《DNA的分子结构cfl》PPT课件.ppt

DNA分子的结构,中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志，受到各界好评。DNA不朽的双螺旋,/v/b/49189172-1340624405.html,知识点回顾DNA是主要的遗传物质,1928年格里菲斯的肺炎双球菌转化实验证明S型细菌中存在“转化因子” 1944年艾弗里的体外转化实验证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 1952赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验 DNA是真正的遗传物质 1892年，伊凡诺夫斯基（Dmitrii Ivanowski）发现并过滤得到了烟草花叶病毒，从而开始了人们对病毒的深入研究。 在这之后，斯坦利（Wendell stanley）成功地获得了烟草花叶病毒的结晶体，并以该项研究获得了1964年诺贝尔化学奖，该项基础研究，被誉为病毒学最重要的科学贡献之一。烟草花叶病毒的发现，证明RNA也可以使遗传物质,1953年4月25日，英国Nature杂志刊登了沃森和克里克的大约900字的文章“核酸的分子结构脱氧核糖核酸（DNA）的一个结构模型”。,双螺旋：寂静的登场,1、DNA分子结构的发现，在当年并未引起很大的轰动，引用科学史家奥尔贝的话来说是“双螺旋寂静的登场”。 2、英国只有一家全国性的报纸新闻纪事在1953年5月15日头版报道了这一消息，用了一个非常醒目和富有想像力的标题：“你为什么是你逼近生命的奥秘” 。 3、“这个构造拥有一些全新的特征，对生物学来说具有相当的意义。”这句话，可能是科学史上最出名的低调表述之一。这是1953年4月25日出版的那期自然中，沃森与克里克文章中的一句话。50年后沃森也承认，当年他们并没有预想到这项突破会为我们开启了分子生物学及遗传学的大门。 4、九年后，即1962年，沃森和克里克以及威尔金斯因对发现DNA双螺旋结构做出的卓越贡献而获得诺贝尔奖。,沃森（J.D.Watson）、克里克（F.Crick）和威尔金斯（M.Wikins）因发现DNA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,金榜题名时,DNA分子双螺旋结构的发现，在自然科学发展史上具有划时代意义。,这是20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子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。,阅读故事，思考回答,沃森和克里克开始研究DNA结构时，科学界对DNA已有的认识是什么？,3.沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？ 碱基在外侧的三螺旋结构模型； 碱基在外侧的双螺旋结构模型； 碱基互补配对的双螺旋结构模型。,2.沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法研究DNA结构？ 模型方法,一条脱氧核苷酸链还是几条链?,DNA分子是以四种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种核苷酸分别含有ATGC四种碱基；,1951年，（英）威尔金斯和富兰克林(R.E.Franklin)提供了DNA的X射线衍射图谱 。,一、DNA模型建构,DNA分子呈三螺旋OR双螺旋结构?,威尔金斯和富兰克林在建立DNA分子模型中的作用是非常重要的。富兰克林拍摄出第一张DNA纤维衍射图，证明DNA分子具有单链螺旋结构。这在建立DNA的分子模型的工作中发挥了重要的作用。,X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。,沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从图上他断定DNA的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制作一个DNA模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家鲍林研究蛋白质结构的模型构建法，用纸和铁丝制作模型。,DNA双链,两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？,模型构建法 ：就是搭建模型,也就是拼凑。就像小孩摆积木一样，在实验室里，用一些圆球来构建分子结构模型。 这种方法在科学上发挥着重要的作用。二十世纪的的四大发现：宇观世界的宇宙大爆炸模型、宏观世界的地壳构造板块模型、微观世界的物质结构夸克模型和DNA分子的双螺旋结构模型都是通过模型构建法得到的。,连接两条链的碱基如何配对?,违反了化学规律,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。,1952 春 奥地利 查哥夫,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)。,DNA分子呈双螺旋结构，A与T、G与C配对,1952年，奥地利生物化学家查哥夫提出： A的量等于T的量，G的量等于C的量,沃森和克里克,1953年沃森和克里克创建了DNA分子的双螺旋结构图,【课堂反馈P51】,1下面是DNA的分子结构模式图，说出图中110的名称。,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,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】,总结DNA分子双螺旋结构特点,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而成的。,（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规则的双螺旋结构,二、DNA的分子结构,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,注意：,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分子的结构特点：,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。,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。,稳定性：,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；共价键、氢键。,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。,4n(n表示碱基对数),双螺旋结构,基本单位:,规则的双螺旋结构,特异性,由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。 外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。 DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。,元素组成:,DNA分子的结构,DNA分子结构特性,稳定性,多样性,C H O N P,脱氧核苷酸,基本骨架、碱基互补配、共价键、氢键,碱基对排列方式多样,小结,习题,全程设计P69 第1题,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 且在DNA双链中： A = T ， G = C,1.在单链DNA分子中： 脱氧核苷酸的数目 = 脱氧核糖的数目 = 含氮碱基的数目= 磷酸的数目。 2.在双链DNA中： （1）在双链DNA分子中，已知某碱基的百分含量，求其他碱基的百分含量，可用：A=T，G=C，A+G=T+C=50%。,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。,c%,c%,全程设计P51,统计、归纳双链DNA分子中四种碱基数量的 比例关系。,全程设计P51,统计、归纳双链DNA分子中四种碱基数量的 比例关系。,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 （ ） A1800个和800个 B1800个和l800个 C3600个和800个 D3600个和3600个,C,【课堂反馈】,2.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _,29%,4.DNA的一条单链中A+G/T+C =0.4,在互补单链和整个DNA分子中分别是多少？,2.5 1,5.在双链DNA分子中,当T+C/A+G 在一条多核苷酸链上的比例是0.5时,则在另一条互补链和整个DNA分子中,这种比例应分别是多少？,2 1,3. 某DNA的碱基中,鸟嘌呤的分子数占22,那么胸腺嘧啶的分子数占多少？,T占28,6.在一个双链DNA分子中,G占碱基总量的18,其中一条链中G占20,那么此链中C应为多少？,分析根据规律六,G平均占18,由于在一条链中多占2,所以在互补链中应少2,即16,又根据规律一,G与C配对,此链中C也应为16。,7.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%,8.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？ 9.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 0.4,10.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则 胸腺嘧啶为_,11.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有 100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶 应是_,12.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个 DNA分子中G= _,20%,60个,29%,13.由120个碱基组成的DNA分子片段，因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同的遗传信息，其种类数最多可达 （ ） A、4120 B、1204 C、460 D、604,C,14.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。,解析一：,设DNA分子碱基总数为100.,已知：A+T=54，则G+C=46,所以，G1+C 1 =G 2 +C 2 =23,所以, C 2=G 1=11,则: G 2=2311=12,解析二:,因为 G2=C1,24%,脱氧核苷酸之间如何相连呢？,磷酸二酯键,A,T,C,G,四 种 含 N 碱 基,请问标注的核苷酸 怎么命名呢？,胞嘧啶脱氧核苷酸,腺嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶,鸟嘌呤,20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。 1943年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因。 1951年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术对DNA结构进行研究，发现DNA是一种螺旋结构。 女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。,DNA双螺旋结构模型的构建,讨论1：,沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？ 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？ 沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？,DNA双螺旋结构,分子结构的主要特点 （1）DNA分子是由两条长链组成的，这两条链按反向