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1、活动一：课前自主学习活动一：课前自主学习阅读阅读P47-48 DNAP47-48 DNA双螺旋结构模型的构建科学史，思双螺旋结构模型的构建科学史，思考下列问题：考下列问题：1.1.沃森和克里克利用了他人的哪些经验和成果？沃森和克里克利用了他人的哪些经验和成果？2.2.沃森和克里克在构建模型的时候出现哪些错误，沃森和克里克在构建模型的时候出现哪些错误，他们是怎样就纠正的？他们是怎样就纠正的？3.P49 3.P49 思考与讨论。思考与讨论。一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建LOGOLOGO2024/4/722024/4/732024/4/7419511951年年5 5月月
2、1沃森出席了在意大利沃森出席了在意大利那不勒斯召开的一次那不勒斯召开的一次会议，听到了伦敦国会议，听到了伦敦国王大学莫里斯王大学莫里斯威尔威尔金斯教授所做的一篇金斯教授所做的一篇有关有关D DNA XNA X射线结晶学射线结晶学的报告。的报告。2鲍林破译了角蛋白鲍林破译了角蛋白的分子结构。的分子结构。19511951年年4 4月月3沃森来到剑桥大学沃森来到剑桥大学的卡文迪什实验室的卡文迪什实验室从事研究工作，在从事研究工作，在那里他遇到了克里那里他遇到了克里克。克。19511951年年1010月月DNADNA双螺旋结构发现旅程双螺旋结构发现旅程2024/4/72024/4/75 5195119
3、51年年1111月月4 4沃森和威尔金斯参沃森和威尔金斯参加了富兰克林主持加了富兰克林主持召开的研讨会，遗召开的研讨会，遗憾的是沃森记不得憾的是沃森记不得富兰克林测量的富兰克林测量的DNADNA样品中水的精确含样品中水的精确含量。量。5 5沃森和克里克制作了沃森和克里克制作了一个具有三条螺一个具有三条螺旋链的旋链的DNADNA模型，而模型，而富兰克林看后立刻指富兰克林看后立刻指出他们的重大错误，出他们的重大错误，因为因为DNADNA分子中水的分子中水的含量几乎是含量几乎是她她假定的假定的十倍。十倍。19511951年年1111月月6 6由于沃森和克里克由于沃森和克里克的失误，他们被迫的失误，他
4、们被迫停止了停止了DNADNA项目的研项目的研究，并把究，并把DNADNA模型的模型的装配架送给了在伦装配架送给了在伦敦工作的威尔金斯敦工作的威尔金斯和富兰克林。和富兰克林。19511951年年1212月月DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路2024/4/72024/4/76 619521952年年5 5月月7 7富兰克林得到了最为重要的富兰克林得到了最为重要的DNA XDNA X射线图像，并将其命名为射线图像，并将其命名为B B型型DNADNA；富兰克林和威尔金斯正式分道富兰克林和威尔金斯正式分道扬镳。卡文迪什实验室主任指派扬镳。卡文迪什实验室主任指派威尔金斯负责研究威尔金斯负责
5、研究B B型型DNADNA，而，而富富兰克林则负责从事兰克林则负责从事A A型型DNADNA的研究。的研究。8 8沃森和克里克沃森和克里克得得知，鲍林提出的知，鲍林提出的DNADNA模型是一个以模型是一个以糖和磷酸骨架为糖和磷酸骨架为中心的三条链的中心的三条链的螺旋结构。螺旋结构。1951953 3年年1 1月月2828日日DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路2024/4/72024/4/77 71010沃森沃森意识到鲍林提出的意识到鲍林提出的DNADNA模型的模型的不合理之处，并亲自赶往伦敦将真不合理之处，并亲自赶往伦敦将真实情况告诉实情况告诉威尔金斯威尔金斯和富和富兰克林兰克林
6、。随后，随后，威尔金斯威尔金斯向沃森展示了富向沃森展示了富兰兰克林克林得到的一幅清晰的得到的一幅清晰的B B型型DNADNA照片照片副本，沃森看后更加强了他对副本，沃森看后更加强了他对DNADNA双螺旋结构模型正确性的理解。双螺旋结构模型正确性的理解。1951953 3年年1 1月月3030日日9 9DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路查伽夫（奥地利查伽夫（奥地利生化学家生化学家)发现了发现了查伽夫规则：腺查伽夫规则：腺嘌呤嘌呤A A与胸腺嘧啶与胸腺嘧啶T T数量相等，鸟嘌数量相等，鸟嘌呤呤G G与胞嘧啶与胞嘧啶C C数数量相等。量相等。2024/4/78英国的英国的自然自然杂志刊
7、登了美国的沃森和杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果：成果：DNADNA双螺旋结构的分子模型。双螺旋结构的分子模型。1951953 3年年4 4月月2525日日DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路2024/4/791962196219621962年，年，年，年，沃森、克里克沃森、克里克沃森、克里克沃森、克里克和和和和威尔金斯威尔金斯威尔金斯威尔金斯三人共获诺贝三人共获诺贝三人共获诺贝三人共获诺贝尔奖。尔奖。尔奖。尔奖。2024/4/710沃森、克里克成功原因之一沃森、克里克成功原因之一完美互补完美互补 噬菌体侵染细菌的实
8、验小噬菌体侵染细菌的实验小组成员沃森在得到组成员沃森在得到DNADNA是遗传是遗传物质的充分证据后，由于当物质的充分证据后，由于当时时DNADNA是遗传物质的机理并不是遗传物质的机理并不清楚，刺激了他研究清楚，刺激了他研究DNADNA结构结构的想法，导致了他与克里完的想法，导致了他与克里完美的互补合作，因为克里克美的互补合作，因为克里克有句名言有句名言：“如果不能研究如果不能研究功能，就去研究结构。功能，就去研究结构。”2024/4/711性格互补：性格互补：沃沃 森森孤僻、安静、性格内向孤僻、安静、性格内向 克里克克里克嗓门很高、比较外向嗓门很高、比较外向沃森、克里克成功原因之一沃森、克里克
9、成功原因之一完美互补完美互补专业互补：专业互补：沃森熟悉噬菌体方面的实验，而克里克则精沃森熟悉噬菌体方面的实验，而克里克则精通数学、物理学这些被沃森视之为有点难度的通数学、物理学这些被沃森视之为有点难度的学科，他俩的合作是生物学与物理学互补的最学科，他俩的合作是生物学与物理学互补的最佳典范；佳典范；无私地互相补无私地互相补充、互相取长充、互相取长补短、互相坦补短、互相坦诚地批评和互诚地批评和互相鼓励。相鼓励。人人不应成为人人不应成为孤岛孤岛2024/4/72024/4/71212认准认准DNADNA必定必定会是一个业绩会是一个业绩骄人的绩优股骄人的绩优股大胆假设、细大胆假设、细心求证、百折心求
10、证、百折不挠、虚心求不挠、虚心求教、不断汲取教、不断汲取新知。新知。借鉴诺贝尔借鉴诺贝尔奖获得者鲍奖获得者鲍林成功地用林成功地用模型方法提模型方法提出蛋白质的出蛋白质的螺旋理论螺旋理论良好心态良好心态目标一致目标一致借鉴他人借鉴他人沃森、克里克成功其他原因：沃森、克里克成功其他原因：2024/4/72024/4/71313沃森、克里克成功背后的英雄之一沃森、克里克成功背后的英雄之一X X射线晶体学领域的英格兰玫瑰射线晶体学领域的英格兰玫瑰富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的DNADNA晶体的晶体的X X射线衍射照片，这张照片射线衍射照片，这张照片正是发现正是发现DNADNA结构的关键。结构的关键。英国
11、英国X X射线晶体衍射技术专射线晶体衍射技术专家罗莎琳德家罗莎琳德弗兰克林弗兰克林(R(RFranklinFranklin，192019201958)1958)2024/4/714沃森、克里克成功背后的英雄之二沃森、克里克成功背后的英雄之二 奥地利量子物理学家埃尔文薛定谔(Erwin Schrodinger，18871961)认为基因是一种有认为基因是一种有特殊地位的分子，特殊地位的分子，物理学和化学规律物理学和化学规律同样可以应用于细同样可以应用于细胞及基因的研究。胞及基因的研究。2024/4/715沃森、克里克成功背后的英雄之三沃森、克里克成功背后的英雄之三 美国化学家努斯美国化学家努斯鲍
12、林鲍林(Linus Pauling)1954(Linus Pauling)1954年诺贝年诺贝尔化学奖和尔化学奖和19621962年诺贝尔和平奖得主年诺贝尔和平奖得主)他将他将x x衍射图谱与原子间相互衍射图谱与原子间相互关系结合起来，建造分子模关系结合起来，建造分子模型，然后用型，然后用x x衍射图数据来检衍射图数据来检验模型的效果并从理论上验模型的效果并从理论上证明这两者的一致性。证明这两者的一致性。2024/4/72024/4/71616沃森、克里克成功背后的英雄之四沃森、克里克成功背后的英雄之四 新西兰生物物理学家奠里斯新西兰生物物理学家奠里斯威尔金斯威尔金斯 (MauriceHMau
13、riceHWilkingsWilkings，19161916？)19511951年，威尔金斯在意大年，威尔金斯在意大利那不勒斯举行的生物大利那不勒斯举行的生物大分子结构学术会议上，作分子结构学术会议上，作了关于了关于DNADNA衍射图片分析的衍射图片分析的报告，并出示了一张报告，并出示了一张DNADNA纤纤维的维的x x一射线衍射图，这给一射线衍射图，这给当时参加会议的沃森留下当时参加会议的沃森留下了深刻印象了深刻印象 2024/4/72024/4/71717沃森、克里克成功背后的英雄之五沃森、克里克成功背后的英雄之五奥地利生物化学家埃尔文奥地利生物化学家埃尔文查迦夫查迦夫(Erwin(Erw
14、in ChargafChargaf，19051905一一)查伽夫及其同事发明用色层分析法测量查伽夫及其同事发明用色层分析法测量DNADNA内部的内部的各种碱基的含量，并作了精细的分析。结果表明：各种碱基的含量，并作了精细的分析。结果表明：腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)与胸腺嘧啶与胸腺嘧啶(T)(T)，鸟嘌呤，鸟嘌呤(G)(G)与胞嘧啶与胞嘧啶(C)(C)比值接近比值接近1 1：1 1，这就是现在众所周知的，这就是现在众所周知的DNADNA分分子的子的“碱基配对碱基配对”原则。原则。2024/4/72024/4/71818沃森、克里克成功背后的英雄之六沃森、克里克成功背后的英雄之六英国数学家约翰英国数学家约翰格里菲斯格里菲斯(John(John GriflqthGriflqth)格里菲斯的贡献在于，为沃森和克里克格里菲斯的贡献在于，为沃森和克里克计算了一个计算了一个DNADNA分子内碱基的相互吸引分子内碱基的相互吸引力力(弱的相互作用弱的相互作用)。使沃森和克里克茅。使沃森和克里克茅塞顿开，走出了塞顿开，走出了“相同碱基相互吸引相同碱基相互吸引”的误区，最终走向成功。的误区，最终走向成功。