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1、DNADNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)一一. DNA的的基本單位基本單位脫氧核苷酸脫氧核苷酸 1234含堿基含堿基脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸5A GC T化學(xué)元素組成：C H O N PACGT腺嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸鳥嘌呤鳥嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸的種類(4種)A脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸G脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸C脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸T脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸一、一、DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 這是這是20世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論
2、之后的世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論之后的又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子的層次。因?yàn)檫@項(xiàng)分子的層次。因?yàn)檫@項(xiàng)“生物科學(xué)中最具有革生物科學(xué)中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)命性的發(fā)現(xiàn)”，兩位科學(xué)家獲得了，兩位科學(xué)家獲得了1962年度諾年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 1953年，年，美國(guó)科學(xué)家沃森美國(guó)科學(xué)家沃森（JD.Watson，1928）和英國(guó)科學(xué)）和英國(guó)科學(xué)家克里克（家克里克（F.Crick，19162004），），共共同提出了同提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 1 1、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程、沃森和克里克在構(gòu)建
3、模型的過程中，利用了他人的哪些經(jīng)驗(yàn)和成果？中，利用了他人的哪些經(jīng)驗(yàn)和成果？（1 1）英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林）英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林（2 2）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫 2 2、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，出現(xiàn)、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，出現(xiàn)過哪些錯(cuò)誤？他們是如何對(duì)待和糾正這些錯(cuò)誤的？過哪些錯(cuò)誤？他們是如何對(duì)待和糾正這些錯(cuò)誤的？3 3、上述資料中涉及到哪些學(xué)科的知識(shí)和方法？、上述資料中涉及到哪些學(xué)科的知識(shí)和方法？ 4 4、這對(duì)理解生物學(xué)科的發(fā)展有什么啟示？、這對(duì)理解生物學(xué)科的發(fā)展有什么啟示？在生命的旋梯上 沃森和克里沃森和克里克克v1953195
4、3年年4 4月月2525日，日，克里克和沃森在克里克和沃森在自然自然雜志上雜志上發(fā)表了發(fā)表了DNA的的雙雙螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)，從而，從而帶來了遺傳學(xué)的帶來了遺傳學(xué)的徹底變革徹底變革，更宣更宣告了分子生物學(xué)告了分子生物學(xué)的誕生。的誕生。二二DNADNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)3、DNA中的堿基是如何配對(duì)的？它們位于中的堿基是如何配對(duì)的？它們位于DNA的什么部位？的什么部位？2、DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？它們分別位于它們分別位于DNA的什么部位呢？的什么部位呢？1、DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？立體結(jié)構(gòu)？下一頁下一頁D
5、NADNA分子的特點(diǎn)：分子的特點(diǎn)：多樣性：多樣性：一個(gè)最短的一個(gè)最短的DNADNA分子也有分子也有40004000個(gè)堿基對(duì)，可個(gè)堿基對(duì)，可能的排列方式就有能的排列方式就有4 440004000種。種。特異性：特異性：不同的生物，堿基對(duì)的數(shù)目可能不同，堿不同的生物，堿基對(duì)的數(shù)目可能不同，堿基對(duì)的排列順序肯定不同?；鶎?duì)的排列順序肯定不同。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 中的脫氧核糖和磷酸交替連接的中的脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變，兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的原方式不變，兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則不變。（即結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性）則不變。（即結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性）DNADNA分子堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化。分子堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化
6、。特定的特定的DNADNA分子具有特定的堿基排列順序。分子具有特定的堿基排列順序。下一頁設(shè)設(shè)DNADNA一條鏈為一條鏈為1 1鏈，互補(bǔ)鏈為鏈，互補(bǔ)鏈為2 2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， GG1 1 = C = C2 2 ， GG2 2 =C =C1 1。則在則在DNADNA雙鏈中：雙鏈中： A = T A = T ， G = CG = C可引申為：可引申為：嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1
7、1GG 2 2DNADNA雙鏈雙鏈A AG=TG=TC AC AC=TC=TGG即（即（A AGG）（）（T TC C） （A AC C）（）（T TGG）11雙鏈雙鏈DNADNA分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中A+G/T+CA+G/T+C互為倒數(shù)。互為倒數(shù)。T T2 2 + +C C2 2A A2 2 + +GG2 2A A1 1+ +GG1 1T T1 1 + +C C1 1= =T T2 2 + +G G2 2A A2 2 + +C C2 2A A 1 1+ +C C1 1T T1 1 + +G G1 1= =雙鏈雙鏈DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其
8、等于其中任何一條鏈的中任何一條鏈的A+T/G+CA+T/G+C。A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A+TA+TG+CG+C= =A A2 2 +T+T2 2G G 2 2 +C +C2 2= =如果鏈中的如果鏈中的AGTCb則鏈中的則鏈中的AGTCb雙鏈中雙鏈中AGTC不同生物該比值不同不同生物該比值不同雙鏈雙鏈DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整個(gè)占整個(gè)DNADNA分子分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中A+TA+T占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈條鏈A+TA+T是整個(gè)是整個(gè)DNADNA分
9、子分子A+TA+T的一半。的一半。A A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= = =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2A+TA+TA+T+G+CA+T+G+C= =A A1 1 +T +T1 1（A+TA+T）1 12 2= = =A A2 2 +T+T2 2同理：同理：G+CG+CA+T+G+CA+T+G+C= =A A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1GG1 1 +C +C 1 1= =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2
10、 2GG2 2 +C +C2 2（G+CG+C）1 12 2G G1 1 + +C C1 1GG2 2 + +C C2 2= = =下一頁下一頁1 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，GG占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析： 因?yàn)橐驗(yàn)镈NADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，。所以，A=50%A=50%23%=27%23%=27%2 2、在、在DNADNA的一個(gè)單鏈中，的一個(gè)單鏈中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNADNA分子中分別是多少？分子中分別是多少？若若DNADNA
11、的一個(gè)單鏈中，的一個(gè)單鏈中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述比，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNADNA分子中分別是多少？分子中分別是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; 0.4 0.40.4 0.43 3、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，A A與與T T之和占之和占整個(gè)整個(gè)DNADNA堿基總數(shù)的堿基總數(shù)的54%54%，其中一條，其中一條鏈上鏈上G G占該鏈堿基總數(shù)的占該鏈堿基總數(shù)的22%22%。求另。求另一條鏈上一條鏈上G G占其所在鏈堿基總數(shù)的百占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。分含量。24%24%4 4、某、某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整
12、個(gè)占整個(gè)DNADNA分子堿基總數(shù)分子堿基總數(shù)的的34%34%，其中一條鏈上的，其中一條鏈上的C C占該鏈堿基總數(shù)的占該鏈堿基總數(shù)的28%28%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的C C占該鏈占該鏈堿基總數(shù)的比例是多少？堿基總數(shù)的比例是多少？38%38%5 5、在含有四種堿基的、在含有四種堿基的DNADNA區(qū)段中，有腺嘌呤區(qū)段中，有腺嘌呤a a個(gè)，占該區(qū)段全部堿基的比例為個(gè)，占該區(qū)段全部堿基的比例為b b，則，則 （ ) ) A.A. b0.5 B. b0.5b0.5 B. b0.5C.C.胞嘧啶為胞嘧啶為a(1/2ba(1/2b1) D.1) D.胞嘧啶為胞嘧啶為b(1
13、/2a b(1/2a 1)1)C C6 6、分析一個(gè)、分析一個(gè)DNADNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)30%30%的脫氧核苷的脫氧核苷酸含有酸含有A A，由此可知，該分子中一條鏈上，由此可知，該分子中一條鏈上GG含量的含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的多少？最大值可占此鏈堿基總數(shù)的多少？40%40%化學(xué)組成：化學(xué)組成：基本組成單位：四種脫氧核苷酸基本組成單位：四種脫氧核苷酸一分子含氮堿基一分子含氮堿基一分子脫氧核糖一分子脫氧核糖一分子磷酸一分子磷酸空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈堿基對(duì)堿基對(duì)氫鍵氫鍵堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則分子結(jié)構(gòu)的多樣性分子
14、結(jié)構(gòu)的多樣性, ,穩(wěn)定性和特異性穩(wěn)定性和特異性堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用1 1、堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶、堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大；嘧啶堿這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物，占有空間小。而是單環(huán)化合物，占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離分子的兩條鏈的距離是固定的。是固定的。2.2.為什么只能是為什么只能是A A配配T T，G G配配C C，不，不能是能是A A配配C C，G G配配T T？(2)A與與T通過兩個(gè)氫鍵相連，通過兩個(gè)氫鍵相連，G
15、與與C通過通過三個(gè)氫鍵相連，使三個(gè)氫鍵相連，使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定.(1)A的量總是等于的量總是等于T的量的量,G的量總是等于的量總是等于C的量的量返回返回早凋的早凋的“科學(xué)玫瑰科學(xué)玫瑰” 富蘭克林富蘭克林（ R.E.Franklin） 她和同事威爾金斯她和同事威爾金斯在在19511951年率先采用年率先采用X X射線射線衍射技術(shù)拍攝到衍射技術(shù)拍攝到D D晶晶體照片，體照片， 但但“科學(xué)玫瑰科學(xué)玫瑰”沒等到?jīng)]等到分享榮耀，在研究成果被分享榮耀，在研究成果被承認(rèn)之前就已凋謝。承認(rèn)之前就已凋謝。(英，英，R.E.Franklin, 19201958） 為推算出為推算出DNADNA分分
16、子呈螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論，子呈螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論，提供了決定性的實(shí)驗(yàn)依提供了決定性的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。據(jù)。返回返回DNA衍射圖譜DNA來源ATGC(A+T)/(G+C)大腸桿菌25.424.8 24.1 25.71.01小麥24.828.0 23.2 22.71.15鼠24.125.6 21.9 22.81.11豬肝25.729.7 20.5 20.51.36豬胸腺26.828.9 20.4 20.71.36豬脾28.029.2 20.4 20.81.36酵母23.232.9 18.7 17.51.54不同來源不同來源DNADNA四種堿基的摩爾比例關(guān)系四種堿基的摩爾比例關(guān)系根據(jù)上表，你會(huì)得出什么樣的結(jié)論？根據(jù)上
17、表，你會(huì)得出什么樣的結(jié)論？（1 1）同一生物的不同組織的）同一生物的不同組織的DNADNA堿基組成相同；堿基組成相同；（2 2）幾乎所有生物的）幾乎所有生物的DNADNA，腺嘌呤（腺嘌呤（A A）的量總是等于胸腺嘧啶（）的量總是等于胸腺嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，鳥嘌呤（鳥嘌呤（G G）的量總是等于胞嘧啶（）的量總是等于胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。（3 3）不同生物來源的）不同生物來源的DNADNA堿基組成不同，表現(xiàn)堿基組成不同，表現(xiàn)為為A+T/G+CA+T/G+C的比值不同。的比值不同。奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究成果：奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究成
18、果：返回返回DNA的結(jié)構(gòu)模式圖從圖中可見DNA具有規(guī)則的雙螺旋空間結(jié)構(gòu)放大DNADNA的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)下一頁下一頁下一頁下一頁返回返回PPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPA AC CT TG G磷酸脫氧核糖反向平行反向平行含氮堿基返回返回DNA的平面結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)堿基對(duì)堿基對(duì)另一堿基對(duì)另一堿基對(duì) 嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對(duì)，形成嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對(duì)，形成堿基堿基對(duì)對(duì)，且，且A只和只和T配對(duì)、配對(duì)、C只和只和G配對(duì)，這種堿配對(duì)，這種堿基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系就叫做基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系就叫做堿基互補(bǔ)配堿基互補(bǔ)配對(duì)原則對(duì)原
19、則。ATGC氫鍵氫鍵沃森和克里克：分子的規(guī)則的沃森和克里克：分子的規(guī)則的雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3.4nm3.4nm2nm2nm0.34nmAAATTTGGGGCCCATC 你知道右圖結(jié)構(gòu)中的哪個(gè)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定不變的哪個(gè)結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的？?jī)蓷l長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的。長(zhǎng)鏈中的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。DNA中堿基計(jì)算的一般規(guī)律中堿基計(jì)算的一般規(guī)律1.1.雙鏈雙鏈DNADNA分子中分子中互補(bǔ)的堿基的量相等互補(bǔ)的堿基的量相等即即A AT T、CCG (G (最基本的規(guī)律最基本的規(guī)律) ) 3.雙鏈雙鏈DNA分子中兩不互補(bǔ)的堿基之和比值相等分子中兩不互補(bǔ)的堿基之和比值相等 即（即
20、（A+G）/（T+C）（）（A+C）/（T+G）=12.雙鏈雙鏈DNA分子中任意兩不互補(bǔ)的堿基之和占?jí)A基總量的分子中任意兩不互補(bǔ)的堿基之和占?jí)A基總量的50 即：（即：（A+C）=（T+G）%=50%4.DNA4.DNA分子的一條鏈上（分子的一條鏈上（A+ TA+ T）（）（C+ GC+ G）= a= aDNA分子的一條鏈上（分子的一條鏈上（A+ C）/（T+ G）b(通常不等通常不等1)DNADNA分子中（分子中（A+T)/(G+C)A+T)/(G+C)比值等于每條單鏈中的比值。比值等于每條單鏈中的比值。 則該鏈的互補(bǔ)鏈上相應(yīng)比例為則該鏈的互補(bǔ)鏈上相應(yīng)比例為a a則該鏈的互補(bǔ)鏈上相應(yīng)比例為則該
21、鏈的互補(bǔ)鏈上相應(yīng)比例為1 1b b。AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行的反向平行的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋成長(zhǎng)鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行的反向平行的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋成長(zhǎng)鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA分子中的脫氧分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成排列在外側(cè)，構(gòu)成基本基本骨架骨架；堿基在內(nèi)側(cè)。；堿基在內(nèi)側(cè)。DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA
22、分子是由兩條分子是由兩條反向平行的反向平行的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋成長(zhǎng)鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA分子中的脫氧分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成排列在外側(cè)，構(gòu)成基本基本骨架骨架；堿基在內(nèi)側(cè)。；堿基在內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通）兩條鏈上的堿基通過過氫鍵氫鍵連結(jié)起來，形成連結(jié)起來，形成堿基對(duì)，且遵循堿基對(duì)，且遵循堿基互堿基互補(bǔ)配對(duì)原則補(bǔ)配對(duì)原則。DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)返回返回三、制作三、制作DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)、制作磷酸脫氧核糖和含氮堿基的模型、制作磷酸脫氧核糖和含氮堿基的模型材料時(shí)材料時(shí),須注意各分子的大小比例。須注意各分子的大小比例。、磷酸脫氧核糖和含氮堿基三者之間的、磷酸脫氧核糖和含氮堿基三者之間的連接部位要正確。連接部位要正確。、制作兩條長(zhǎng)鏈?zhǔn)?，注意每條鏈上堿基、制作兩條長(zhǎng)鏈?zhǔn)?，注意每條鏈上堿基總數(shù)要一致堿基對(duì)間應(yīng)是互補(bǔ)配對(duì)的兩總數(shù)要一致堿基對(duì)間應(yīng)是互補(bǔ)配對(duì)的兩條鏈方向是相反的。條鏈方向是相反的。作業(yè)：作業(yè)： 做做DNA分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)課堂小結(jié)課堂小結(jié)(元素，基本組成元素，基本組成單位，平面結(jié)構(gòu)，立體結(jié)構(gòu)單位，平面結(jié)構(gòu)，立體結(jié)構(gòu)） 參照參照P50對(duì)制作的對(duì)制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行交交流討論流討論 嘗試完成嘗試完成P51課后課后練習(xí)練習(xí)單擊畫面繼續(xù)
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