1、第三章第三章基因的本质基因的本质第第2 2节节 DNADNA的结构的结构象征着象征着“生命生命”的雕塑的雕塑北京中关村高科技园区北京中关村高科技园区原名为原名为“生物链生物链”以独特的双螺旋结构被看作中关村的标志。以独特的双螺旋结构被看作中关村的标志。而在北京大学生命科学学院，也有一座类似的雕塑，可北大的这个雕塑却因而在北京大学生命科学学院，也有一座类似的雕塑，可北大的这个雕塑却因旋转方向的问题，使北京大学惹上了官司，这是怎么回事！同学们有没有听说过旋转方向的问题，使北京大学惹上了官司，这是怎么回事！同学们有没有听说过这个案件？这个案件？提示提示:北大向某公司定了座北大向某公司定了座“DNAD
2、NA雕塑雕塑”，并按双方选定的图纸签了合同。并按双方选定的图纸签了合同。后来公司如期交付安装，北大也支付了全部费用。但雕塑参展一段时间后，一位后来公司如期交付安装，北大也支付了全部费用。但雕塑参展一段时间后，一位北大教授发现双螺旋雕塑的螺旋方向反了。后来公司为北大重做了雕塑，并要求北大教授发现双螺旋雕塑的螺旋方向反了。后来公司为北大重做了雕塑，并要求北大支付二次制作的成本费，北大拒绝。该公司就把北大告上了法庭。北大支付二次制作的成本费，北大拒绝。该公司就把北大告上了法庭。问题探讨问题探讨 当科学家研究出当科学家研究出DNADNA是遗传物质后，是遗传物质后，人们更迫切人们更迫切的想知道：的想知道
3、：DNADNA是怎样储存遗传信息的？是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？又是怎样决定生物性状的？要回答这个问题，要回答这个问题，首先需要弄清楚首先需要弄清楚DNADNA的结构。的结构。命运的螺旋命运的螺旋 DNA DNA结构的发现是科学史上最具传奇性的结构的发现是科学史上最具传奇性的“章节章节”之一。之一。这项伟大发现的创立者这项伟大发现的创立者沃森和克里克在当时没有沃森和克里克在当时没有最好的设备，甚至不具备很多的生物化学知识，但他们的最好的设备，甚至不具备很多的生物化学知识，但他们的伟大发现改变了自然科学和医学的发展，揭晓了分子生物伟大发现改变了自然科学和医学的发展，揭晓了分子生
4、物学中最基本的奥秘。学中最基本的奥秘。我们之所以记得他们，正如克里克所说：我们值得称我们之所以记得他们，正如克里克所说：我们值得称赞的是我们选对了问题并坚持不懈地为之奋斗。为了找到赞的是我们选对了问题并坚持不懈地为之奋斗。为了找到黄金，我们一路跌跌撞撞，总是犯错误，这是真的，但事黄金，我们一路跌跌撞撞，总是犯错误，这是真的，但事实是我们仍在一直寻找黄金。实是我们仍在一直寻找黄金。一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1.1.模型名称模型名称“X X”形形DNADNA具螺旋结构具螺旋结构2.2.模型构建者模型构建者19531953年，美国生物学家年，美国生物学家沃森沃森和英
5、国物理学家和英国物理学家克里克克里克3.3.构建依据构建依据（1 1）DNADNA是以是以4 4种种脱氧核苷酸脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，为单位连接而成的长链，这这4 4种脱氧核苷酸分别含有种脱氧核苷酸分别含有A A、T T、G G、C 4C 4种碱基种碱基；（2 2）威尔金斯和富兰克林获得的）威尔金斯和富兰克林获得的DNADNA的的X X射线衍射图谱射线衍射图谱；DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型（3 3）测定）测定不同生物的碱基含量不同生物的碱基含量奥地利生物化学家查哥夫奥地利生物化学家查哥夫碱基组成（碱基组成（%）碱基比例碱基比例A AG GC CT TA/TA/TG/CG/C
6、嘌呤嘌呤/嘧啶嘧啶人人30.930.919.919.919.819.829.429.41.051.051.001.001.041.04鸡鸡(母母)28.828.820.520.521.521.529.229.20.990.990.950.950.970.97海胆海胆32.832.817.717.717.317.332.132.11.021.021.021.021.021.02酵母酵母31.331.318.718.717.117.132.932.90.950.951.091.091.001.00大肠杆菌大肠杆菌24.724.726.026.025.725.723.623.61.041.041.0
7、11.011.031.03通过测定多种生物通过测定多种生物DNADNA中碱基的含量，提出了中碱基的含量，提出了查哥夫法则：查哥夫法则：在在DNADNA中，腺嘌呤中，腺嘌呤(A)(A)的量总是等于胸腺嘧啶的量总是等于胸腺嘧啶(T)(T)的量；的量；鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)的量总是等于胞嘧啶的量总是等于胞嘧啶(C)(C)的量。的量。（A=T,G=CA=T,G=C）一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建4.4.构建历程构建历程一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建19531953年年，沃森和克里克撰写的，沃森和克里克撰写的核酸的分子结构核酸的分子结构脱氧核
8、糖核酸的脱氧核糖核酸的一个结构模型一个结构模型论文在英国论文在英国自然自然杂志上刊载，引起了极大的杂志上刊载，引起了极大的轰动轰动19621962年年，沃森、克里克和，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。或医学奖。沃森（右）和克里克（左）沃森（右）和克里克（左）一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建2 2、沃森和克里克默契配合，揭示了、沃森和克里克默契配合，揭示了DNADNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在的双螺旋结构，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
9、予你那些启示？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。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。2 2条条 DNA DNA两条链反向平行盘旋成双螺旋结构两条链反向平行盘旋成双螺旋结构要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；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；分析讨论分析讨论 1 1、根据资料回答有关、根据资料回答有关DNADNA结构方面的问题：结构方面的问题：（1 1）DNADNA上由几条链构成的？他具有怎样的立体结构？上由几条链构成的？他具有怎样
10、的立体结构？（2 2）DNADNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNADNA的什么部位？的什么部位？（3 3）DNADNA中的碱基是如何配对的？它们位于中的碱基是如何配对的？它们位于DNADNA的什么部位？的什么部位？脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸 排列在排列在DNADNA的外侧的外侧通过氢键连接，通过氢键连接，A A与与T T配对配对，G G与与C C配对配对，位于，位于DNADNA内侧内侧要善于利用他人的研究成果和经验；要善于利用他人的研究成果和经验；一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1 1、下列关于威尔金斯、沃
11、森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在、下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNADNA分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的是分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的是 A A威尔金斯和富兰克林提供了威尔金斯和富兰克林提供了DNADNA分子的电子显微镜图像分子的电子显微镜图像 B B沃森和克里克提出了沃森和克里克提出了DNADNA分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型 C C查哥夫提出了查哥夫提出了A A与与T T配对，配对，C C与与G G配对的正确关系配对的正确关系 D D富兰克林和查哥夫发现富兰克林和查哥夫发现A A的量等于的量等于T T的量、的量、C C的量等于的量
12、等于G G的量的量B B练习练习（一）（一）DNADNA中文名称：中文名称：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（二）（二）组成元素组成元素：C C、H H、O O、N N、P P（三）（三）基本组成单位基本组成单位：脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸1 1分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸：_ _+_ _+_1 1分子磷酸分子磷酸1 1分子脱氧核糖分子脱氧核糖1 1分子含氮碱基分子含氮碱基 1 1223344含碱基含碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸55A A G G C CT T脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶DNADNA初步水解产物初步水解产物是是DNADNA彻
13、底水解产物彻底水解产物是是脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖、磷酸、含氮碱基脱氧核糖、磷酸、含氮碱基二、二、DNADNA的结构的结构主要特点：主要特点：DNADNA是由是由2 2条单链条单链组成的。组成的。这这2 2条链按条链按反向平行反向平行方式方式盘旋成盘旋成双螺旋双螺旋结构。结构。3,5-3,5-磷酸二酯磷酸二酯键：键：由由一个核苷酸的五碳糖上的一个核苷酸的五碳糖上的5 5号位点磷酸号位点磷酸和另一个核苷酸五碳糖上和另一个核苷酸五碳糖上3 3号位点之间形成的共价键号位点之间形成的共价键P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP PP P4 41
14、 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P55553333磷酸二酯键磷酸二酯键立体结构立体结构平面结构平面结构二、二、DNADNA的结构的结构DNADNA的一条单链具有两个末端，一端有一的一条单链具有两个末端，一端有一个个游离的磷酸基团游离的磷酸基团，称作，称作55端端，另一端有另一端有一个羟基一个羟基(OH)(OH)，称作，称作33端端，两条单链两条单链走向相反走向相反，一条单链从，一条单链从55端端到到33端，另一条单链从端，另一条单链从33端到端到55端。端。主要特点：主要特点：DNADNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排中的脱氧核糖和磷酸交替连接，
15、排在外侧，构成在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基排列在内侧。；碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过氢键氢键连接成碱基连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律。对，并且碱基配对具有一定的规律。A(A(腺嘌呤腺嘌呤)一定与一定与T(T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)配对；配对；G(G(鸟嘌呤鸟嘌呤)一定与一定与C(C(胞嘧啶胞嘧啶)配对，配对，碱基之间这种一一对应的关系，叫作碱基之间这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则碱基互补配对原则氢键氢键二、二、DNADNA的结构的结构并不是所有的并不是所有的DNADNA分子中，分子中，A AT T、G GC C，部分部分DNADNA分子是单链分子是单
16、链。腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）氢键氢键越多越多，结合力越强，即含，结合力越强，即含G G、C C碱基对比例越大，结构越碱基对比例越大，结构越稳定稳定。二、二、DNADNA的结构的结构在碱基配对在碱基配对时，时，为什么不是嘌呤和嘌呤或嘧啶和嘧啶为什么不是嘌呤和嘌呤或嘧啶和嘧啶碱配对呢？碱配对呢？嘌呤嘌呤碱基碱基是是双环双环化合物化合物，占有，占有空间大空间大；嘧啶嘧啶碱碱基基是是单环单环化合物化合物，占有，占有空间小空间小。而而DNADNA分子的两条链的距离是分子的两条链的距离是固定的固定的。二、二、DNADNA的结构的结
17、构 DNADNA的结构和组成可用的结构和组成可用“五四三二一五四三二一”表示，分别表示，分别表示的是什么？表示的是什么？五种元素：五种元素：C C、H H、O O、N N、P P四种碱基：四种碱基：A A、G G、C C、T T，相应的有四种脱氧核苷酸，相应的有四种脱氧核苷酸三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链：两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链两条反向平行的脱氧核苷酸链一种螺旋：一种螺旋：规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构DNADNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点:二、二、DNADNA的结构的结构思考：结构中的思考：结构中的哪个结构是稳定不变的哪
18、个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？哪个结构是千变万化的？两条长链上的两条长链上的脱氧核脱氧核糖与磷酸交替排列的糖与磷酸交替排列的顺序顺序是稳定不变的。是稳定不变的。长链中的长链中的碱基对的排碱基对的排列顺序列顺序是千变万化的。是千变万化的。二、二、DNADNA的结构的结构DNADNA结构特性结构特性（1 1）稳定性：稳定性：外侧恒定，内侧配对稳定，形成外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间结构稳定的空间结构 DNADNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；不变；两条链间碱基互补配对的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变；每个特定的每个特定的DN
19、ADNA分子中，碱基对的数量和排分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。列顺序稳定不变。空间结构稳定空间结构稳定规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构二、二、DNADNA的结构的结构DNADNA结构特性结构特性（2 2）多样性）多样性 DNADNA分子分子中碱基对排列顺序多种多样；中碱基对排列顺序多种多样；每个碱基对有每个碱基对有4 4种可能性；种可能性；n n个碱基对的排列顺序是个碱基对的排列顺序是4 4n n种。种。一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，个碱基对，可能的排列方式就有可能的排列方式就有4 440004000种。种。二、二、DNADNA的结构的结构
20、DNADNA结构特性结构特性（3 3）特异特异性性 每种每种DNADNA有别于其他的有别于其他的DNADNA的特定的碱的特定的碱基排列顺序。基排列顺序。重点结论：重点结论：C C、G G的比例越高，双螺旋结的比例越高，双螺旋结构越稳定，热稳定性越强。构越稳定，热稳定性越强。不同的生物，碱基对的数目可能不同，不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。碱基对的排列顺序肯定不同。二、二、DNADNA的结构的结构555533335 5-端端5 5-端端3 3-端端3 3-端端（2 2）每条链上相邻的碱基之间靠）每条链上相邻的碱基之间靠脱氧核糖脱氧核糖-磷酸磷酸-脱氧核糖脱氧核糖相连。
21、相连。（4 4）每个磷酸基团都与两个脱氧核糖相连吗？）每个磷酸基团都与两个脱氧核糖相连吗？3 3-端的脱氧核糖与端的脱氧核糖与1 1个磷酸相连，个磷酸相连，其余脱氧核糖与其余脱氧核糖与2 2个磷酸相连。个磷酸相连。5-5-端的磷酸与端的磷酸与1 1个脱氧核糖相连，个脱氧核糖相连，其余磷酸与其余磷酸与2 2个脱氧核糖相连。个脱氧核糖相连。深度思考：深度思考：（5 5）在双链）在双链DNADNA分子氢键的个数分子氢键的个数3xG3xG或或C+2xAC+2xA或或T T（6 6）图中可以代表一个脱氧核苷酸的是哪种）图中可以代表一个脱氧核苷酸的是哪种符号组合？符号组合？二、二、DNADNA的结构的结构
22、（3 3）每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连吗？）每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连吗？（1 1）两条链上配对的碱基之间靠两条链上配对的碱基之间靠氢键氢键相连相连。2 2、DNADNA分子的基本骨架是分子的基本骨架是 A.A.通过氢键相互连接的碱基对通过氢键相互连接的碱基对 B.B.通过氢键相互连接的核苷酸对通过氢键相互连接的核苷酸对 C.C.交替连接的脱氧核糖和磷酸交替连接的脱氧核糖和磷酸 D.D.通过共价键依次相连的脱氧核糖和碱基通过共价键依次相连的脱氧核糖和碱基C C3 3、一个、一个DNADNA分子中含有分子中含有n n对碱基，已知对碱基，已知A A有有m m个，个，则氢键数为则氢键数为_
23、3n-m3n-m练习练习4 4、由由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，可因其碱基对组成和序列不分子片段，可因其碱基对组成和序列不同携带不同的遗传信息，其种类最多可达同携带不同的遗传信息，其种类最多可达 A A120 B120 B1201204 4 C C4 46060 D D4 4120120C C5 5、在在DNADNA分子中碱基分子中碱基A A和和T T通过两个氢键形成碱基对，碱基通过两个氢键形成碱基对，碱基G G和和C C通通过三个氢键形成碱基对。有一个过三个氢键形成碱基对。有一个DNADNA分子含分子含10001000个脱氧核苷酸，共个脱氧核苷酸，共有有1200
24、1200个氢键，则该个氢键，则该DNADNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸多少个分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸多少个 A A150150个个 B B200200个个 C C300300个个 D D无法确定无法确定B B练习练习材料用具材料用具:自选（纸片、塑料片、橡皮泥等）自选（纸片、塑料片、橡皮泥等）其中球形材料其中球形材料 (代表代表_)_)若干，若干，五边形材料五边形材料(代表代表_)_)若干，若干，4 4种不同颜色的长方形材料种不同颜色的长方形材料(代表种不同代表种不同_)_)若干，若干，连接材料（订书钉、曲别针等）。连接材料（订书钉、曲别针等）。磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基三、制作三、制
25、作DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型1 1组装组装“脱氧核苷酸模型脱氧核苷酸模型”利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。干个脱氧核苷酸。2 2制作制作“多核苷酸长链模型多核苷酸长链模型”将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。能够互补配对。3 3制作制作DNADNA分子平面结构模型分子平面结构模型按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连按照碱基
26、互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。接起来，注意两条链的方向相反。4 4制作制作DNADNA分子的立体结构分子的立体结构(双螺旋结构双螺旋结构)模型模型把把DNADNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNADNA分子的分子的双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。三、制作三、制作DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型1 1、DNADNA只含有只含有4 4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？2 2、DNADNA是如何维系它的遗传稳定性的？是如何维系它的遗传稳定性的？3 3、
27、你能够根据、你能够根据DNADNA的结构特点，设想的结构特点，设想DNADNA的复制方式吗？的复制方式吗？DNA DNA虽然只含有虽然只含有4 4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNADNA储存了大量的遗传信息。储存了大量的遗传信息。（1 1）靠）靠DNADNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2 2）在）在DNADNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力
28、。了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。从碱基互补配对原则出发去思考从碱基互补配对原则出发去思考。讨论：讨论：三、制作三、制作DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型DNADNA杂交技术的应用杂交技术的应用DNADNA杂交技术可以用于杂交技术可以用于两个物种亲缘关系两个物种亲缘关系的判断，若两个物种的的判断，若两个物种的DNADNA样本经处理后样本经处理后形成的形成的DNADNA互补区段越多，则两个物种的互补区段越多，则两个物种的亲缘关系亲缘关系_。越近越近6 6、某同学想制作一段具有、某同学想制作一段具有1010对碱基对的对碱基对的DNADNA片片段模型，他在准备材料时至少需要：段模型，他在准
29、备材料时至少需要：(1)(1)代表磷酸的球形塑料片几个代表磷酸的球形塑料片几个 (2)(2)代表四种碱基的长方形塑料片各几个代表四种碱基的长方形塑料片各几个 (3)(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个代表脱氧核糖的五边形塑料片几个 (4)(4)可组装出几种该可组装出几种该DNADNA片段模型片段模型 练习练习7 7、(2013(2013上海卷上海卷)在搭建在搭建DNADNA分子模型的实验中，若有分子模型的实验中，若有4 4种碱种碱基塑料片共基塑料片共2020个，其中个，其中4 4个个C C，6 6个个G G，3 3个个A A，7 7个个T T，脱氧核糖，脱氧核糖和磷酸之间的连接物和磷酸之间的连
30、接物1414个，脱氧核糖塑料片个，脱氧核糖塑料片4040个，磷酸塑料个，磷酸塑料片片100100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则连接物若干，则 A A能搭建出能搭建出2020个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸 B B所搭建的所搭建的DNADNA分子片段最长为分子片段最长为7 7碱基对碱基对 C C能搭建出能搭建出4 41010种不同的种不同的DNADNA分子模型分子模型 D D能搭建出一个能搭建出一个4 4碱基对的碱基对的DNADNA分子片段分子片段练习练习D D8 8、下列各图中，图形下列各图中，图形 分别代表磷酸、脱氧核糖和分
31、别代表磷酸、脱氧核糖和碱基，在制作脱氧核苷酸模型时，各部件之间需要连接。下列碱基，在制作脱氧核苷酸模型时，各部件之间需要连接。下列连接中正确的是：连接中正确的是：A AB BC CD DB B练习练习1010、某同学制作的、某同学制作的DNADNA双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块块ACTGACTG为为12341234，则该模型中上述碱基模块的比应为，则该模型中上述碱基模块的比应为 A.A.1234 B.1234 B.34123412 C.C.1111 D.1111 D.232323239 9、某同学在制作、某同学在制作DNADNA双螺旋结构模型的实
32、验中，按要求制作含双螺旋结构模型的实验中，按要求制作含2020个个碱基对的碱基对的DNADNA片段。那么该同学需要制作长方形、五边形、圆形塑片段。那么该同学需要制作长方形、五边形、圆形塑料片的数量依次为料片的数量依次为 A.20 A.20、2020、20 B.3020 B.30、3030、30 30 C.40 C.40、4040、40 D.2040 D.20、3030、40 40 C CB B练习练习四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。链。A A1 1T T2 2T T1 1A
33、 A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2根据碱基互补配对原则可知：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规律一：规律一：（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 即即A=T A=T，G=CG=C 不互补碱基之和相等不互补碱基之和相等 A+G=T+C A+G=T+C，即即“嘌呤数嘌呤数=嘧啶数嘧啶数”A+C=T+G A+C=T+G 即即 A+G/T+C=1 A+C/T+G=1A+G/T+C=1 A+C/
34、T+G=1任意两个不互补碱基之和占全部碱基的一半任意两个不互补碱基之和占全部碱基的一半A+GA+GT+CT+CA+CA+CT+GT+G1/21/2（A+G+T+CA+G+T+C）练习练习例例1 1：已知一个含已知一个含150150个磷酸的个磷酸的双链双链DNADNA分子分子中有腺嘌呤中有腺嘌呤2525个，请个，请问此问此DNADNA分子中有多少个胞嘧啶？分子中有多少个胞嘧啶？5050例例2 2：某某双链双链DNADNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基基总数总数的的22%22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的 A A、22%B22%B
35、、28%28%C C、78%78%D D、50%50%例例3 3：双链：双链DNADNA的组成分析表明下列的相关比值其的组成分析表明下列的相关比值其中有一中有一个是个是可变可变的的 A A、A/T BA/T B、（、（A+TA+T）/（G+CG+C）C C、G/C G/C D D、（、（A+GA+G）/（T+CT+C）A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2B BB B若在一个生物体若在一个生物体内嘌呤内嘌呤嘧啶是什么原因？嘧啶是什么原因？A AT TG GC CA AU UG GC C例例4 4：某生物鸟嘌呤：胞嘧啶某生物鸟嘌呤：胞嘧啶
36、=3:1=3:1，则该生物不可能是，则该生物不可能是 A.A.大肠杆菌大肠杆菌 B.B.流感病毒流感病毒 C.T2 C.T2噬菌体噬菌体 D.D.人体细胞人体细胞C C双链结构下，一定是嘌呤双链结构下，一定是嘌呤=嘧啶，若嘌呤嘧啶，若嘌呤嘧啶，则必然有单链结构存在；嘧啶，则必然有单链结构存在；存在单链结构时，存在单链结构时，可能可能是嘌呤是嘌呤=嘧啶也嘧啶也可能可能是嘌呤是嘌呤嘧啶，关系不确定；嘧啶，关系不确定；例例5 5：现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：计算得到下列结果：(A+T(A+T/(G+C)=1,(A+G)
37、/(T+C)=1/(G+C)=1,(A+G)/(T+C)=1，根据此，根据此结果，该样品结果，该样品 A.A.无法确定是无法确定是DNADNA还是还是RNARNA B.B.可确定为双链可确定为双链DNADNA C.C.无法确定是单链无法确定是单链DNADNA还是双链还是双链DNADNA D.D.可确定为单链可确定为单链DNADNAC C规律一：规律一：四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2规律二：规律二：某碱基在某碱基在双链中双链中所占的比例等于它在所占的比例等于它在每条单链中所占
38、比每条单链中所占比例的平均值例的平均值，若某种碱基在，若某种碱基在1 1链中占链中占m%m%，在，在2 2链中占链中占n%n%，那么该种，那么该种碱基在双链中应占碱基在双链中应占(m%+n%)/2(m%+n%)/2；例例6 6：在双链在双链DNADNA的一条链中的一条链中A A占占22%22%，另一条链中另一条链中A A占占24%24%，在整个，在整个DNADNA分子中，分子中，A A占占 _ _；23%23%四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)规律三：规律三：在在D
39、NADNA双链双链中，假设一条单链中，假设一条单链的的不互补碱基和之比不互补碱基和之比A+G/T+CA+G/T+C等于等于m m，则则互补链互补链的的A+G/T+CA+G/T+C的值的值与之互为倒数关系即与之互为倒数关系即1/m1/m；A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1 =m=m因为：因为：A A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1 G G1 1=C=C2 2 G G2 2=C=C1 1T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=T T1 1+C+C1 1A
40、A1 1+G+G1 1 =1/m=1/m例例7 7：DNADNA的一个单链中（的一个单链中（A+GA+G）/（T+CT+C）=0.4,=0.4,上述比例在其互补单链和整个上述比例在其互补单链和整个DNADNA分子中分别是分子中分别是 A A、0.40.4和和0.5 B0.5 B、2.52.5和和0.4 0.4 C C、2.52.5和和1.0 D1.0 D、0.40.4和和1.01.0C C四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2规律四：规律四：在在DNADN
41、A双链双链中，假设一条单链中，假设一条单链的的互补碱基和之比互补碱基和之比A+T/G+CA+T/G+C等于等于m m，则则互补链互补链的的A+A+T T/G+C/G+C的的值值及及整个整个DNADNA分子分子中中A+T/G+CA+T/G+C的值的值与之相等即与之相等即m m；例例8 8：在在双链双链DNADNA分子分子中，中，G G和和C C之和占全部碱基的之和占全部碱基的48%48%，其中其中一条链一条链的的A A占占该链该链碱碱基总数基总数的的24%24%，则另一条链，则另一条链中的中的A A占占该链该链碱碱基总数的百分比基总数的百分比为为 A A、24%B24%B、26%26%C C、2
42、8%28%D D、76%76%例例9 9：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，上述比例在其互补链和整个在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？C CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1=m m因为：因为：A A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1 G G1 1=C=C2 2 G G2 2=C=C1 1A A2 2+T+T2 2G G2 2+C+C2 2=T T1 1+A+A1 1C C1 1+G+G1 1=m mA+TA+TG+CG+C=A A1 1+A A2 2+T+T1 1+
43、T+T2 2G G1 1+G+G2 2+C+C1 1+C C2 22(A2(A1 1+T+T1 1)2(G2(G1 1+C+C1 1)=m m2.5 1 2.5 1 补则等，不补则倒补则等，不补则倒A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2例例1010：在在双链双链DNADNA分子分子中中，A A与与T T之和占全部碱基总之和占全部碱基总数的数的42%42%，若其中一条链的，若其中一条链的C C占该链碱基总数的占该链碱基总数的24%24%，T T占占30%30%，则另一条链上，则另一条链上C C、T T分别占该链碱基总数的分别占该链碱基总数
44、的 A.34%12%B.42%12%A.34%12%B.42%12%C.58%34%D.34%30%C.58%34%D.34%30%A A变式：变式：某双链某双链DNADNA分子一条链上分子一条链上(A(AT)/(GT)/(GC)C)的的值为值为0.30.3，则在整个，则在整个DNADNA分子中分子中A:T:G:CA:T:G:C为为 A A.1:1:1:1 .1:1:1:1 B B.2:2:3:3 .2:2:3:3 C C.3:3:10:10 .3:3:10:10 D D.10:10:3:3.10:10:3:3C C四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双
45、链)规律四：规律四：在在DNADNA双链双链中，假设一条单链中，假设一条单链的的互补碱基和之比互补碱基和之比A+T/G+CA+T/G+C等于等于m m，则则互补链互补链的的A+A+T T/G+C/G+C的的值值及及整个整个DNADNA分子分子中中A+T/G+CA+T/G+C的值的值与之相等即与之相等即m m；补则等，不补则倒补则等，不补则倒A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2规律五：规律五：不同生物的不同生物的DNADNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即即(A(AT)/(GT)/(GC)C)的
46、值的值不同不同，该，该比值体现了不同生物比值体现了不同生物DNADNA分子的分子的特异性；特异性；例例1111：嗜热嗜热菌是一种能在高温环境中生菌是一种能在高温环境中生活的细菌，与一般生物相比，其体内的活的细菌，与一般生物相比，其体内的DNADNA分子中分子中 _ _ 的比例较高；的比例较高；G-CG-C碱基对碱基对不同生物的不同生物的DNADNA的的(A(AT)/(GT)/(GC)C)的的值一样吗？值一样吗？不同生物的不同生物的DNADNA的的(A(AG G)/()/(T TC)C)的的值一样吗？值一样吗？一样，都是一样，都是1 1四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(D
47、NA(DNA双链双链)碱基碱基比比例与双链例与双链DNADNA分子的共性及特性分子的共性及特性共性共性不同生物（含不同生物（含DNADNA）的碱基比例相同）的碱基比例相同A=TA=T，G=CG=C；A+C/T+G=A+G/T+C=1A+C/T+G=A+G/T+C=1特性特性A+T/C+GA+T/C+G的值在不同的值在不同DNADNA分子分子不同不同体现了体现了DNADNA分子多样性和分子多样性和特异性特异性四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2规律七：规律
48、七：若已知若已知A A在双链中所占的比例为在双链中所占的比例为c%c%，则，则A A1 1在在单链中所占的比例单链中所占的比例无法确定无法确定，但，但最大值为最大值为2c%2c%，最小，最小值为值为0 0；例例1313：在一个双链在一个双链DNADNA分子中分子中A A占占22%22%，则，则A A在其中一条单链中的数值在其中一条单链中的数值能确定吗？能确定吗？不能不能能确定范围吗？能确定范围吗？能确定范围，能确定范围，0%0%A A1 144%44%；四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)规律六：规律六：DNADNA分子的总氢键数分子的总氢键数=2
49、(A-T=2(A-T碱基碱基对对数数)+3(G-)+3(G-C C碱基碱基对对数数)例例1212：在某双链在某双链DNADNA中，碱基总数为中，碱基总数为10001000，其中，其中腺嘌呤腺嘌呤200200个，则该个，则该DNADNA分子中有分子中有_氢键；氢键；13001300四、碱基互补配对原则相关计算四、碱基互补配对原则相关计算(DNA(DNA双链双链)A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C C2 2C C1 1G G2 2易错提醒：易错提醒：(1)(1)看清看清单双链单双链：所求的碱基占单：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的链中的比例还是双链中的比例；比例；(
50、2)(2)看清看清“个个”或或“对对”：题干中：题干中给出的数量是多少给出的数量是多少“对对”碱基还是碱基还是多少多少“个个”碱碱基；基；例例1414：含有含有200200个碱基的某个碱基的某DNADNA片段中碱基间的片段中碱基间的氢键共有氢键共有260260个。该个。该DNADNA片段中共有腺嘌呤片段中共有腺嘌呤_个个,C,C和和G G构成的碱基对共构成的碱基对共_对。对。40406060总结规律总结规律1.1.由于碱基互补配对，有由于碱基互补配对，有A=TA=T，GCGC；嘌呤数嘌呤数=嘧啶数，嘧啶数，即即A+G=T+CA+G=T+C；总结规律总结规律2.2.DNADNA分子中分子中一条链
