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1、DNA分子的结构历史的步伐历史的步伐1 1、18661866年，孟德尔提出两大遗传定律。年，孟德尔提出两大遗传定律。2 2、18831883年，科学家发现马蛔虫精子和卵细胞中的染年，科学家发现马蛔虫精子和卵细胞中的染色体数目只有体细胞中的一半。色体数目只有体细胞中的一半。3 3、18901890年，科学家确认了配子的产生要经过减数分年，科学家确认了配子的产生要经过减数分裂。裂。4 4、18911891年，科学家描述了减数分裂的全过程。年，科学家描述了减数分裂的全过程。5 5、19031903年萨顿在研究减数分裂时，发现遗传因子的年萨顿在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，
2、提出染色体是遗传行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子的载体。因子的载体。6 6、19091909年的约翰逊年的约翰逊(W.JohannsenW.Johannsen)称孟德尔假称孟德尔假定的定的“遗传因子遗传因子”为为“基因基因”，并明确区别基因，并明确区别基因型和表现型。型和表现型。7 7、19091909年，摩尔根用果蝇进行遗传学研究，发现年，摩尔根用果蝇进行遗传学研究，发现了伴性遗传极其规律。并由此证明基因在染色体了伴性遗传极其规律。并由此证明基因在染色体上，且呈直线排列。上，且呈直线排列。8 8、2020世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白世纪中叶，科学家发现染色体主要是由
3、蛋白质和质和DNADNA组成的。组成的。历史的步伐历史的步伐9 9、19281928年格里菲思进行肺炎双球菌转化实验年格里菲思进行肺炎双球菌转化实验,提出提出了了“转化因子转化因子”这一概念。这一概念。1010、19441944年艾弗里用年艾弗里用分离提纯法分离提纯法研究肺炎双球菌的研究肺炎双球菌的转化的实验，确认转化因子就是转化的实验，确认转化因子就是 DNADNA。1111、19521952年赫尔希和蔡斯的年赫尔希和蔡斯的T T2 2噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌的实验，确认的实验，确认DNADNA是遗传物质。是遗传物质。历史的步伐历史的步伐 DNA为什么能够起遗传作用呢？为什么能够
4、起遗传作用呢？这与这与DNA的结构特点有密切关系。的结构特点有密切关系。资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的分子的基本单位是基本单位是 。脱氧核苷酸脱氧核苷酸一、一、DNADNA模型建构模型建构DNA化学组成 DNA DNA全称叫全称叫 ，是主要的遗传物质。它的基本组成单位是主要的遗传物质。它的基本组成单位是是 。脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖含氮碱基含氮碱基磷酸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AGCT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
5、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 这四种脱氧核苷酸是怎样连接起这四种脱氧核苷酸是怎样连接起来的，来的，DNA的空间结构到底是怎样的的空间结构到底是怎样的呢？呢？在上个世纪的四五十年代，在欧在上个世纪的四五十年代，在欧美科学家中间展开了一场：美科学家中间展开了一场：DNADNA分子结构研究竞赛分子结构研究竞赛X X衍射技术是用衍射技术是用X X光透过物光透过物质的结晶体，使其在照片质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。推测晶体
6、的分子排列。沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从图上他断定跳，从图上他断定DNADNA的结构是一个的结构是一个规则的螺旋体规则的螺旋体。他打定。他打定主意要制作一个主意要制作一个DNADNA模型。他的这种想法得到了他的合作伙模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家鲍林伴克里克的认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家鲍林研究蛋白质结构的研究蛋白质结构的模型构建法模型构建法，用纸和铁丝制作模型。，用纸和铁丝制作模型。你第一眼看到此图你第一眼看到此图有什么感觉有什么感觉?19511951年
7、，富兰克林拍摄了年，富兰克林拍摄了DNADNA的的X X射线衍射图射线衍射图 通过深入思考和反复尝试，沃森和克通过深入思考和反复尝试，沃森和克里克最终认定，里克最终认定，DNADNA分子是由两条脱氧核分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋成的双螺旋结构。苷酸长链盘旋成的双螺旋结构。APGPCPTP脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖APGPCPTP脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧核糖和磷酸交脱氧核糖和磷酸交替排列在内侧；替排列在内侧；碱基排在外侧。碱基排在外侧。CATCGCGATCGCA脱氧核糖和脱氧核糖和磷酸交替排磷酸交替排列在外侧，列
8、在外侧，碱基排在内碱基排在内部部,且同型碱且同型碱基配对基配对A A与与A A配对配对,T T与与T T配对，配对，C C与与C C配对配对,GG与与GG配对配对.ATCGATCGGGAA碱碱基基同同型型配配对对模模型型 1952 1952年，奥地利生物化学家查哥夫提出：年，奥地利生物化学家查哥夫提出：A A的量等于的量等于T T的量，的量，G G的量等于的量等于C C的量的量来源来源来源来源碱基的相对含量碱基的相对含量碱基的相对含量碱基的相对含量腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤（A A）鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤（G G）胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶（T T）人人
9、30.930.919.9 19.9 19.819.829.429.4牛牛27.927.922.722.722.122.127.327.3大鼠大鼠28.628.621.421.421.521.528.428.4酵母菌酵母菌31.331.318.718.717.117.132.932.9结核杆菌结核杆菌15.115.134.934.935.435.414.614.6小麦小麦27.327.322.722.722.822.827.127.1噬菌体噬菌体21.321.328.628.627.227.222.922.9 沃森和克里克又兴奋起来，一个结构牢固的螺沃森和克里克又兴奋起来，一个结构牢固的螺旋体模
10、型在他们的脑海里构建起来：旋体模型在他们的脑海里构建起来：让腺嘌呤让腺嘌呤A A和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶T T配对配对;鸟嘌呤鸟嘌呤GG和胞嘧和胞嘧啶啶C C配对。配对。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GC 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸TATATGCAGC 1953 1953年年4 4月月2525日，英国日，英国NatureNature杂志刊登了沃杂志刊登了沃森和克里克的大约森和克里克的大约900900字的文章字的文章“核酸的分子结构核酸的分子结构脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）的一个结构模型）的一个结构模型”。左左
11、1 1：威尔金斯：威尔金斯 左左3 3：克里克：克里克 左左5 5：沃森：沃森 DNA DNA分子双螺旋结构的发现，分子双螺旋结构的发现，在自然科学发展史上具有划时代意义。在自然科学发展史上具有划时代意义。20DNA的平面结构APGPCPTP脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖21碱基对碱基对碱基对碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键连接配对，形成碱基对。且只能是A A和T T配对、C C和G 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。AAT TGGCC氢键氢键DNA的平面结构22AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC（
12、1 1）整体：）整体：DNADNA分子是由两分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。链盘旋而成的。（2 2）外侧：）外侧：DNADNA分子中的脱分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；列在外侧，构成基本骨架；（3 3）内侧：两条链上的碱）内侧：两条链上的碱基排列基排列在内侧在内侧在内侧在内侧通过氢键连结，通过氢键连结，形成碱基对，且遵循碱基互形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。补配对原则。DNA双螺旋结构的主要特点DNADNA分子的结构特点分子的结构特点1 1）多样性）多样性 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DN
13、ADNA分子也大约有分子也大约有40004000个个碱基对，碱基对有：碱基对，碱基对有：A AT T、T TA A、G GC C、C CG G。请。请同学们计算同学们计算DNADNA分子有多少种？分子有多少种？4 种种 4n(n表示碱基对数表示碱基对数)4000 碱基对排列顺序碱基对排列顺序的千变万化，构成了的千变万化，构成了DNADNA分子的多样性，从而分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传能够储存了大量的遗传信息信息。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，构成了每一个，构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。D
14、NADNA分子的结构特点分子的结构特点3)3)稳定性稳定性DNADNA分子外侧的分子外侧的脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸磷酸交替交替连接的方式不变连接的方式不变;两条链之间两条链之间碱基互补配对碱基互补配对的方式不的方式不变。变。DNADNA分子的结构特点分子的结构特点1.1.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1 11010的名称。的名称。PPPPACTG123456789101、_ 2、_ 3、_ 4、_ 5、_ 6、_ 7、_ 8、_ 9、_ 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
15、氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶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2、已知某DNA分子片段一条链中的碱基排列顺序为GTGACTGAC，另一条链中的碱基排列顺序是 _。碱基互补原则：碱基互补原则：腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)一定与胸腺嘧啶一定与胸腺嘧啶(T)(T)配对配对,鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)一定与胞嘧啶一定与胞嘧啶(C)(C)配对。配对。碱基之间的这种一一对应的关系碱基之间的这种一一对应的关系,叫做叫做碱基互补配对原则。碱基互补配对原则。思考：DNA分子中A和T，G和C的数量关系？碱基互补配对原则及应用碱基互补配对原则及应用碱基互补配对原
16、则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算A+G=T+C A+G=T+C 在双链在双链DNADNA分子中，分子中，A A的总数等于的总数等于T T的的总数；总数；G G的总数等于的总数等于C C的总数。即的总数。即 ：A=TA=TG=CG=C嘌呤总数等于嘧啶总数嘌呤总数等于嘧啶总数互补碱基互补碱基总数相等总数相等A+C=T+G A+C=T+G 任意两种非互任意两种非互补碱基之和的补碱基之和的总数相等，各总数相等，各占碱基总数的占碱基总数的50%50%思考：A+T和G+C的数量关系？=50%=50%=50%=50%碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算(A+G)/(
17、T+C)=？(A+C)/(T+G)=？(T+C)/(A+G)=？(T+G)/(A+C)=？(A+T)/(G+C)=？(G+C)/(A+T)=？练习练习任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的的50%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 1互补碱基之和的比值具有物种特异性。互补碱基之和的比值具有物种特异性。在双链在双链DNA分子中，计算：分子中，计算：A C TGTGCCAACATGGGCATT碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算A1=T2 T1=A2G1=C2 C1=G2碱基互补配对原则的应用碱基互补配对
18、原则的应用-碱基计算碱基计算练习练习A+TG+CA2+T2G2+C2A 1+T1G1+C1=n已知：已知：求：求：=n=n任意一条单任意一条单链中互补碱基之和的比值和双链链中互补碱基之和的比值和双链中中互补碱基互补碱基之和的之和的比值都是比值都是相等相等的的碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算1mA2+G2T2+C2=T1+C1=mA1+G1已知：已知：求：求：A+GT+C=11X XA2+C2T2+G2=T1+G1=X XA1+C1A+CT+G=1一条单链中两一条单链中两个非互补碱基之和的比值个非互补碱基之和的比值等于另一等于另一互补单链互补单链中这中这一比值一比值
19、的的倒数倒数碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算练习练习A+TA+T+G+C=A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链A 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2=A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1=m%m%m%已知：已知：求：求：双双链链DNADNA分子中分子中，互补碱基之和占，互补碱基之和占整个整个DNADNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中互补碱基之和占中互补碱基之和占该链碱基总数的百分比。该链碱基总数的百分比。碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算练习练习
20、G+CA+T+G+C=A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链A 2+T 2+G 2+C 2G 2+C 2=A 1+T 1+G 1+C 1G 1+C 1=W%W%W%已知：已知：求：求：碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算练习练习A 1+T 1+G 1+C 1A 1+G 1=n%已知：已知：A 1 1T 2T 1 1A2G 1 1C 2C 1 1G 2DNADNA双链双链A+GA+T+G+C=A 2+T 2+G 2+C 2A 2+G 2=1-n%50%求：求：碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算练习练习A 1+T 1
21、+G 1+C 1T 1+C 1=m%已知：已知：A 1 1T 2T 1 1A2G 1 1C 2C 1 1G 2DNADNA双链双链T+CA+T+G+C=A 2+T 2+G 2+C 2T 2+C 2=1-m%50%求：求：碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-碱基计算碱基计算练习练习A 1+T 1+G 1+C 1A 1=n%已知：已知：A 2+T 2+G 2+C 2A 2=m%求：求：A+T+G+CA=n%+m%21 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
22、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，胞嘧啶应是分子中，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，求整个DNADNA分子中分子中G=_G=_ 20%20%6060个个29%29%4.4.双链双链DNADNA分子四种碱基之间的关系，分子四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（下列哪项因物种而异（）A A、（、（A+CA+C）/（T+GT+G）B B、（、（A+GA+G）/（T+CT+C）C C、（、（A+TA+T）/（G+CG+C）D D、A/T A/T 或或 G/CG/C5.在一个在一个DNA分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之和占全分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的部碱基总数的42，若其中一条链中的胞嘧啶占该，若其中一条链中的胞嘧啶占该链碱基总数的链碱基总数的24，胸腺嘧啶占，胸腺嘧啶占30，那么在其互，那么在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（）A12%、34%B.21%、24%C.34%、12%D.58%、30%CC