生物②必修DNA分子的结构

1、 这是这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的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。因为这项分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革生物科学中最具有革 命性的发现命性的发现”，两位科学家获得了，两位科学家获得了1962年度诺年度诺 贝尔生理学或医学奖。贝尔生理学或医学奖。 1953年，年，美国科学家沃森美国科学家沃森 （JD.Watson，1928）和英国科学）和英国科学 家克里克（家克里克（F.Crick，19162004），），共共 同提出了同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。 1、

2、双螺旋模型的提出者：、双螺旋模型的提出者： 美国科学家沃森和英国科学家克里克美国科学家沃森和英国科学家克里克 2、构建依据：、构建依据： DNA是由含是由含4种脱氧核苷酸的长链构种脱氧核苷酸的长链构 成的成的 威尔金斯和富兰克林的威尔金斯和富兰克林的DNA衍射图谱衍射图谱 DNA双螺旋结构双螺旋结构 查哥夫提供的信息查哥夫提供的信息DNA双螺旋结构双螺旋结构 3、构建历程、构建历程 DNA分子是以分子是以4种脱氧核苷酸为单种脱氧核苷酸为单 位连接而成的位连接而成的 沃森和克里克推算出沃森和克里克推算出DNA成双螺旋成双螺旋 碱基位于螺旋外部的双螺旋和三螺碱基位于螺旋外部的双螺旋和三螺 旋结构旋

3、结构 重新构建磷酸重新构建磷酸核糖骨架在外部，碱基核糖骨架在外部，碱基 在内部，相同碱基配对在内部，相同碱基配对 改变碱基配对方式，改变碱基配对方式，A与与T,G与与C 当时科学当时科学 界认识界认识 DNA衍衍 射图谱射图谱 被否定被否定 违反化违反化 学规律学规律 被抛弃被抛弃 查哥夫提查哥夫提 供信息供信息 二二DNADNA分子的结构分子的结构 一一. DNA的的基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸 1 2 3 4 含碱基含碱基脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 5 A GC T 化学元素组成： C H O N P 腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸 鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸 胞嘧啶胞嘧

4、啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 脱氧核苷酸的种类(4种) A脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 G脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 C脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 T脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 P P P P A A T T C C G G P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 o P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 0 P P A A C C T T G G 磷酸 脱氧核糖 反向平行反向平行 含氮碱基 返回返回 DNA的平面结构的平面结构 1 1、碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶、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？碱不与

5、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。而是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离分子的两条链的距离 是固定的。是固定的。 2.2.为什么只能是为什么只能是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与与T通过两个氢键相连，通过两个氢键相连，G与与C通过通过 三个氢键相连，使三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定的结构更加稳定. (1)A的量总是等于的量总是等于T的量的量,G的量总是等于的量总是等于C 的量的量 返回返回 3、DNA中的

6、碱基是如何配对的？它们位于中的碱基是如何配对的？它们位于 DNA的什么部位？的什么部位？ 2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？的基本骨架是由哪些物质组成的？ 它们分别位于它们分别位于DNA的什么部位呢？的什么部位呢？ 1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的是由几条链构成的？它具有怎样的 立体结构？立体结构？ 下一页下一页 三、三、DNADNA分子的特点：分子的特点： 多样性：多样性： 一个一个DNADNA分子有分子有n n个碱基对，可能的排列方式个碱基对，可能的排列方式 就有就有4 4n n种。种。 特异性：特异性： 不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱不同的生物，碱基对的数目可能不同，

7、碱 基对的排列顺序肯定不同。基对的排列顺序肯定不同。 稳定性：稳定性： 中的脱氧核糖和磷酸交替连接的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）则不变。（即结构的稳定性） 不同不同DNADNA分子碱基对数目、排列顺序千变万化。分子碱基对数目、排列顺序千变万化。 特定的特定的DNADNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。 下一页 化学组成：化学组成： 基本组成单位：四种脱氧核苷酸基本组成单位：四种脱氧核苷酸 一分子含氮碱基一分子含氮碱基 一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖 一分子磷酸一分子磷酸 空间

8、结构空间结构 规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构 两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链 碱基对碱基对 氢键氢键 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 分子结构的多样性分子结构的多样性, ,稳定性和特异性稳定性和特异性 碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用 DNA来源ATGC(A+T)/ (G+C) 大肠杆菌25.424.8 24.1 25.71.01 小麦24.828.0 23.2 22.71.15 鼠24.125.6 21.9 22.81.11 猪肝25.729.7 20.5 20.51.36 猪胸腺26.828.9 20.4 20.71.36 猪脾28.029.2 20.4 20.81.

9、36 酵母23.232.9 18.7 17.51.54 不同来源不同来源DNADNA四种碱基的摩尔比例关系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？根据上表，你会得出什么样的结论？ （1 1）同一生物的不同组织的）同一生物的不同组织的DNADNA碱基组成比例碱基组成比例 相同；相同； （2 2）几乎所有生物的）几乎所有生物的DNADNA， 腺嘌呤（腺嘌呤（A A）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量总是等于胸腺嘧啶（T T）的量）的量 (A=T)(A=T)， 鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）的量总是等于胞嘧啶（）的量总是等于胞嘧啶（C C）的量）的量 (G=C)(G=C)。 （3 3）不同生物的

10、）不同生物的DNADNA碱基组成比例不同，表现碱基组成比例不同，表现 为为A+T/G+CA+T/G+C的比值不同。的比值不同。 奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果：奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果： 返回返回 碱基对碱基对 另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基碱基 对对，且，且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配对，这种碱配对，这种碱 基之间的一一对应的关系就叫做基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配碱基互补配 对原则对原则。 AT GC 氢键氢键 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 放大 DNADNA

11、的空间结构的空间结构 下一页下一页 下一页下一页 沃森和克里克：分子的规则的沃森和克里克：分子的规则的双螺旋双螺旋结构结构 3.4nm3.4nm 2nm2nm 0.34nm A A A T T T G G G G C C C AT C 你知道右图结 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。 A A A T T T G G G G C C C AT C （1）DNA分子是由两条分子是由两条 反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸 长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。 DN

12、A分子的结构特点分子的结构特点 A A A T T T G G G G C C C AT C （1）DNA分子是由两条分子是由两条 反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸 长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。 （2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧 核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接， 排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本 骨架骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。 DNA分子的结构特点分子的结构特点 A A A T T T G G G G C C C AT C （1）DNA分子是由两条分子是由两条 反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸 长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。

13、（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧 核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接， 排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本 骨架骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。 （3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通 过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成 碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互 补配对原则补配对原则。 DNA分子的结构特点分子的结构特点 返回返回 三、制作三、制作DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 注意事项注意事项 、制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型、制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型 材料时材料时,须注意各分子的大小比例。须注意各分子的大小比例。 、磷酸脱氧核糖和含氮碱基三者之间的

14、、磷酸脱氧核糖和含氮碱基三者之间的 连接部位要正确。连接部位要正确。 、制作两条长链是，注意每条链上碱基、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。条链方向是相反的。 作业：作业： 做做DNA分子结构分子结构课堂小结课堂小结(元素，基本组成元素，基本组成 单位，平面结构，立体结构单位，平面结构，立体结构） 参照参照P50对制作的对制作的DNA双螺旋结构进行双螺旋结构进行交交 流讨论流讨论 尝试完成尝试完成P51课后课后练习练习 单击画面继续 腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸 鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸 胞嘧啶

15、胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 脱氧核苷酸的种类(4种) A脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 G脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 C脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 T脱氧脱氧 核糖核糖 磷酸磷酸 P P P P A A T T C C G G P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 o P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 0 P P A A C C T T G G 磷酸 脱氧核糖 反向平行反向平行 含氮碱基 返回返回 DNA的平面结构的平面结构 化学组成：化学组成： 基本组成单位：四种脱氧核苷酸基本组成单位：四种脱氧核苷酸 一分子含氮碱基一分子含氮碱基 一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖 一分子磷酸一分子磷酸 空间结构空间结构 规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构 两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链 碱基对碱基对 氢键氢键 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 分子结构的多样性分子结构的多样性, ,稳定性和特异性稳定性和特异性 碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用 沃森和克里克：分子的规则的沃森和克里克：分子的规则的双螺旋双螺旋结构结构 3.4nm3.4nm 2nm2nm 0.34nm A A A T T T G G G G C C C AT C （1）DNA分子是由两条分子是由两条