1、第三章第三章基因的本质基因的本质第第2 2节节 DNADNA的结构的结构坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗?DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。DNA双螺旋结构的发现是20世纪最为重大的科学发现之一，和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。01问题探讨结构 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？要解答这些问题先要搞清楚DNA的结构02DNA双螺旋结构模型的构建1.建立者：1953年，沃
2、森和克里克克里克:物理学家,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。沃森:生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。02DNA双螺旋结构模型的构建2.建立过程：资料1：20世纪30年代，科学家认识到：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、C、G四种碱基。O PCH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶G:鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸组成DNA的四种脱氧核苷酸2.建立过程：02DNA双螺旋结构模型的构建资料二：
3、1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯（M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。M.WilkinsR.E.Franklin2.建立过程：02DNA双螺旋结构模型的构建沃森和克里克据此推算出DNA呈螺旋结构。“X”形意味着DNA分子是螺旋的双螺旋？三螺旋？2.建立过程：02DNA双螺旋结构模型的构建资料3：1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。查哥夫法则：在DNA中，腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C
4、)的量。2.建立过程：资料4 富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。A-T与G-C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。能够解释A=T、G=C的数量关系。模型与X射线衍射照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。2.建立过程：02DNA双螺旋结构模型的构建 1953年，沃森和克里克撰写的论文在英国杂志自然上发表，引起极大的轰动。1962，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。1.请你根据资料回答有关DNA结构
5、方面的问题。（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？（2）DNA 的基本骨架是由那些物质组成的？他们分别位于DNA的什么部位？两条链构成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构DNA 的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧思考讨论：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那些启示？研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。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，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；思考讨论：（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什
6、么部位？DNA 中的碱基通过氢键连接成碱基对。它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。3.意义：思考讨论：1.DNA的结构层次03DNA的结构基本组成元素：基本组成物质：基本组成单位：DNA单链：DNA双链：C、H、O、N、P磷酸基团、脱氧核糖、含氮碱基脱氧核糖核苷酸（4种）脱氧核苷酸链DNA双螺旋结构03DNA的结构2.DNA
7、的结构特点CH2 H OH H H H H 碱基碱基 磷酸 543215353一个羟基(OH)，称作3端游离的磷酸基团，称作5端磷酸二酯键CTTGACAG5533（1）由 条单链按 _ 方式盘旋成 _ 结构反向平行双螺旋2173,5-磷酸二酯键磷酸 和 交替连接，构成基本骨架；(2)外侧：碱基内侧:脱氧核糖(3)碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过 连接形成 ，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 。氢键氢键TC碱基互补配对原则碱基对碱基对235335G.C比例越高，DNA的热稳定性越高下面是DNA的结构模式图，请写出图中的名称。1 23 45 67 89 10胞嘧啶
8、（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？2个练习与应用（P52）2.特异性：碱基对的特定排列顺序。3.稳定性：1.多样性：外部稳定的基本骨架磷酸和脱氧核糖交替连接形成；内部碱基对稳定通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性；空间结构稳定规则的双螺旋结构；碱基对的排列顺序的千变万化。3.DNA的特性03DNA分子中相关的碱基计算嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数即A+G/T+C=1A=TC=GA+G=T+C或 A+C=T+G某生物细胞DNA分子的碱基中
9、，腺嘌呤的分子数占22，那么，胞嘧啶的分子数占（）A11 B22 C28 D44任意两个不互补碱基之和恒等且各占DNA总碱基数的50配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，若 ，则 ，G1C1A1T1mG2C2A2T2GCATDNA分子中相关的碱基计算03mm03DNA分子中相关的碱基计算例:若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这个链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是()A9%B27%C28%D46%03DNA分子中相关的碱基计算非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，若 ,则 ，T1 C1A1G1aT2 C2A2G2T CAG1a1DNA两互补链中，不配对的两碱基之和的比值乘积为103DNA分子中相关的碱基计算例题2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
