1、第第2节节DNA分子的结构分子的结构1描述描述DNA双螺旋结构模型的构建过程。双螺旋结构模型的构建过程。2概述概述DNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。3制作制作DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1模型名称：模型名称：模型。模型。2构建者：美国生物学家构建者：美国生物学家 和英国物理学家和英国物理学家 。3构建依据构建依据(1)DNA分子是以分子是以4种种 为单位连接而成的为单位连接而成的长链，这长链，这4种脱氧核苷酸分别含有种脱氧核苷酸分别含有 四种碱四种碱基。基。DNA双螺旋结构双螺旋结构沃森沃森克里克克里克脱氧核苷酸
2、脱氧核苷酸A、T、C、G(2)威尔金斯和富兰克林提供的威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明衍射图谱表明DNA呈呈 结构。结构。(3)查哥夫测定查哥夫测定DNA的分子组成，发现腺嘌呤的分子组成，发现腺嘌呤(A)的量总的量总是等于是等于 的量；的量；的量总是等于的量总是等于 的量。的量。螺旋螺旋胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)二、二、DNADNA分子的结构分子的结构1基本单位基本单位构成构成DNA分子的基本单位分子的基本单位 由一分子由一分子 、一分子、一分子 和一分子和一分子 连接而成。连接而成。2整体整体由两条脱氧核苷酸链按由两条脱氧核苷酸链按 方式盘旋成双螺旋
3、方式盘旋成双螺旋结构。结构。3由由 和和 交替连接，排列在外侧，构成交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；基本骨架；排列在内侧。排列在内侧。4碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：A(腺嘌呤腺嘌呤)一定与一定与 配配对；对；G(鸟嘌呤鸟嘌呤)一定与一定与 配对。配对。脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基反向平行反向平行脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸碱基碱基T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)C(胞嘧啶胞嘧啶)1在整个双链在整个双链DNA分子中，嘌呤总数是否等于嘧啶总分子中，嘌呤总数是否等于嘧啶总数？在数？在DNA分子一条单链中呢？分子一条单链中呢？提示：提示：整个双链整个双链DNA分子中，嘌呤总数
4、等于嘧啶总数，分子中，嘌呤总数等于嘧啶总数，因为因为AT，GC，所以，所以AGTC。在。在DNA分子一条单分子一条单链中，上述关系一般不成立。链中，上述关系一般不成立。2两条长度相同的双链两条长度相同的双链DNA分子，其结构上的差异体分子，其结构上的差异体现在哪里？现在哪里？提示：提示：差异主要体现在双链内侧碱基的排列顺序上。差异主要体现在双链内侧碱基的排列顺序上。2DNA的平面结构的平面结构(1)一条脱氧核苷酸链：由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖一条脱氧核苷酸链：由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的上的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学
5、键键(3，5磷酸二酯键磷酸二酯键)相连接。如图所示：相连接。如图所示：(2)两链之间的碱基对：两链之间的碱基对：A一定与一定与T配对，两碱基之间形配对，两碱基之间形成两个氢键；成两个氢键；G一定与一定与C配对，两碱基之间形成三个氢键。如配对，两碱基之间形成三个氢键。如图所示：图所示：3DNA的立体结构的立体结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构两条长链反向平行盘旋形成规则的双螺旋结构两条长链反向平行盘旋形成规则的双螺旋结构(1)两条链反向平行；两条链反向平行；(2)脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧；脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧；(3)碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。碱基排列在内侧
6、，且遵循碱基互补配对原则。如图：如图：【拓展延伸】【拓展延伸】DNA分子中，分子中，A与与T之间有两个氢键，之间有两个氢键，C与与G之间有三个氢键，因此之间有三个氢键，因此CG对相对含量多的对相对含量多的DNA分子热分子热稳定性高。稳定性高。下列有关下列有关DNA分子结构的叙述，正确的是分子结构的叙述，正确的是()ADNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则的双螺旋结构，其基本骨架由而成的规则的双螺旋结构，其基本骨架由“脱氧核糖脱氧核糖磷磷酸酸含氮碱基含氮碱基”交替排列而成交替排列而成B整个整个DNA分子中，嘌呤数等于嘧啶数，所以每条单分子
7、中，嘌呤数等于嘧啶数，所以每条单链中链中AT，GCC与与DNA分子中的碱基分子中的碱基G直接相连的是脱氧核糖和碱直接相连的是脱氧核糖和碱基基CD每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个碱基相连每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个碱基相连解析：解析：DNA分子双螺旋结构的外侧是磷酸与脱氧核糖交分子双螺旋结构的外侧是磷酸与脱氧核糖交替排列，构成基本骨架，而内侧的碱基互补配对。若替排列，构成基本骨架，而内侧的碱基互补配对。若DNA分分子一条链上是子一条链上是A，则另一条链上与之配对的一定是，则另一条链上与之配对的一定是T，一条链，一条链上是上是G，则另一条链上与之配对的一定是，则另一条链上与之配对的一定是C，反
8、之亦然，所以，反之亦然，所以双链双链DNA分子中分子中AT，GC。但在单链中，。但在单链中，A不一定等于不一定等于T，G也不一定等于也不一定等于C。在同一个脱氧核苷酸中，碱基。在同一个脱氧核苷酸中，碱基G与脱与脱氧核糖直接相连；两链之间氧核糖直接相连；两链之间G与与C互补配对，故选项互补配对，故选项C正确。正确。每个脱氧核糖均只与一个碱基相连；但除了游离的脱氧核糖每个脱氧核糖均只与一个碱基相连；但除了游离的脱氧核糖只与一个磷酸相连外，其余脱氧核糖均与两个磷酸相连。只与一个磷酸相连外，其余脱氧核糖均与两个磷酸相连。答案：答案：C1如图为含有四种碱基的如图为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该
9、分子结构示意图，对该图的正确描述是图的正确描述是()A有可能是碱基有可能是碱基AB和和相间排列，构成相间排列，构成DNA分子的基本骨架分子的基本骨架C在在中分别特有的元素是中分别特有的元素是P、C和和ND与与有关的碱基对一定是有关的碱基对一定是AT解析：解析：该该DNA分子含有四种碱基，且分子含有四种碱基，且A与与T之间形成两之间形成两个氢键，个氢键，G与与C之间形成三个氢键，因此与之间形成三个氢键，因此与有关的碱基对一有关的碱基对一定是定是AT，与，与有关的碱基对一定是有关的碱基对一定是GC，但无法确定，但无法确定、具体是哪一种碱基。具体是哪一种碱基。DNA分子的基本骨架是磷酸和脱分子的基本
10、骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，应为图中的氧核糖交替连接，排列在外侧，应为图中的。中特有中特有的元素是的元素是P，中特有的元素是中特有的元素是N，而，而C元素并不是元素并不是所特所特有的，有的，中也含有中也含有C元素。元素。答案：答案：D二、二、DNADNA分子中碱基数量的计算分子中碱基数量的计算1碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：AT、GC，即，即2碱基比例关系碱基比例关系 某某DNA分子中分子中AT占整个占整个DNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%，其中一条链，其中一条链(a)上的上的G占该链碱基总数的占该链碱基总数的21%，那么，那么，对应的另一条互补链对应的另一条互补链(
11、b)上的上的G占该链碱基总数的比例是占该链碱基总数的比例是()A35%B29%C28%D21%解析：解析：整个整个DNA中的中的AT占整个占整个DNA碱基总数的碱基总数的44%，则，则GC占整个占整个DNA碱基总数的碱基总数的56%，又因整个，又因整个DNA分子中分子中GC所占比例与每一条链上所占比例与每一条链上GC所占该链碱基总数所占该链碱基总数的比例相等。可知的比例相等。可知b链上链上GC56%，其中，其中G(a链链)21%，可知可知C(b链链)21%，推出，推出G(b链链)35%。答案：答案：A【触类旁通】【触类旁通】解此类题目分三步解此类题目分三步首先弄清题干所给的碱基比例是占整个首先
12、弄清题干所给的碱基比例是占整个DNA分子的，还分子的，还是占一条链的碱基比例。是占一条链的碱基比例。其次，画一个其次，画一个DNA分子简图，标出已知和求解，并分析分子简图，标出已知和求解，并分析碱基之间关系。碱基之间关系。最后，根据碱基互补配对原则及本要点的规律总结，解最后，根据碱基互补配对原则及本要点的规律总结，解答即可。答即可。2某双链某双链DNA分子中共有含氮碱基分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条个，其中一条单链上单链上(AT)/(CG)2/5，问该，问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是核苷酸的数目是()A150个个B200个个C300个个D400个个解析：
13、解析：双链双链DNA的一条链中，的一条链中，(AT)/(GC)与另一条与另一条互补链中互补链中(AT)/(GC)，以及整个，以及整个DNA分子中分子中(AT)/(GC)相等。相等。DNA分子的一条单链上分子的一条单链上(AT)/(CG)2/5，那么，那么整个整个DNA分子中分子中(AT)/(CG)2/5，因此可以推导出，因此可以推导出AT占占DNA分子碱基总数的分子碱基总数的2/7。双链。双链DNA分子共有含氮碱基分子共有含氮碱基1 400个，个，AT，则，则DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(14002/7)/2200(个个)。故选。故选B。答案：答案：B
14、与本节内容有关的实验问题：与本节内容有关的实验问题：1制作制作DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。2探究探究DNA分子的特异性和多样性。分子的特异性和多样性。【案例探究】【案例探究】现有用硬纸片制作的现有用硬纸片制作的4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸模型，样式见右图所示，请你运用所学的模型，样式见右图所示，请你运用所学的关于关于DNA结构知识，排列出一个平面结构知识，排列出一个平面DNA片段图。片段图。(1)DNA片段由几条链构成？如何连片段由几条链构成？如何连接？接？(2)试画出一个具体的试画出一个具体的DNA片段图。片段图。(3)理论上分析理论上分析(2)，一共能排出多少种，一共能排出多少种片
15、段图？片段图？(4)从从(2)、(3)中可得出什么结论？中可得出什么结论？解析：解析：DNA是双螺旋结构，所以有两条链，并且两条链是双螺旋结构，所以有两条链，并且两条链之间是反向平行的。它们之间遵循碱基互补配对原则并通过之间是反向平行的。它们之间遵循碱基互补配对原则并通过氢键连接，并且每一个碱基位置对应氢键连接，并且每一个碱基位置对应4种碱基，同时由种碱基，同时由于碱基排列顺序的不同，导致于碱基排列顺序的不同，导致DNA分子结构具有多样性分子结构具有多样性和特异性。和特异性。答案：答案：(1)两条链，两条链的单体间通过磷酸二酯键连两条链，两条链的单体间通过磷酸二酯键连接，链与链之间借碱基间的氢键连接。接，链与链之间借碱基间的氢键连接。(2)如图所示：如图所示：(3)44(4)DNA分子结构具有多样性和特异性。分子结构具有多样性和特异性。
