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1、第三章 第二节DNA分子的结构DNADNA中文全称：中文全称：组成元素：组成元素：基本单位基本单位:结构简式：结构简式：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸 12345温故知新DNADNA的化学组成的化学组成C CC、H HH、O OO、N NN、P P PA 腺嘌呤腺嘌呤 G 鸟嘌呤鸟嘌呤C 胞嘧啶胞嘧啶 T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶含氮碱基种类：含氮碱基种类：因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4 4种：种：腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸胞
2、嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸一、一、DNADNA分子双螺旋结构模型的构建分子双螺旋结构模型的构建19531953年年4 4月月2525日，日，克里克克里克和和沃森沃森在在自然自然杂志杂志上发表了上发表了DNADNA的双螺旋结的双螺旋结构，从而带来了遗传学构，从而带来了遗传学的彻底变革的彻底变革，更宣告了更宣告了分子生物学的诞生。分子生物学的诞生。1 1、沃森和克里克在构建、沃森和克里克在构建DNADNA模型过程中，利用了他模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？人的哪些经验和成果？2 2、沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪、沃森
3、和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？3 3、通过阅读沃森和克里克构建、通过阅读沃森和克里克构建DNADNA模型的故事，给模型的故事，给你带来什么启示？你带来什么启示？一、一、DNADNA分子双螺旋结构模型的构建分子双螺旋结构模型的构建英国物理化学家富兰克林和同事生物英国物理化学家富兰克林和同事生物物理学家威尔金斯在物理学家威尔金斯在1951年率先采用年率先采用X射线衍射技术拍摄到射线衍射技术拍摄到DNA晶体照片晶体照片（英，（英，R.E.Franklin,19201958）DNA衍射图谱衍射图谱一、一、DNADNA
4、分子双螺旋结构模型的构建分子双螺旋结构模型的构建早凋的“科学玫瑰”一、一、DNADNA分子双螺旋结构模型的构建分子双螺旋结构模型的构建X衍射技术是用衍射技术是用X光透过物质的结光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。用来推测晶体的分子排列。DNA的的X射线衍射图射线衍射图富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的DNA的的X射线衍射图射线衍射图问题：沃森和克里克从衍射图问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？谱中受到什么启示？数据推算出数据推算出DNA是是螺旋螺旋结构！结构！尝试多种不同的双螺旋
5、、三螺旋结构尝试多种不同的双螺旋、三螺旋结构u配对违反了化配对违反了化学规律学规律一、一、DNADNA分子双螺旋结构模型的构建分子双螺旋结构模型的构建u 查哥夫查哥夫（E.Chargaff,1905-E.Chargaff,1905-）奥奥地利著名生物化学家地利著名生物化学家.测定测定多种生物多种生物DNADNA中碱基的含量。中碱基的含量。提出了查哥夫提出了查哥夫（ChargaffChargaff）法则，即）法则，即T T与与A A物质的量相等，且物质的量相等，且G G与与C C的的物质的量相等物质的量相等 。化学家的帮助化学家的帮助ACGT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
6、资料资料1 1：2020世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分子的基本单位是分子的基本单位是脱氧脱氧核苷酸核苷酸。资料资料2 2：DNADNA是由是由4 4种脱氧核苷酸连接而成的长链，这种脱氧核苷酸连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别种脱氧核苷酸分别含有含有A、T、C、G四种碱基四种碱基。资料资料4 4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A A）的量总是）的量总是等于胸腺嘧啶（等于胸腺嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，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
7、C）的量的量(G=C)(G=C)。资料资料3：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的的X射线射线衍射图谱衍射图谱，沃森和，沃森和克里克推算出克里克推算出DNA分子呈螺旋结构，随后构建出磷酸分子呈螺旋结构，随后构建出磷酸脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺旋内部双链螺旋。脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺旋内部双链螺旋。（全品P导例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.查哥夫提出
8、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碱基A量等于T量、C量等于G量B思考与讨论1 1、DNADNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？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的什么部位呢？的什么部位呢？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？二、二、DNADNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点CTTGACAG5533磷磷酸酸二二酯酯键键1、DNA平面结构两条链反向平行H2OH
9、HHHDNA的形成过程中有水生成吗？为什么？AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC2、磷酸、脱氧核糖交替排列在外侧构成基本骨架；碱基排列在内侧AGCT氢键氢键ATGC3、碱基互补配对原则碱基对碱基对思考：在一个DNA分子中，哪些碱基比例较高，则该DNA分子就比较稳定？（全品P导例3)如图为DNA分子结构示意图,对该图的正确描述是()A.一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基之间通过氢键相连B.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C.每个脱氧核糖都连接一个碱基和两个磷酸D.和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架D（全品P导2）2018邢台月考 有一对氢键连接的脱氧核苷酸,已查明它的结
10、构中有一个腺嘌呤,则它的其他组成成分是 ()A.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶B.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶C.三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D.三个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B(全品P练11）已知A、T之间形成两个氢键,G、C之间形成三个氢键,甲DNA分子中含40%的腺嘌呤,乙DNA分子中含有40%的鸟嘌呤,对这两个DNA分子结构上的稳定性的判断,正确的是()A.甲强于乙B.乙强于甲C.甲等于乙D.无法判断B三、三、DNADNA分子的特性分子的特性(3)(3)特异性特异性:每种每种DNADNA有别于其他有别于其他DNADNA的特定的碱基排列顺序。的特定的碱基排列顺序
11、。(1)(1)稳定性稳定性:DNADNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。碱基对的长度和间距固定。链间碱基互补配对的方式不变。碱基对的长度和间距固定。(2)(2)多样性多样性:碱基数量的不同，碱基对排列顺序的千变万化，碱基数量的不同，碱基对排列顺序的千变万化，构成了构成了DNADNA分子的多样性。分子的多样性。在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有40004000个碱基对，碱基对个碱基对，碱基对有：有：A AT T、T TA A、G GC C、C CG G。请同学们计算。请同学们计算
12、DNADNA分子有多少种分子有多少种？4 4 种种40004000四、四、DNADNA结构的相关计算结构的相关计算l设DNADNA一条链为1 1链，互补链为2 2链。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。在DNADNA双链中：A=T A=T，G=C G=C可引申为：可引申为：双链中，嘌呤数等于嘧啶数。A+G=T+C A+G=T+C 即A+G/T+C=1A+G/T+C=1 或 A+C=T+G A+C=T+G 即A+C/T+G=1A+C/T+G=1A1 1T2T1 1A2G1 1C2C1 1G
13、2DNADNA双链双链（全品P练5.）经测定,青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个,占全部碱基总数的24%。那么,该DNA片段中C所占比例和数量分别是()A.24%,600个 B.24%,650个 C.26%,600个 D.26%,650个D双链中，两互补碱基之和占整个DNADNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中两互补碱基之和占该链碱基总数的百分比，且其中任何一条链两互补碱基之和是整个DNADNA分子两互补碱基之和的一半。A+TA+T+G+CA1+T1+G1+C1A1+T1=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1（A+T）12=A2+T2双链中，两互补碱基之和的比等于任一单链
14、中两互补碱基之和的比。A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2 +T+T2 2G G2 2+C+C2 2=双链中，互补的两条链中两不互补碱基之和的比互为倒数。=a a，则A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=1/a 1/a 而整个DNA分子中(A+G)/(T+C)=1（全品P导例4）下列对双链DNA分子的叙述,不正确的是 ()A.若一条链中G的数目为C的2倍,则另一条链G的数目为C的1/2B.若一条链中A和T的数目相等,则另一条链A和T 的数目也相等C.若一条链的ATGC=123
15、4,则另一条链相应碱基比为2143D.若一条链的GT=12,另一条链的 CA=21D（拓展延伸）从某生物中提取的一个核酸分子，经分析A占a%，G占b%，且ab50，C占20%，腺嘌呤共有150个，鸟嘌呤共有225个，则该生物一定不是()AT2噬菌体 B酵母菌C烟草花叶病毒 D蓝细菌A（全品P练3、14）单链中某碱基占该链的比为b b，则该碱基在双链中的比为b/2b/2。A A1 1单链单链若 =b bA A1 1双链双链则 =b/2b/2某DNADNA中，若碱基对数为n n，则氢键数目为2n3n2n3n，若已知A A有m m个，则氢键数目为 。3n-m3n-m3n-m3n-m不同生物的DNAD
16、NA分子中互补配对的碱基之和的比值不同。A+TA+TG+CG+C比值不同该比值不同体现了不同生物DNA分子的特异性（全品P导例5）从某生物中提取出DNA进行化学分析,发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链互补的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的比例为()A.26%B.24%C.14%D.11%A（全品P练9）在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n。在碱基A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键。则下列叙述正确的是()脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m 碱基之间的氢键数为(3m/2)-n 两条链中A+T的
17、数量为2n G的数量为m-nA.B.C.D.D（拓展延伸）（拓展延伸）某研究小组测定了多个不同双链某研究小组测定了多个不同双链DNADNA分子的碱基组成，根据分子的碱基组成，根据测定结果绘制了测定结果绘制了DNADNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNADNA分分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()答案 C（全品P练12）用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如下表所示,下列说法错误的是()A.表中最多有4个脱氧核苷酸对B.表中最多可构建44种不同碱基序列的DNAC.DNA中并不是每
18、个脱氧核糖均与2分子磷酸相连D.表中构成的双链DNA片段最多有10个氢键P50-制作DNA双螺旋结构模型B 20092009年年9 9月月4 4日，巨型室内雕塑日，巨型室内雕塑“生命螺旋生命螺旋”在中国在中国科技馆新馆揭幕。科技馆新馆揭幕。1 1下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名称。的名称。12345678109GTCA1.胞嘧啶胞嘧啶2.腺嘌呤腺嘌呤3.鸟嘌呤鸟嘌呤4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.脱氧核糖脱氧核糖6.磷酸磷酸7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.碱基对碱基对9.氢键氢键10.一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段