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1、复习回顾复习回顾:绝大多数生物（真核生物，原核生物，绝大多数生物（真核生物，原核生物，DNADNA病毒）的病毒）的遗传物质是遗传物质是 ，少数生物（，少数生物（RNARNA病毒）的遗传物病毒）的遗传物是是 。生物体的主要遗传物质是。生物体的主要遗传物质是 。DNADNADNADNARNARNADNADNA的基本组成单位是脱氧核苷酸的基本组成单位是脱氧核苷酸1分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸 =+.1分子磷酸分子磷酸 1分子脱氧核糖分子脱氧核糖 1分子含氮碱基分子含氮碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸碱碱 基基DNA分子的结构主讲教师：桑小林 泸西县第一中学 1.1.搜索历史上有关搜索历史上有关“DNAD
2、NA的分子结构模型的分子结构模型建立过程建立过程”的资料，并讨论沃森和克里克的资料，并讨论沃森和克里克是怎样发现是怎样发现DNADNA分子的双螺旋结构的？分子的双螺旋结构的？2.DNA2.DNA分子的双螺旋结构有哪些主要特点？分子的双螺旋结构有哪些主要特点？3.3.能利用碱基互补配对原则，对能利用碱基互补配对原则，对DNADNA分子分子中的碱基数量和比例进行推算。中的碱基数量和比例进行推算。学习目标：学习目标：资料资料1：1951年，英国科学年，英国科学家威尔金斯和家威尔金斯和富兰克林提供富兰克林提供了了DNA的的X射射线衍射图谱线衍射图谱 。资料资料2 2：19521952年奥地利著名生物化
3、学家查哥年奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（夫研究得出：腺嘌呤（A A）的量总是等于胸腺）的量总是等于胸腺嘧啶（嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，鸟嘌呤（，鸟嘌呤（G G）的量总是）的量总是等于胞嘧啶（等于胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。讨论讨论1:1:当时，科学家对当时，科学家对DNADNA的认识是怎样的的认识是怎样的？讨论讨论2 2：沃森和克里克在构建模型的过程中，利沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的许多经验和成果，其中威尔金斯和同用了他人的许多经验和成果，其中威尔金斯和同事富兰克林提供的事富兰克林提供的DNADNA衍射图谱对他们有什么帮衍射
4、图谱对他们有什么帮助？助？讨论讨论3：沃森和克里克尝试了很多种螺旋模型，他们沃森和克里克尝试了很多种螺旋模型，他们经历了怎样的失败，又是怎样纠正的？经历了怎样的失败，又是怎样纠正的？20 20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分分子的基本单位是子的基本单位是脱氧核苷酸脱氧核苷酸。一、一、DNADNA模型建构模型建构碱基碱基A G C T磷酸磷酸脱脱氧氧核糖核糖1 1、构建者：、构建者：2 2、构建依据：、构建依据：讨论讨论1:1:当时，科学家对当时，科学家对DNADNA的认识的认识:ACT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸
5、胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸G脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类错误错误:他们建立的模型中有双螺旋，也有三螺旋；他们建立的模型中有双螺旋，也有三螺旋；纠正纠正:最终确定为最终确定为双螺旋双螺旋而不是其他螺旋而不是其他螺旋;错误错误:碱基位于外部。碱基位于外部。纠正纠正:他们将他们将磷酸脱氧核糖磷酸脱氧核糖安排在螺旋安排在螺旋外部外部，碱基碱基安排在螺旋安排在螺旋内部内部。错误错误:相同的碱基进行配对，即相同的碱基进行配对，即A A与与A A配对，配对，T T与与T T配对配对纠正纠正:A A与与T T配对，配对，G G与与C C配对配对讨论讨论2 2：讨
6、论讨论3 3：由衍射图谱，推算出由衍射图谱，推算出DNADNA分子分子呈螺旋结构呈螺旋结构。成功之处：成功之处：A-TA-T碱基对与碱基对与G-CG-C碱基对具有相同的形状碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的和直径，这样组成的DNADNA分子具有稳定的直径，能分子具有稳定的直径，能够解释够解释A A、T T、G G、C C的数量关系，同时也能解释的数量关系，同时也能解释DNADNA的复制。的复制。19621962年，沃森，年，沃森，克里克和威尔克里克和威尔金斯三人共同金斯三人共同获得了诺贝尔获得了诺贝尔生理学奖或医生理学奖或医学奖学奖讨论讨论4:4:上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对
7、上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？你理解生物科学的发展有什么启示？讨论讨论5:5:沃森和克里克默契配合，建构了沃森和克里克默契配合，建构了DNA双螺旋结构双螺旋结构模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。这给予你哪些启示？这给予你哪些启示？1.1.善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；2.2.善于与他人交流、沟通和合作；善于与他人交流、沟通和合作；3.3.大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神。大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神。物理学物理学、生
8、物化学生物化学、数学数学和和分子生物学分子生物学；多学科交叉运用，推动了生物学的发展。多学科交叉运用，推动了生物学的发展。子曰：子曰：三人行必有我师焉。三人行必有我师焉。学学会会学学习习学学会会借借鉴鉴学学会会合合作作AGCT氢键氢键氢键氢键ATGC平面结构平面结构平面结构平面结构立体结构立体结构立体结构立体结构二、二、DNA的分子结构：识图的分子结构：识图图图中中1为为DNA分子片段的一条分子片段的一条链链，2为为碱基碱基对对，3为氢键为氢键，4为为一个脱一个脱氧核苷酸。氧核苷酸。由由图图分析，可以看出：分析，可以看出：(1)每个每个DNA片段中，游离的磷酸基片段中，游离的磷酸基团团有有2个
9、。个。(2)之之间间的数量关系的数量关系为为1 1 1。(3)和和 之之间间的化学的化学键为键为磷酸二磷酸二酯键酯键，用限制，用限制酶酶处处理可切断，用理可切断，用DNA连连接接酶酶处处理可理可连连接，接，还还可用可用DNA聚合聚合酶酶连连接。接。(4)和和 之之间间的化学的化学键为键为氢键氢键，可用解旋，可用解旋酶酶断裂，也可加断裂，也可加热热断裂，断裂，A与与T之之间间有两个有两个氢键氢键，G与与C之之间间有有3个个氢键氢键。(5)每个脱氧核糖每个脱氧核糖连连接着接着2个磷酸，每条个磷酸，每条单链单链上相上相邻邻碱基不直接相碱基不直接相连连。(6)若碱基若碱基对为对为n，则氢键则氢键数数为
10、为2n3n，若已知，若已知A有有m个，个，则氢键则氢键数数为为3nm。AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。1、DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋
11、成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成碱连结起来，形成碱
12、基对，且遵循基对，且遵循碱基互补配碱基互补配对原则对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC你注意到了吗？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。1.DNA分子是有分子是有 条链组成，条链组成，盘盘旋成旋成 结构。结构。2.交替连接，排列在外侧，交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；构成基本骨架；排列在内侧。排列在内侧。3.碱基通过碱基通过 连接成碱基对，并遵循连接成碱基对，并遵循 原则。原则。反向平行反向平行双螺旋双螺旋脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对碱基互补配对2小结：小结：DNA
13、DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点2、DNA分子的结构特性分子的结构特性1）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化(主要区主要区的），构成了的），构成了DNA分子的多样性。分子的多样性。在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请同学们计算DNA分子有多少种？4 种40002）特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一）特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一 个个DNA分子的特异性分子的特异性.碱基对的排列顺序就代表了遗传信息DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。3)稳定性稳定性DNA分子中在外侧脱氧核
14、糖和磷酸交替连接排列不变，内侧碱基互补配对原则不变。双链双链DNA分子中：分子中：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1规律总结：规律总结：A=T，G=C A+G=T+C=A+C=T+G=50%两个互补碱基相等两个互补碱基相等两个互补碱基相等两个互补碱基相等任意两个不互补碱基之和任意两个不互补碱基之和恒等恒等且各占且各占DNA总碱基数的总碱基数的50不互补碱基之和的比值等于不互补碱基之和的比值等于1 A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链3、DNADNA分子碱基数量和比例的计算分子碱基数量和比例的计
15、算1 1、在一条双链、在一条双链DNADNA分子中，腺嘌呤占分子中，腺嘌呤占35%35%，它，它所含的胞嘧啶应占（所含的胞嘧啶应占（）A A、15%B15%B、30%30%C C、35%D 35%D、70%70%2 2、在双链、在双链DNADNA中有鸟嘌呤中有鸟嘌呤P P个，占全部碱基的个，占全部碱基的比例为比例为N/M N/M（MM2N2N），则该），则该DNADNA分子中腺分子中腺嘌呤的数目是（嘌呤的数目是（）A A、P BP B、（、（PM/NPM/N）+P +P C C、（、（PM/2NPM/2N）P D P D、PM/2NPM/2N双链双链DNA分子中分子中A+T/G+C等于其等于其
16、中任何一条链的中任何一条链的A+T/G+C。A+TG+CA 2+T 2G 2+C 2A 1 1+T1G 1 1+C1 1=n=n=nA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占的和占该链碱基比率等于另一条链中该链碱基比率等于另一条链中A+T的和的和占该链碱基比率，还等于双链占该链碱基比率，还等于双链DNA分子分子中中A+T的和占整个的和占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。A+TA+T+G+CA 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2=A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1=3 3、某双链、某双链DN
17、ADNA片段中，片段中，A A占占23%23%，其中一条，其中一条链中的链中的C C占该单链的占该单链的24%24%，问另一条链中的，问另一条链中的C C占多少？占多少？30%两条链中两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数比值的倒数.1nA 2+G 2T 2+C2=T 1+C 1=nA1+G 14 4、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，上述比例在其互补链和整个述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多分子中分别是多少？少？5
18、 5若若DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上，上述比例在其互补链和整个述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多分子中分别是多少？少？2.5 12.5 10.4 0.40.4 0.4方法一：方法一：设设DNADNA分子共含分子共含100100个碱基个碱基 根据题意根据题意G G占整个占整个DNADNA分子碱基的分子碱基的27%,27%,一条链上的一条链上的A A占占这条碱基这条碱基18%18%则则G G100100 27%27%2727，一条链上的，一条链上的A=50A=5018%18%9.9.在整个在整个DNADNA分子中分子中G=C
19、 G=C 这个这个DNADNA分子中分子中C C27 27，则，则A+TA+T100-100-（G+CG+C）4646 A=T A=T 整个整个DNADNA分子中，分子中，A=TA=T1/2461/2462323 一条链上的一条链上的A A=9=9，则另一条链上有则另一条链上有A A23239 914 14 占该链比例为占该链比例为14/5014/50100%100%28%28%6 6：已知一条已知一条DNADNA分子的分子的G G占整个占整个DNADNA分子碱基的分子碱基的27%,27%,，并测得，并测得DNADNA分子一条链上的分子一条链上的A A占这条链碱基的占这条链碱基的18%18%，
20、则另一条链上的，则另一条链上的A A的的比例是多少？比例是多少？方法二：方法二：根据题意根据题意G G占整个占整个DNADNA分子碱基的分子碱基的27%27%DNA DNA双链中双链中G=CG=C C C占整个占整个DNADNA分子碱基的分子碱基的27%,27%,A+TA+T占占DNADNA分子碱分子碱基的基的46%46%A=T A A=T A占占DNADNA分子碱基的分子碱基的23%23%根据题意一条链上的根据题意一条链上的A A占这条碱基的占这条碱基的18%18%，则该，则该链上链上A A占总碱基的占总碱基的9%9%另一条链上另一条链上A A占总碱基的占总碱基的23%23%9%=14%,9
21、%=14%,则占该链则占该链碱基的碱基的28%28%【课堂反馈课堂反馈】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的的名称。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2 2已知已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有18001800个碱基对，其中胞嘧啶有个碱基对，其中胞嘧啶有10001000个，个，这个这个DNADNA分子中应含有
22、的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是别是 （）A A18001800个和个和800800个个 B B18001800个和个和l800l800个个C C36003600个和个和800800个个D D36003600个和个和36003600个个C C二二.拓展题拓展题你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。中概括出一些规律。A=T G=CA=T G=C A+G=T+CA+G=T+C 也可以写成以下形式：也可
23、以写成以下形式：规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+GA+G()=T+GT+G()=50%A+GA+G T+C T+C =()()()=()()()=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半组成元素：组成元素：小结：小结：DNADNA的结构层次的结构层次组成的化合物：组成的化合物：组成的基本单位：组成的基本单位：平面结构：平面结构：空间结构：空间结构：C H O N PC H O N P脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 含氮碱基含氮碱基 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸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规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构知知识拓展拓展沃森和克里克发现的沃森和克里克发现的DNA双螺旋结构，可概双螺旋结构，可概括为括为“五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种结构结构”。即：。即：五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、T、G、C，相对应四种脱氧核苷酸，相对应四种脱氧核苷酸三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基两条单链：两条反向平行的脱氧核苷酸链两条单链：两条反向平行的脱氧核苷酸链一种结构：规则的双螺旋结构一种结构：规则的双螺旋结构