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1、DNA分子的结构分子的结构Zx xk 沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。左一：威尔金斯左三：克里克左五：沃森Z x xkDNADNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C、H、O、N、PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸=含氮碱基含氮碱基+脱氧核糖脱氧核糖+磷酸磷酸含碱基含碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸AGC TAGCT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脱氧核苷
2、酸的种类脱氧核苷酸的种类阅读教材阅读教材4748页页,思考讨论以下问题思考讨论以下问题:1、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的哪些经验和成果？的哪些经验和成果？Zx xk2、沃森和克里克在构建模型的过程中出现了哪些错、沃森和克里克在构建模型的过程中出现了哪些错误？他们如何对待和纠正这些错误的？误？他们如何对待和纠正这些错误的？3、DNA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？4、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于位于DNA的什么部位？的什么部位？5、D
3、NA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DNA的什的什么部位？么部位？一、一、DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建1、19世纪世纪50年代科学界认识到年代科学界认识到DNA 的化学组成。的化学组成。一、一、DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建DNADNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C、H、O、N、PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸=含氮碱基含氮碱基+脱氧核糖脱氧核糖+磷酸磷酸含碱基含碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸AGC T2、1951年威尔金斯展示了年威尔金斯展示
4、了DNA的的X射线的衍射图射线的衍射图谱，并且获得相关其数据谱，并且获得相关其数据3、沃森和克里克提出、沃森和克里克提出DNA螺旋结构螺旋结构的初步构想。的初步构想。4、奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果:（1 1）同一生物的不同组织的）同一生物的不同组织的DNADNA碱基组成相同；碱基组成相同；（2 2）几乎所有生物的）几乎所有生物的DNADNA，腺嘌呤（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(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 C）的量）的量(G=C)(G=C)
5、。（3 3）不同生物来源的）不同生物来源的DNADNA碱基组成不同，碱基组成不同，表现为表现为A+T/G+CA+T/G+C的比值不同。的比值不同。5、1953年沃年沃森和克里克森和克里克发表论文发表论文核酸的分核酸的分子结构模型子结构模型脱氧核糖脱氧核糖核酸的一个核酸的一个结构模型结构模型一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链二、二、DNA分子的结构分子的结构P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52
6、 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13
7、35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP碱基配对时，为什么不能嘌呤与嘌呤配对或嘧啶与碱基配对时，为什么不能嘌呤与嘌呤配对或嘧啶与嘧啶配对呢？嘧啶配对呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离分子的两条链的距离是固定的。是固定的。为什么只能是为什么只能是A A配配T T，G G配配C C，不能，不能是是A A配配C C，G G配配T T？(1)A的量总是等于的量总是等于T的量的量,G的量总是等于的量总是等于C的量
8、的量.(2)A与与T通过两个氢键相连，通过两个氢键相连，G与与C通过三个氢键相连，通过三个氢键相连，使使DNA的结构更加稳定的结构更加稳定.碱基对碱基对碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过嘌呤和嘧啶之间通过氢键氢键配对，形成碱配对，形成碱基对，且基对，且A A只和只和T T配对、配对、C C只和只和G G配对，这种碱配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配碱基互补配对原则对原则。AAT TGGCC氢键氢键氢键氢键从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构二、二、DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构A AA AA AT
9、TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。三、DNA双螺旋结构的主要特点A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和磷酸和磷酸交替连接，排列在外交替连接，排列在外侧，构成侧，构成基本骨架基本骨架；碱基碱基在在内侧。内侧。三、DNA双螺旋结构的主要特点A AA AA AT TT TT
10、 TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向平行反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖和脱氧核糖和磷酸磷酸交替连接，排列在外侧，交替连接，排列在外侧，构成构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧碱基在内侧。（3 3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢氢键键连结起来，形成碱基对，且连结起来，形成碱基对，且遵循遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。三、DNA双螺旋结构的主要特点DNA的结构和组成可用五四三二一表示的结构和组成可用五四三二一表示分别表示的是什么？
11、分别表示的是什么？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
12、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A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C你注意到了吗？稳定不变的DNADNA分子的特点：分子的特点：稳定性：稳定性：中的脱氧核糖和磷酸交替连接的中的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原方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）则不变。（即结构的稳定性）A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C你注意到了吗？千变万化的DNADNA
13、分子的特点：分子的特点：多样性：多样性：一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式就有能的排列方式就有4 440004000种。种。特异性：特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。对的排列顺序肯定不同。稳定性：稳定性：中的脱氧核糖和磷酸交替连接的中的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原方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）则不变。（即结构的稳定性）DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。特定的特定
14、的DNADNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。4n(n表示碱基对数表示碱基对数)DNA分子结构具有多样性的原因是分子结构具有多样性的原因是A碱基和脱氧核糖排列顺序千变万化碱基和脱氧核糖排列顺序千变万化 B四种碱基的配对方式千变万化四种碱基的配对方式千变万化C两条长链的空间结构千变万化两条长链的空间结构千变万化 D碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化A1 T1 C1 G1T2 A2 G2 C212A1T2，T1A2，C1G2，G1C2注意：在整个DNA分子中仍存在着 A T ，C G因为 A(A1+A2)T(T1+T2)，C(C1+C2)G(G1+G2).规律
15、：互补碱基之和（A+T）/(C+G)的比例在整个DNA及在一条链中都相等。非互补碱基之和（A+G）/(T+C)的比例在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。一条链中一条链中互补链中互补链中整个整个DNA分子中分子中A1+T1C1+G1 mA2+T2C2+G2A+TC+GA1+G1T1+C1 nA2+G2T2+C2A+GT+Cmm1n1已知在已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m(A+G)/(T+C)=m 时时,求求:(1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?1/m(2)(2)这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在
16、整个分子中又是多少?1若若DNADNA分分子子的的一一条条链链中中（A+TA+T）/（C+GC+G）=a=a，则则其互补链中该比值为其互补链中该比值为 A A、a Ba B、1/a 1/a C C、1 D1 D、1 11/a1/aA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链若若DNA分子中一条链的碱基摩尔比为分子中一条链的碱基摩尔比为ACGT11.522.5，则其互补链中，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为A 54 B 43 C 32 D 52在在DNADNA的一个单链中，的一个
17、单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其，上述比例在其互补互补链链和和整个整个DNADNA分子分子中分别是多少？中分别是多少？2.5 1 2.5 1 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+C A+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个双链中，任意两个不互补碱基之不互补碱基之和和 ，并为碱基总数的，并
18、为碱基总数的 。A+GA+G()=T+GT+G()=50%=50%A+GA+G T+C T+C =()()()=()()()=1=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半一个一个DNADNA分子片断中有磷酸分子片断中有磷酸150150个，胸腺嘧啶个，胸腺嘧啶3030个，那么它含有脱氧核苷酸和胞嘧啶分个，那么它含有脱氧核苷酸和胞嘧啶分别是（别是（）A A300300个和个和3030个个 B B150150个和个和3030个个 C C300300个和个和 45 45个个 D D150150和和4545个个A%=50%-G%A%=50%-G%A%=50%-C%A%=50
19、%-C%T%=50%-G%T%=50%-G%T%=50%-C%T%=50%-C%可引申为：可引申为：(在整个在整个DNA分子双链中分子双链中)例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为 DNA DNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以所以 A=50%A=50%23%=27%23%=27%1 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则胸腺嘧啶为，则胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，
20、那么在含有，那么在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分分子中，胞嘧啶应是子中，胞嘧啶应是_20%60个个单链中的一种碱基在该单链中的一种碱基在该单链中单链中的比例为的比例为N A1/（A1+T1+C1+G1）=N该碱基在该碱基在双链中双链中的比例为的比例为N/2 A1/(A+T+C+G)=N/2若某单链中若某单链中T的含量为的含量为24%，则互补链中的，则互补链中的A占双链占双链DNA所有碱基的所有碱基的 。12%12%DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子中分子中G=_G=_ 29%4、分析一个
21、DNA分子时，发现20%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？60%由题可知，在总链中由题可知，在总链中由题可知，在总链中由题可知，在总链中T=A=20%G=C=30%T=A=20%G=C=30%T=A=20%G=C=30%T=A=20%G=C=30%G G G G1 1 1 1+G+G+G+G2 2 2 2=G=G=G=G每一条链中的每一条链中的每一条链中的每一条链中的G G G G占总数的最大值为占总数的最大值为占总数的最大值为占总数的最大值为30%30%30%30%则在则在则在则在该链该链该链该链中比值为中比值为中比值为中比值为60%60%6
22、0%60%双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链碱基总数的百分比等于其中任何一条链中中A+TA+T占该链碱基总数的百分比，其中占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的的一半。一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1 1A A1 1+T+T1 1=A A2 2+T+T2 2+G+G2 2 +C+C2 2A A2 2+T+T2 2=A A1 1+T+T1 1（A+TA+T）1 12 2=A A2 2 +
23、T+T2 2A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链（G+CG+C）1 12 2GG1 1+C+C1 1G G2 2+C+C2 2=某双链某双链DNADNA分子中，（分子中，（A+TA+T）/（G+CG+C）=1.5=1.5则它的则它的C C占全部碱基的：占全部碱基的：A.20%B.25%A.20%B.25%C.30%D.35%C.30%D.35%某双链某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总碱基总数的数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基
24、总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上G G占其所在链碱基总数的百占其所在链碱基总数的百分含量。分含量。24%24%双链中双链中A+T=54%A+T=54%G+C=46%G+C=46%单链中单链中A A1 1+T+T1 1=54%=54%GG1 1+C+C1 1=46%=46%从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析进行分析,其四种碱其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的基数的46%,46%,又知又知DNADNA的一条链的一条链(H(H链链)所含的所含的碱基中碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤,问与问与
25、H H链相对应的另一链相对应的另一条链中腺嘌呤占条链中腺嘌呤占该链该链全部碱基数的全部碱基数的()()、26%26%、24%24%、14%14%、11%11%1.1.某某生生物物细细胞胞DNADNA双双链链分分子子的的碱碱中中，腺腺嘌嘌呤呤的的分分子子数数占占2222，那那么么，胞胞嘧嘧啶啶的的分子数占分子数占 A A1111 B B2222 C C2828 D D44442、根据碱基互补配对原则，在根据碱基互补配对原则，在AGAG时，双链时，双链DNADNA分子中，下列四个式子中正确的是（分子中，下列四个式子中正确的是（）3 3、已知、已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有18001800个碱基对，其中个碱基对，其中胞嘧啶有胞嘧啶有10001000个，这个个，这个DNADNA分子中应含有的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脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 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