DNA分子的结构
一. DNA的基本单位－脱氧核苷酸
1’
2’
3’
4’
5’
A
G
C
T
化学元素组成：
C H O N P
A
C
G
T
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
脱氧核苷酸的种类(4种)
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年，美国科学家沃森（J．D.Watson，1928—）和英国科学
家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
回眸历史
1、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？
思考
（1）英国科学家威尔金斯和富兰克林
（2）奥地利著名生物化学家查哥夫
2、沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？
思考
3、上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？
4、这对理解生物学科的发展有什么启示？
思考
在生命的旋梯上 沃森和克里克
1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。
二﹑DNA分子的结构
3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？
1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
思考
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DNA分子的特点：
②多样性：
一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。
③特异性：
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。
①稳定性：
ＤＮＡ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则不变。（即结构的稳定性）
DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。
特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
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碱基互补配对原则应用
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。
则在DNA双链中： A = T ， G = C
可引申为：
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A＋G=T＋C A＋C=T＋G
即（A＋G）／（T＋C）＝
（A＋C）／（T＋G）＝
1
1
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
如果链１中的A＋G／T＋C＝b
则链２中的A＋G／T＋C＝
１／b
双链中A＋G／T＋C＝
１
不同生物该比值不同
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。
=
同理：
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1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：
因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，
A=50%–23%=27%
2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5 1 ;
0.4 0.4
3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
4、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%
5、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a
个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ )
b≤0.5 B. b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a － 1)
C
6、分析一个DNA分子时，发现30%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？
40%
★化学组成：
基本组成单位：四种脱氧核苷酸
一分子含氮碱基
一分子脱氧核糖
一分子磷酸
★空间结构
规则的双螺旋结构
两条脱氧核苷酸长链
碱基对
氢键
碱基互补配对原则
★分子结构的多样性,稳定性和特异性
小结
★碱基互补配对原则的应用
1、碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
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DNA分子的两条链的距离是固定的。
2.为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？
(2)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定.
(1)A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量
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早凋的“科学玫瑰” －－富兰克林（ R.E.Franklin）
她和同事威尔金斯
在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DＮＡ晶体照片，
但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。
(英，R.E.Franklin, 1920－1958）
为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。
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DNA衍射图谱
不同来源DNA四种碱基的摩尔比例关系
根据上表，你会得出什么样的结论？
思考
（1）同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；
（2）几乎所有生物的DNA，
腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，
鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。
（3）不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现为A+T/G+C的比值不同。
奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果：
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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
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DNA的空间结构
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A
T
C
G
A
C
T
G
磷酸
脱氧核糖
反向平行
含氮碱基
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DNA的平面结构
碱基对
另一碱基对
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，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。
A
T
G
C
氢键
沃森和克里克：ＤＮＡ分子的规则的双螺旋结构
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
你知道右图ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的哪个结构是千变万化的？
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中碱基计算的一般规律
1.双链DNA分子中互补的碱基的量相等
　　即A＝T、C＝G (最基本的规律)
3.双链DNA分子中两不互补的碱基之和比值相等
即（A+G）/（T+C）＝（A+C）/（T+G）=1
2.双链DNA分子中任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50％
即：（A+C）％=（T+G）%=50%
4.DNA分子的一条链上（A+ T）／（C+ G）= a
DNA分子的一条链上（A+ C）/（T+ G）＝b
(通常不等1)
DNA分子中（A+T)/(G+C)比值等于每条单链中的比值。
则该链的互补链上相应比例为a
则该链的互补链上相应比例为1／b。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。
DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。
DNA分子的结构特点
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三、制作DNA双螺旋结构模型
注意事项
１、制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时,须注意各分子的大小比例。
２、磷酸脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。
３、制作两条长链是，注意每条链上碱基总数要一致．碱基对间应是互补配对的两条链方向是相反的。
作业：
做DNA分子结构课堂小结(元素，基本组成单位，平面结构，立体结构）
参照P50对制作的DNA双螺旋结构进行交流讨论
尝试完成P51课后练习
单击画面继续