第二节 DNA分子的结构
中关村DNA标志
雅典奥运会开幕式经典场景
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。
1、DNA全称：脱氧核糖核酸，是主要的遗传物质。
2、组成元素:C、H、O、N、P
3、基本组成单位:脱氧核苷酸。
一、DNA分子化学组成
脱氧核苷酸
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
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
资料1： 20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
脱氧核苷酸
1分子磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
1分子脱氧核苷酸 = + + .
【模型建构1】: 脱氧核苷酸
碱 基
A
G
C
T
磷酸
脱氧
核糖
回眸历史
A
C
T
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
G
脱氧核苷酸的种类
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
脱氧核苷酸
资料2：DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。
【模型建构2】一条脱氧核苷酸链
一、DNA模型建构
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
脱氧核苷酸
资料2：DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。
【模型建构3】 DNA是规则的螺旋结构
资料3： 1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱 。
一、DNA模型建构
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。
【模型建构4】DNA双螺旋
资料4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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)。
一、DNA模型建构
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
资料2：DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。
资料3：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱 。
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。
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
DNA的平面结构
DNA的立体结构
氢键
联想一下，像什么？
一、DNA模型建构
二、DNA模型分析
DNA分子中，外侧由什么连接而成？
内侧是什么？
两条链之间碱基的连接有什么规律？
构成DNA的两条链有怎样的关系？
【思考】
A
A
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
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
A
A
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
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
你注意到了吗？
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。
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
G.C比例越高，DNA结构越稳定
碱基对的种类
A----T
T----A
C----G
G----C
你注意到了吗？
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。
DNA分子的结构特性
1) 稳定性：外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间结构
外侧恒定：
内侧配对稳定:
稳定的空间结构 ：
磷酸、脱氧核糖交替连接—— 构成基本骨架
A-T，G-C
双螺旋结构
DNA分子的结构特性
2）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化(主要
的），构成了DNA分子的多样性。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请同学们计算DNA分子有多少种？
3）特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一
个DNA分子的特异性.
碱基对的排列顺序就代表了遗传信息
DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。
DNA的组成和结构可用五四三二一表示
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸长链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
1、DNA分子结构主要特点
DNA分子是有 条链组成， 盘旋成 结构。
交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。
碱基通过 连接成碱基对，并遵循
原则。
反向平行
双螺旋
脱氧核糖和磷酸
碱基对
氢键
碱基互补配对
2
一、DNA模型建构
二、DNA模型分析
DNA分子的结构
小结
★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
★分子结构的多样性和特异性
1. 胞嘧啶
2. 腺嘌呤
3. 鸟嘌呤
4. 胸腺嘧啶
5. 脱氧核糖
6. 磷酸
7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8. 碱基对
9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段
【课堂反馈】
DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
【课堂反馈】
1．已知1个DNA分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ）
A．1800个和800个 B．1800个和l800个
C．3600个和800个
D．3600个和3600个
C
【课堂反馈】
A+T+G+C
A+T+G+C
A+C
T+G
T+G
A+C
相等
一半
3.双链DNA分子的一个片段中，含有腺瞟呤200个，占碱基总数的20％，那么这个片段中含胞嘧啶（ ）
A.150个 B.200个 C.400个 D.300个
D
解析:∵双链DNA分子的一个片段中，
　　　含有腺嘌呤200 个，占碱基总数的20％
∴双链DNA分子的碱基总数= 200/20%=1000
∵ A=T=200
∴ G=C=(1000-200×2)/2=300(个)
4.在一个标准的双链DNA分子当中，含有35%的腺嘌呤，它所含有的胞嘧啶应该是多少？
答：15%
5.一个DNA分子中，G和C之和占全部碱基数的46％，该DNA分子的一条单链中，A和C分别占该单链的28％和22％，则该DNA分子的另一条单链中，A和C分别占这一单链的百分比是多少？
A： 26%
C： 26%
①双链DNA分子中：
( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)
=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1
规律总结：
∵A=T， G=C
∴ A+G=T+C =A+C=T+G= 50%
两个互补碱基相等
任意两个不互补碱基之和恒等且各占DNA总碱基数的50％
不互补碱基之和的比值等于1．
1、在一条双链DNA分子中，腺嘌呤占35%，它所含的胞嘧啶应占（ ）
A、 15% B、 30%
C 、35% D 、70%
2、在双链DNA中有鸟嘌呤P个，占全部碱基的比例为N / M （M＞2N），则该DNA分子中腺嘌呤的数目是（ ）
A 、 P B、（PM / N） + P
C、（PM / 2N）－P D 、 PM / 2N
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。
= n
= n
③在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。
3、某双链DNA片段中，A占23%，其中一条链中的C占该单链的24%，问另一条链中的C占多少？
30%
④两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数.
⑤不同生物的DNA分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。
（A+C）：（T+G）=1不能反映种间差异。
（A+T）：（C+G）不同生物一般不同，
反映种间差异。
4、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？

5．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
1、某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的
分子数占18%，则鸟嘌呤的分子数占 .
32%
2、DNA的一条链中A+G/T+C=2，另一条链中相应的比是----------，整个DNA分子中相应的比是________

3、DNA的一条链中A+T/C+G=2，另一条链中相应的比是——— ，整个DNA分子中相应的比是———。
0.5
1
2
2
4、某DNA分子的一条单链中，A占20％，T占30％，则该DNA分子中的C占全部碱基的 。
25%
5、双链DNA分子中，G占碱基总数的38％，其中一条链中的T占碱基总数的5％，那么另一条链中的T占碱基总数的 。
7%
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。
A＋T=54% G+C=46%
24%
某双链DNA片段中，A占23%，其中一条链中的C占该单链的24%，问另一条链中的C占多少？
30%
某双链DNA分子中，A占整个DNA碱基总数的27%，其中一条链上A占该链碱基总数的22%。求另一条链上A占其所在链碱基总数的百分含量。
32%
练习题
例题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%
例题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？
2.5 1 ;
答案：
某生物细胞DNA分子的碱中，腺嘌呤的分子数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占（ ） A．11％ B．22％
C．28％ D．44％
(C)
2、根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ）
5、DNA分子中，下列哪种比例因生物种类不同而不同？ （ ）
A、（A+T）/（G+C） B、（A+G）/（T+C）
C、（A+C）/（T+G） D、 C/G或A/T
6、某DNA分子中，G+C之和占全部碱基的35.8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的 （ ）
A、32.9%和17.1% B、31.3%和18.7%
C、18.7%和31.3% D、17.2%和32.9%
DNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算
某生物细胞DNA分子的碱中，腺嘌呤的分子数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占（ ）

A．11％ B．22％

C．28％ D．44％
(C)
DNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算
2、根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ）
(C)
DNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算
3、若DNA分子的一条链中（A+T）/（C+G）=a，则其互补链中该比值为（ ）

A、a B、1/a

C、1 D、1—1/a
4、若DNA分子中一条链的碱基摩尔比为A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为
A 5︰4 B 4︰3 C 3︰2 D 5︰2
(A)
（B）
5.某双链DNA分子中，（A+T）/（G+C）=1.5 则它的C占全部碱基的： A.20% B.25% C. 30% D.35%
A.20%
6、由120个碱基组成的DNA分子片段，可因碱基对组成和序列的不同，而形成具有不同遗传信息的DNA分子，其种类数最多可达
A.4120 B.1204 C.460 D.604
C.460