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1、第二节第二节 DNA分子的结构分子的结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸1、DNA的化学组成 基本单位：基本单位：P脱氧核糖含氮碱基磷酸脱氧核糖含氮碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸元素组成：元素组成：C H O N P2、组成脱氧核苷酸的碱基碱基：胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（G）因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有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在生命的旋梯上 沃森和克里克沃森和克里克1953年，美国科学家沃森（年，美国科学家沃森（JD.Wa
2、tson，1928）和英国科学家克里）和英国科学家克里克（克（F.Crick，19162004），共同提出），共同提出了了DNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。这是这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项子的层次。因为这项“生物科学中最具有生物科学中最具有革命性的发现革命性的发现”，两位科学家获得了，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。年度诺贝尔生理学或医学奖。早凋的早凋的“科学玫瑰科学玫瑰”富兰克林富兰克林 （R.E.Franklin）她
3、和同事威尔金斯在她和同事威尔金斯在1951年率先采用年率先采用X射线衍射技射线衍射技术拍摄到术拍摄到DNA晶体照片，晶体照片，为推算出为推算出DNA分子呈螺旋分子呈螺旋结构的结论，提供了决定结构的结论，提供了决定性的实验依据。性的实验依据。(英，英，R.E.Franklin,19201958）但但“科学玫瑰科学玫瑰”没等到分没等到分享荣耀，在研究成果被承享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。认之前就已凋谢。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 X衍射技术是用衍射技术是用X光光透过物质的结晶体，透过物质的结晶体，使其在照片底片上使其在照片底片上衍射出晶体图案的衍射出晶体图
4、案的技术。这个方法可技术。这个方法可以用来推测晶体的以用来推测晶体的分子排列。分子排列。DNA的的X射线衍射图射线衍射图资料资料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分子的基本单分子的基本单位是位是脱氧核苷酸脱氧核苷酸。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种脱氧核种脱氧核苷酸分别含有苷酸分别含有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）的量总是等于胸腺嘧啶（的量总是等于胸腺
5、嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，鸟嘌呤（，鸟嘌呤（G G）的量总）的量总是等于胞嘧啶（是等于胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。一、一、DNADNA双螺旋结构模型的建构双螺旋结构模型的建构资料资料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射线衍射图谱射线衍射图谱，沃森和，沃森和克里克推算出克里克推算出DNA分子呈螺分子呈螺旋结构，随后构建出磷酸旋结构，随后构建出磷酸脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺旋内部双链螺旋旋内部双链螺旋。DAN模型构建A脱氧核苷酸脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链一条脱氧核
6、苷酸链DNA双链双链二、二、DNADNA模型分析模型分析DNADNA分子中，外侧由什么连接而成？分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？内侧是什么？两条链之间碱基的连接有什么规律？两条链之间碱基的连接有什么规律？构成构成DNADNA的两条链有怎样的关系？的两条链有怎样的关系？【思考思考】3 3、DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构构成构成方式方式位置位置 双螺旋外侧双螺旋外侧双螺旋内侧双螺旋内侧碱基对碱基对主链主链1）脱氧核糖与磷）脱氧核糖与磷酸交替排列酸交替排列；2）两条主链呈）两条主链呈反向平行；反向平行；3）盘绕成规则）盘绕成规则的双螺旋。的双螺旋。1）主链上对应碱基）主链上对应碱基以氢
7、键连结成对以氢键连结成对；2）碱基互补配对）碱基互补配对（AT，GC）；DNADNA平面结构平面结构DNADNA立体结构立体结构(1)DNA分子是由分子是由两条链两条链组成的，这两条链按组成的，这两条链按反向平行方式反向平行方式盘旋成双螺旋结构盘旋成双螺旋结构.(2)DNA分子中的分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接脱氧核糖和磷酸交替连接，排列，排列在外侧在外侧，构成构成基本骨架基本骨架；碱基排列；碱基排列在内侧在内侧。(3)两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过氢键氢键连接成碱基对，并且碱基连接成碱基对，并且碱基的配对有一定的规律：的配对有一定的规律：A(腺嘌呤腺嘌呤)一定与一定与T(胸腺嘧啶胸腺嘧
8、啶)配配对；对；G(鸟嘌呤鸟嘌呤)一定与一定与C(胞嘧啶胞嘧啶)配对。配对。二、二、DNADNA分子的结构分子的结构DNA双螺旋结构模型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。DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。多样性多样性稳定性稳定性4 4、DNADNA分子的结构特性分子的结构特性1）多样性：）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构碱基对的排列顺序的千变万化，构成了成了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DNA分子也大约有分子也大约有4000个碱基对，个碱基对，碱基对有：碱基对有
9、：AT、TA、GC、CG。请同学们计算。请同学们计算DNA分子有多少种？分子有多少种？4 种40002）特异性）特异性碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNADNA分子的分子的特异性。特异性。3)稳定性稳定性具有规则的双螺旋结构具有规则的双螺旋结构答：答：DNA通过通过碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序 （即为脱氧核苷酸的排列顺序）（即为脱氧核苷酸的排列顺序）储存大量的遗传信息储存大量的遗传信息思考题：思考题：DNA是遗传物质，储存着大是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么量的遗传信息，那么DNA是通过什么储是通过什么储存大量的遗传信息？存大量的遗传信息？基
10、础知识简答基础知识简答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 模型，为模型，为合理地解释遗传物质的合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。2、DNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由（由一分子一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 组成）。组成）。组成组成DNA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），脱氧核苷共有共有 种（名称是种（名称是 、）。）。1953 DNA双螺旋双螺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酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4A T G C4胞嘧啶脱氧核苷酸
11、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酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸3、DNA的双螺旋结构是由的双螺旋结构是由 平行的平行的 长链长链 而成，而成，排在外侧的排在外侧的 和和 交替连接构成基本骨架，通过交替连接构成基本骨架，通过 连连接起来的接起来的 排列在内侧。碱基对的组成规律是排列在内侧。碱基对的组成规律是 与与 配配对，对，（A）一定与）一定与 （T）配对，）配对，（G）一定与一定与 （C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫做做 原则。原则。4、DNA的碱基只有的碱基只有 种，碱基对只有种，碱基对只有
12、 种，而分子结构具种，而分子结构具有有 性，这完全是碱基对的性，这完全是碱基对的 千变万化的结果。千变万化的结果。两条两条脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸盘旋盘旋脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸氢键氢键碱基对碱基对嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶碱基互补配对碱基互补配对4两两多样多样排列次序排列次序4 4、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 23 45 67 89 10胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（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