技术拍摄的DNA晶体的衍射图谱。 罗莎琳德富兰克林 莫里斯威尔金斯 DNA晶体衍射图谱一、探索历程 1951年秋天 23岁的美国生物学者沃
2、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。生物理解数据分析DNA分子呈螺旋结构詹姆斯沃森 弗朗西斯克里克一、探索历程 结构模型的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OPNOPNOPNOPNOPNOPN双链螺旋结构模型三链螺旋结构模型很快被化学家否定为什么？为什么？一、探索历程 结构模型的构建思考已知碱基具有疏水性，你能想到什么？OPNOPNOPNOPNOPNOPN生物膜的流动镶嵌模型推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧一、探索历程 结构模型的构建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。模型二化学家
3、指出：配对违反化学规律 又被否定NOPANOPTNOPCNANOPCNOPTNOPA思考观察碱基结构，你能发现什么问题？嘌呤有2个环嘧啶有1个环NOPANOPTNOPGNOPCNOPCNOPGNOPTNOPA如果是相同碱基配对，那么DNA直径不固定推测：嘧啶与嘌呤配对一、探索历程 1952年春天沃森和克里克得知查哥夫理论：腺嘌呤（A A）的量=胸腺嘧啶（T T）的量鸟嘌呤（G G）的量=胞嘧啶（C C）的量查哥夫推测：A与T配对，C与G配对NOPGNOPTNOPANOPCNOPTNOPGNOPCNOPA一、探索历程模型三平面结构T相邻碱基之间是通过什么相连？一、探索历程相邻碱基之间通过氢键相连
4、2 2个氢键3 3个氢键 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原子之间存在一定的吸引力，形成氢键。一、探索历程相邻碱基之间通过氢键相连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。NOPGNOPTNOPANOPCNOPTNOPGNOPCNOPAT DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸集团，这一端称作5-端，另一端有一个羟基（OH），称作3-端。 DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5-端到3-端的，另一条单链则是从3-端到5-端的。5-5-端端5-5-端端3 3-端端3 3-端端C5C5C
5、3C3OH一、探索历程相邻碱基之间通过氢键相连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一个平面上。NOPGNOPTNOPANOPCNOPTNOPGNOPCNOPA螺旋一定的角度平面结构立体结构1nm两条链按照反向平行关系盘旋成双螺旋结构T双螺旋结构模型1.DNA具有稳定的直径。2.能解释A、T、C、G的数量关系。3.能解释DNA的精确复制。4.金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，两者完全相符。DNA的空间（立体）结构 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 。 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三
6、人因这一研究成果而共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。左一：威尔金斯左三：克里克左五：沃森回顾DNA模型构建中具有重大贡献的科学家 威尔金斯生物物理学家英国DNA晶体的衍射图谱 富兰克林化学家英国DNA晶体的衍射图谱 查哥夫生物化学家奥地利查哥夫理论 克里克物理学家英国构建者 沃森生物学家美国构建者给予你哪些启示？启示多学科的综合应用合作精神失败后锲而不舍不向困难低头。生物学是一门交叉学科二、DNA分子结构的特点：（1）由 条链组成的，按 方式盘旋成 结构。（2） 和 交替链接，排列在外侧，构成基本骨架， 排列在内侧。（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对，且遵循 。两 反向平行双螺旋脱氧核糖磷酸
7、碱基氢键碱基互补配对原则三、DNA的特性：稳定性脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，碱基互补配对的方式不变 氢键有利于维持双螺旋结构的稳定构象NOPNOPTNOPNOPNOPNOPNOPNOP假如有4个碱基对的DNA片段，若填上碱基种类，有多少种填法？444444种三、DNA的特性：稳定性脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，碱基互补配对的方式不变 氢键有利于维持双螺旋结构的稳定构象多样性DNA分子碱基对排列顺序千变万化 含有n个碱基对的DNA，可有 种排列方式；含有n个碱基的DNA，可有 种排列方式。 能储存大量的遗传信息特异性每种DNA分子都有区别与其他DNA分子的特定的碱基排列顺序4n
8、4（n/2）DNA分子的结构DNA分子结构的探究历程构建者：沃森、克里克DNA双螺旋结构的特点DNA的特性稳定性多样性特异性回顾：为什么DNA指纹图独一无二？它与DNA结构有何关联？DNA指纹图独一无二DNA分子图独一无二DNA结构独一无二DNA的特异性DNA分子都有区别与其他DNA分子的特定的碱基排列顺序12345678109GTCA1. 1. 胞嘧啶胞嘧啶实例分析实例分析2. 2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 5. 脱氧核糖脱氧核糖7. 7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸10. 10. 一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段6. 6.
9、 磷酸磷酸8. 8. 碱基对碱基对9. 9. 氢键氢键2.DNA的双螺旋结构是指（ ）A.由两条多肽链盘旋而成 B.由两条同向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成 C.由两个DNA分子盘旋而成D.由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成 D梳理梳理，练一练1.下图是某同学制作 DNA 双螺旋结构模型时，搭建的一个脱氧核苷酸对，其中正确的是（ ）C模型构建的原则在材料的选择上：物美价廉在模型的制作上：科学性、简易性、美观性。课外活动(P51)(P51)：制作DNADNA双螺旋结构模型设DNADNA一条链为1 1链，互补链为2 2链。A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C
10、 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链根据碱基互补配对原则可知： A A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1 G G1 1=C=C2 2 G G2 2=C=C1 1因此：在DNADNA双链中（1 1） A A1+1+A A2 2=T=T2 2+T+T1 1 G G1+1+G G2 2=C=C2 2+C+C1 1 即A=T A=T ， G=CG=C 非互补碱基之和相等非互补碱基之和相等 A+G=T+C A+C=T+G A+G=T+C A+C=T+G 即即 A+G/T+C=1 A+C/T+G=1A+G/T+C=1 A+C/T+G=1非互补碱基之和占全部碱基的一半非互补碱
11、基之和占全部碱基的一半A+G/A+G+T+C=50%A+G/A+G+T+C=50%；A+C/A+G+T+C=50%A+C/A+G+T+C=50%T+G/A+G+T+C=50%T+G/A+G+T+C=50%；T+C/A+G+T+C=50%T+C/A+G+T+C=50%例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A占占23%23%，求，求GG占多少？占多少？G=27%G=27%A+G/A+G+T+C=50%A+G/A+G+T+C=50%A=23%A=23%C因为因为A+C/A+G+T+C=50% A+C/A+G+T+C=50% 所以所以A+C=4000A+C=4000个个已知已知
12、C=2200C=2200所以所以A=1800A=1800A+G+T+C=8000A+G+T+C=8000个个例例2 2已知已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有40004000个碱基对，个碱基对，其中胞嘧啶有其中胞嘧啶有22002200个，这个个，这个DNADNA分子中应分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是别是 （ ）A A40004000个和个和900900个个B B40004000个和个和l800l800个个C C80008000个和个和18001800个个 D D80008000个和个和36003600个个A+TA+TG+CG+CA
13、 A2 2+T+T2 2GG2 2+C+C2 2（2）互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1= = a= =T T1 1+A+A1 1C C1 1+G+G1 1= = a因为：A A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1 A A1 1=C=C2 2 A A2 2=C=C1 1= =A A1 1+ +A A2 2+T+T1 1+T+T2 2G G1 1+G+G2 2+C+C1 1+ +C
14、 C2 22(A2(A1 1+T+T1 1) )2(G2(G1 1+C+C1 1) )= = = a（3） 非互补碱基之和的比例在在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1A A1 1+G+G1 1T1 1+C1 1 = a = 1/aA+GT+C = 1A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链T2 2+C2 2A2 2+G2 2=T1 1+C1 1A A1 1+G+G1 1因为：A A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1 A A1 1=C=C2 2 A A2 2=C=C1 1例题例题
15、3 3、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个上述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 2.5 1 例例4 4：某双链：某双链DNADNA分子中，分子中，A A占整个占整个DNADNA碱基碱基总数的总数的27%27%，其中一条链上，其中一条链上A A占该链碱基总占该链碱基总数的数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上A A占其所在链碱基占其所在链碱基总数的百分含量。总数的百分含量。A=27%A1=22% A1占整个DNA的11%则A2占整个DNA的16%则A2占所在链的32% 例题例题5 5、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基碱基总数的总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上GG占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求。求另一条链上另一条链上GG占其所在链碱基总数的百分含量。占其所在链碱基总数的百分含量。A=27%G=23%G1=22%G1占整个DNA的11%则G2占整个DNA的12%则G2占所在链的24%谢谢
