1、第3 3章 基因的本质第2节 DNA分子的结构DNA是生物体的遗传物质，DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？一、DNA双螺旋结构模型的构建思考思考 讨论讨论DNA结构模型的构建 1951年秋天，一直对DNA结构的奥秘感兴趣的沃森，来到英国剑桥大学卡文迪什实验室工作。在这里，他遇到了同样对DNA结构着迷的克里克。研究DNA结构常用的方法是X射线晶体衍射法。物理学家出身的克里克对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉，能够帮助沃森理解晶体学原理，而沃森可以帮助克里克理解生物学的内容。两人决定合作进行DNA结构的研究。当时，科学界已经认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这
2、4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。英国生物学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱（图A）。沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫访问了剑桥大学，沃森和克里克从他那里得知了一条重要信息：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。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，脱氧核苷酸
3、-磷酸骨架安排在螺旋外部的模型（图B）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-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，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。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在英国自然杂志上刊载，引起了极大的轰动。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。讨论1.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立
4、体结构？DNA是由2条链构成的。这2条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（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？基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A一定与T配对；G一定与C配对。它们位于DNA的内侧。2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？启示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流、合作，让闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；研
5、究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。二、DNADNA的结构DNA双螺旋结构模型（1953：沃森、克里克）1.DNA分子的组成单位脱氧核糖核苷酸：脱氧核苷酸的种类胞嘧啶脱氧核苷酸C 胸腺嘧啶脱氧核苷酸TA AG GC CT TA AT TG GC C氢键磷酸二酯键2.双螺旋模型的主要特点（p50）（1）DNA是由两条单链组成的，这两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（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（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对遵循碱基互补配对原则。（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
6、关系叫作碱基互补配对原则）A AG GC CT TA AT TG GC CDNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）序列（p57）两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的（多样性）答：答：DNA通过通过碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序 （即为脱氧核苷酸的排列顺序）（即为脱氧核苷酸的排列顺序）储存大量的遗传信息储存大量的遗传信息思考题：思考题：DNA是遗传物质，储存着大是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么量的遗传信息，那么DNA是通过什么储是通过什么储存大量的遗传信息？存大量的遗传信息？（1）A1=T2，C1=G2 A2=T1，C2=G1即(A1
7、+A2)=(T1+T2)，(C1+C2)=(G1+G2)（2）A总=T总，C总=G总三、DNA的相关计算 DNA单链中碱基数量关系：A不一定等于T；C不一定等于GA+C不一定等于T+G（3）A+C=T+G 或 T+G=T+C (4)A+C/T+G=T+G/T+C=1DNA双链中碱基的数量关系：T+G 不一定等于不一定等于T+C小结练习一、概念检测1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基。（）（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/(T+C)=1。（）2.下面
8、是DNA的结构模式图，请写出图中的名称。；3.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.b0.5 B.b0.5 C.胞嘧啶为a（1/2b-1）个 D.胞嘧啶为b（1/2a-1）4.一条DNA单链的序列是5-GATACC-3,那么它的互补链的序列是（）A.5-CTATGG-3 B.5-GATACC-3 C.5-GGTATC-3 D.5-CCATAG-35.若双链DNA分子一条链ATCG=1234，则另一条链相应的碱基比是（）A1234 B4321 C2143 D11111.志愿精神可以表述为一种具体化或日常化的人文精神。作为促进社区发展、社会进步和社会成
9、员个人身心完善的一种价值观念和社会心理，志愿精神在日常生活层面的实际体现形式就是志愿行动。志愿精神的兴起，作为一种独特的社会文化形式，体现了在不同层面上的功能。2.礼、乐与城市文明有密切关系，这可从什么是文明，文明与城市的关系，以及什么是城市文明的核心内容等角度加以认识与阐释。3小说开头的环境描写和简单的人物对话，交代了“他”的身份和家庭生活状况，也照应结尾，凸显人物品质。4媳妇为了“他”也来到城市，来到工地，找不到合适的进钱门路，就捡起了破烂，为此，她常常抱怨“他”无能。5对比是本文主要的表现手法，以媳妇迫于生活压力让丈夫监守自盗与丈夫的断然拒绝为对比突出了丈夫的品质。6.一个真性情的人活在一个最冷酷的现实中，一个最洁净的人落在一个最肮脏的泥塘里，一个最遵循内心真实的人面对的是种种的虚伪和狡诈。你无法对他们宽容，哪怕是丁点儿的虚与委蛇，你谨持自己理想的绝对纯洁。7.信仰是灵魂的支撑，对一个刚直的文人来说，它比生命重要得多。当肉体的保存与精神的救赎发生避无可避的冲突时，他们毅然选择了后者，让肉体下沉，让精神在碧波中飞升。8南北朝乐府民歌虽有某种意义上的差别，可在语言节奏、质朴纯真风格、心灵绽放的美丽上等方面的“内在的美”是相同的。9文人乐府诗温以丽，意悲而远，或慷慨，或清绮，风格多样。这说明，乐府民歌不仅给文人诗歌形式，还遗传了题材、体裁、意象和风格特征。
