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1、人教必修二人教必修二DNA分子结构分子结构 一、对一、对DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构的发现和认识过程的发现和认识过程1 1、1919世纪世纪5050年代科学界认识到年代科学界认识到DNADNA的化学组成。的化学组成。DNADNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C C、H H、O O、N N、P 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 +磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A（腺嘌呤腺嘌呤）、）、T T（胸腺嘧啶胸腺嘧啶）G G（鸟嘌呤鸟嘌呤）、）、C C（胞嘧啶
2、胞嘧啶）第1页/共30页DNADNADNADNA的基本单位的基本单位的基本单位的基本单位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A G C T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1 1、DNADNA的化学组成的化学组成第2页/共30页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酸的种类脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类A腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸GCT第3页/共30页ATGC四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸聚合
3、形成多核苷酸链聚合形成多核苷酸链聚合形成多核苷酸链聚合形成多核苷酸链磷酸二酯磷酸二酯键键第4页/共30页 2 2、19511951年威尔金斯展示了年威尔金斯展示了DNADNA的的X X射线的射线的衍射图谱，并且获得相关其数据。衍射图谱，并且获得相关其数据。第5页/共30页3 3、沃森和克里克提出、沃森和克里克提出DNADNA双螺旋结构的初步构想。双螺旋结构的初步构想。4 4、19521952年查哥夫指出：腺嘌呤年查哥夫指出：腺嘌呤(A)(A)的量总是等于胸的量总是等于胸腺嘧啶腺嘧啶(T)(T)的量（的量（A=TA=T），鸟嘌呤），鸟嘌呤(G)(G)的量总是等的量总是等于胞嘧啶于胞嘧啶(C)(C
4、)的量的量(G=C)(G=C)。5 5、19531953年沃森和克年沃森和克里克发表论文里克发表论文核酸的分子结核酸的分子结构模型脱氧核构模型脱氧核糖核酸的一个结糖核酸的一个结构模型构模型。第6页/共30页AATTGGGCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基脱氧核苷酸DNADNADNA分子的平面结构分子的平面结构分子的平面结构氢氢键键 嘌呤和嘧啶之间通过氢键氢键配对，形成碱基对碱基对，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碱基互补配对原则。第7页/共30页AAATTTGGGGCCCATC你注意到了吗？你注意到了吗？外侧的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的
5、。内侧的碱基对的排列顺序是千变万化的。DNA分子的分子的多样多样性性和和特异性特异性就体现就体现在碱基（对）排列在碱基（对）排列顺序中。顺序中。第8页/共30页二、二、DNADNA的空间结构的空间结构以超高分辨率扫描式电子以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的显微镜拍到的DNADNA照片。照片。从图从图从图从图上可辨认上可辨认上可辨认上可辨认出出出出DNADNADNADNA是是是是由两条链由两条链由两条链由两条链交缠在一交缠在一交缠在一交缠在一起的螺旋起的螺旋起的螺旋起的螺旋结构结构结构结构第9页/共30页DNA的结构模式图从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构放大DNADNA空间空间结构结构第
6、10页/共30页阅读P48，回答P49思考与讨论：DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？体结构？DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于们分别位于DNA的什么部位呢？的什么部位呢？DNA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的什么部位？的什么部位？第11页/共30页第12页/共30页DNA分子的结构特点分子的结构特点（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成长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，
7、核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本骨架骨架；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，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。第13页/共30页DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构构构成成方方式式位置位置双螺旋双螺旋外外侧侧双螺旋双螺旋内内侧侧碱基对碱基对主链主链(骨架骨架)1 1）脱氧核糖脱氧核糖与与磷酸磷酸交替排列；交替排列；2）两条主链）两条主链呈呈反向平行反向平行；3）盘绕成）盘绕成规规则的双螺旋则的双螺旋。1 1）主链上对应碱）主链上对应碱基以基以氢键氢键连结成连结成对；对
8、；2 2）碱基互补配对）碱基互补配对（A A T T，G G C C）第14页/共30页4 4、DNADNA多样性和特异性多样性和特异性1 1）多样性）多样性 同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号牌可以写同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号牌可以写出相同符号出相同符号A A或或B B，又可以写成，又可以写成A A和和B B，它们由左向右的书写类型，它们由左向右的书写类型有多少种？有多少种？四种：四种：AAAA、BBBB、ABAB、BABA 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，个碱基对，碱基对有：碱基对有：ATAT、T
9、ATA、GCGC、CGCG。请同学们计算。请同学们计算DNADNA分子分子有多少种？有多少种？4 种种 4n(n表示碱基对数表示碱基对数)4000 碱基对碱基对排列顺序的千变万化，构成了排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。第15页/共30页2 2）特异性）特异性 每个每个DNADNA分子中的碱基对都有分子中的碱基对都有特定排列顺序特定排列顺序，又构成了每一个又构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。3)3)稳定性稳定性 DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸基团磷酸基团交替连接的
10、交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。第16页/共30页设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：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。则在则在DNADNA双链中：双链中：A=T A=T，G=CG=C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1双链双链DNADNA分子中分
11、子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任等于其中任何一条链的何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A 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A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2G G 2 2+C+C2 2=例题例题1 1、某双、某双链链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DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，。所以，A=50%A=50%23%=27%23%
12、=27%第17页/共30页 双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。互为倒数。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1 =a=aT T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2 =1/a=1/aA A 1 1+C1+C1T T 1 1+G+G1 1T T2 2+G+G2 2A A2 2+C+C2 2=例题例题2 2、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，上述比例在其互补，上述比例在其互补链和整个链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 2
13、.5 1 A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A 2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双双链链第18页/共30页 双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分分子碱基总数的百分比等于其中任何一条子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中链中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的一半。的一半。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
14、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 +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 例题例题3 3、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碱基总数碱基总数的的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基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分含量。占其所在链碱基总数的百分含量
15、。24%24%（G+CG+C）1 12 2G G1 1+C+C1 1G G2 2+C+C2 2=A AT=54%G+C=46%T=54%G+C=46%第19页/共30页 例题例题 4 4、在含有四种碱基的、在含有四种碱基的DNADNA区段中，有腺嘌呤区段中，有腺嘌呤a a个，占个，占该区段全部碱基的比例为该区段全部碱基的比例为b b，则，则 （)A.A.b0.5 B.b0.5b0.5 B.b0.5C.C.胞嘧啶为胞嘧啶为a(1/2a(1/2b)D.b)D.胞嘧啶为胞嘧啶为b(1/2 b(1/2 a)a)C C 例题例题5 5、分析一个、分析一个DNADNA分子时，发现分子时，发现30%30%的
16、脱氧核苷酸含有的脱氧核苷酸含有A A，由此可知，该分子中一条链上，由此可知，该分子中一条链上G G含量的最大值可占此链碱基含量的最大值可占此链碱基总数的多少？总数的多少？40%40%第20页/共30页 例题6、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？38%38%第21页/共30页规律概括：1.1.在在DNADNA双链中，任意两个双链中，任意两个不互补不互补碱基之和相等，并碱基之和相等，并为碱基总数的为碱基总数的50%50%。2.2.DNADNA分子的一条链中的分子的一条链中的A+TA
17、+T（或（或G+CG+C）=另一条链的另一条链的T T+A+A（或（或C+GC+G）3 3、如果一条链中的、如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a(A+T)/(G+C)=a，则另一条链中，则另一条链中的的(A+T)/(G+C)(A+T)/(G+C)比例也是比例也是a a；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G)(A+G)/(T+C)=b,/(T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G)/(T+C)(A+G)/(T+C)的比例是的比例是1/b1/b4 4、在、在DNADNA分子中一条链中分子中一条链中A+TA+T的和占该链碱基比率等的和占该链碱基比率等于另一条链中于另一条链中A+TA+T的
18、和占该链碱基比率，还等于双链的和占该链碱基比率，还等于双链DNADNA分子中分子中A+TA+T的和占整个的和占整个DNADNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。第22页/共30页 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%，那么在含有，那么在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，分子中，胞嘧啶应是胞嘧啶应是_ 3 3、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
19、，求整个DNADNA分子中分子中G=_G=_ 20%20%6060个个29%29%练习：练习：第23页/共30页 4.4.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/m1/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整个分子中又是多少?1 1(3)(3)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?n n(4)(4)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少?n n当在一单链中当在一单链中,
20、如果如果(A+T)/(G+C)=n(A+T)/(G+C)=n 时时,求求:第24页/共30页 5:5: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,其其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占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全部碱基数的46%,46%,又知又知DNADNA的一条链的一条链(H(H链链)所所含的碱基中含的碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤,问与问与H H链相对应的另链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ()()、26%26%、24%24%、14%14%、11%11%A A第25页/共30页基础知识简答基础
21、知识简答1 1、沃森和克里克于、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模模型，为合理地解释遗传物质的型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。2 2、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位，组成它的基本单位是是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 组成）。组成组成）。组成DNADNA的碱基共有的碱基共有 种（符号表示为种（符号表示为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种（名称是种（名称是 、）。）。1953 1953 DNADNA双螺双螺旋旋各种功能各种功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷磷酸酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4 4A T
22、 G CA T G C4 4胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸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胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷酸酸第26页/共30页3 3、下图是、下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出110110的名称。的名称。PPPPA AC CT TG G1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101 21 23 43 45 65 67 87 89 109 10胞嘧啶（胞嘧啶（C C）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）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶
23、脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段第27页/共30页1、与、与DNA结构有关的碱基计算结构有关的碱基计算（A+GA+G）/（T+CT+C）=（A+CA+C）/（T+GT+G）=1 11两条链两条链不互补的碱基不互补的碱基之和相之和相等。等。（A+GA+G）/（A+T+G+CA+T+G+C）=1/21/2两链中不互补的碱基和与两链碱两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于基总数之比等于50%50%（1/21/2）。）。第28页/共30页（A1+T1）/（A2+T2）=（G1+C1）/（G2+C2）=（A1+G1）/（T1+C1）=a，则（则（A2+G2）/（T2+C2）=111/a一条链中一条链中互补碱基互补碱基的和等于另一条链中的和等于另一条链中互补碱基的和。互补碱基的和。一条链中一条链中不互补碱基不互补碱基的和之比等于另一的和之比等于另一条链中这种比值的倒数。条链中这种比值的倒数。（A+T）/（A+T+G+C）=a，则（则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=a两条链中互补碱基和与两条链碱基总数两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。之比，与任意一条链的这种比值相等。第29页/共30页感谢您的观看！感谢您的观看！第30页/共30页