1、第三章 基因的本质象征着“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结构的研究研究DNA结构常用的方法：X射线晶体衍射法此时科学界已认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基DNA衍射图谱的发现英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林DNA衍射图谱（应用X射线衍射技术）现象：DNA呈现“X”形推断：DNA分子式螺旋的测定不同生物的碱基含量奥地利生物化学家查哥夫碱基组成（%）碱基比例AGCTA/TG/C嘌呤/嘧啶人30.919.919.829.41.051.001.04鸡(母)28.820.52
2、1.529.21.020.950.97海胆32.817.717.332.11.021.021.02酵母31.318.717.132.90.951.091.00大肠杆菌24.726.025.723.61.041.011.03查哥夫法则的发现奥地利生物化学家查哥夫通过测定多种生物DNA中碱基的含量提出了查哥夫法则：在DNA中，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。（A=T,G=C）DNA双螺旋结构模型的构建美国生物学家沃森和英国物理学家克里克提出“DNA双螺旋结构”沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，碱基位于螺旋的外部
3、，但是这些模型很快就被否定了。沃森和克里克没有气馁，又重新构建了一将磷酸-脱氧核糖骨架排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双螺旋。DNA双螺旋结构模型的构建美国生物学家沃森和英国物理学家克里克基于威尔金斯和富兰克林的DNA衍射图谱和查哥夫定律，最终成功构建DNA双螺旋结构模型。1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。标志着分子生物学时代的诞生。沃森（左）和克里克（右）DNA的结构主要特点：DNA是由2条单链组成的。这2条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52
4、 2oP4 41 13 35 52 20PP5533DNA的结构主要特点：DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。磷酸二酯键：由一个核苷酸的磷酸基和另一个核苷酸的五碳糖上的3号位点之间形成的一个共价键POPO磷酸二酯键DNA的结构碱基主要特点：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的规律。碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对，碱基之间这种一一对应的关系。氢键DNA的结构在碱基配对时，为什么不是嘌呤和嘌呤或嘧啶和嘧啶碱配对呢？嘌呤碱基是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱基是单环化合物，占有空间小
5、。而DNA分子的两条链的距离是固定的。DNA的结构其他特点：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。DNA的一条单链具有两个末端：一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5-端；另一端有一个羟基，称作3-端；P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP5353课堂练习1下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是()A威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像B沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型C
6、查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系D富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量B课堂练习2下面是DNA的分子结构模式图，说出图中110的名称。12345678109GTCA1.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的片段课堂练习3下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是()A有可能是碱基AB和相间排列，构成DNA分子的基本骨架C中特有的元素分别是P、C和ND与有关的碱基对一定是ATDDNA的结构特性（1）稳定性DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补
7、配对的方式不变；每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。DNA的结构特性（2）多样性DNA分子中碱基对排列顺序多种多样；每个碱基对有4种可能性；n个碱基对的排列顺序是4n种。e.g.100个碱基对的排列顺序是4100种DNA的结构特性（3）特异性每种DNA有别于其他的DNA的特定的碱基排列顺序。重点结论：C、G的比例越高，双螺旋结构越稳定，热稳定性越强。碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中）腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A=T，G=C嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A+G=T+C推论：任意两个不互补碱基之和相等且各占DNA总碱基数的50A+G=T+C=A+C=T+G
8、=50%碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中）不配对的两碱基之和的比值等于1，即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1推论过程：A=T，G=C A+G=A+C=T+G=T+C(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中）互补配对碱基之和所占比例“三不变”：在一条链中互补配对碱基之和占该链碱基的比例=互补链中这两种碱基数占互补链碱基数的比例=整个DNA分子中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例即(A1+T1)/(A1+T1+C1+G1)=(A2+T2)/(A2+T2+C2+G2)=(A+T)/(A+T+C+G)A 1T 2T 1A2G
9、1C 2C 1G 21链2链碱基比例与双链DNA分子的共性及特性共性不同生物（含DNA）的碱基比例相同A=T，G=C；A+C/T+G=A+G/T+C=1特性A+T/C+G的值在不同DNA分子不同体现了DNA分子多样性和特异性课堂练习1、下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是()C课堂练习2、某双链DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的38%，其中一条a链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链b上的G占该链碱基总数的比例是()A41%B38%C28%D21%A课堂练习3、如图为DNA片段的结构图，请据图回答：(1
10、)图甲是DNA片段的_结构，图乙是DNA片段的_结构。(2)填出图中部分结构的名称：_、_。(3)从图中可以看出，DNA分子中的_和_交替连接排列在外侧，构成基本骨架。平面空间/立体腺嘌呤脱氧核苷酸1条脱氧核苷酸单链片段脱氧核糖磷酸课堂练习3、如图为DNA片段的结构图，请据图回答：(4)连接碱基对的是_，碱基配对的方式如下：即_与_配对；_与_配对。(5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是_的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成_结构。氢键ATCG反向平行规则的双螺旋课堂练习4、如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题：(1)从主链上看，两条
11、单链_平行；从碱基关系看，两条单链_。(2)图中有_种碱基，_种碱基对。(3)_和_相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。反向碱基互补配对磷酸脱氧核糖课堂练习4、如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题：(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：该DNA片段中共有腺嘌呤_个，C和G构成的碱基对共_对。在DNA分子稳定性的比较中，_碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。G与C6040课堂练习5、如图为不同生物或不同器官（细胞）的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况，据图回答问题：(1)猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是_(2)上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最强的是_不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂小麦课堂练习5、如图为不同生物或不同器官（细胞）的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况，据图回答问题：(3)假设小麦DNA分子中(A+T)/(G+C)=1.2，那么(A+G)/(T+C)=_。(4)假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的_。140%
