DNA双螺旋结构PPT学习教案

1、会计学1DNA双螺旋结构双螺旋结构第1页/共44页1 1、DNADNA为什么能够成为高为什么能够成为高科技的标志？科技的标志？2 2、它是怎样储存遗传信息、它是怎样储存遗传信息的？的？3 3、它又是怎样决定生物性、它又是怎样决定生物性状的？状的？中关村高科技园区的中关村高科技园区的DNADNA雕塑图雕塑图 第2页/共44页第3页/共44页一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建沃森和克里克沃森和克里克 在生命的旋梯上在生命的旋梯上第4页/共44页面对面对DNADNA双螺旋双螺旋模型的模型的美国生物学家美国生物学家 沃森（左）沃森（左）英国物理学家英国物理学家 克里克（右）。

2、克里克（右）。DNADNA结构结构第5页/共44页沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生沃森、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命的双螺旋而荣获19621962年诺贝尔医学生理学奖年诺贝尔医学生理学奖。左一：左一： 威尔金斯威尔金斯左三：左三： 克里克克里克左五：左五： 沃沃森森第6页/共44页资料资料1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的分子的基本单位是基本单位是 。脱氧核苷酸脱氧核苷酸1分子磷酸分子磷酸1分子脱氧核糖分子脱氧核糖1分子含氮碱分子含氮碱基基DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1分子脱氧核苷酸分子脱

3、氧核苷酸 = + + .代表磷酸代表磷酸 S代表脱氧核糖代表脱氧核糖 代表代表4种碱基种碱基 代表连接各组分的化学键代表连接各组分的化学键 【模型建构模型建构1】: 脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱碱 基基A G C T磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖第7页/共44页脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A GC T脱氧核苷酸脱氧核苷酸C、H、O、N、P第8页/共44页脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸第9页/共44页ACT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸G脱氧核苷酸的种类脱

4、氧核苷酸的种类第10页/共44页资料资料2：DNA是由是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链。种脱氧核苷酸连接而成的长链。【模型建构【模型建构2】 一条脱氧核苷酸单链一条脱氧核苷酸单链第11页/共44页 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。 沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋的结构。DNA的的X射线衍射图射线衍射图资料资料3：英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的的X射线衍射图谱射线衍射图谱 。第12页/共44页第13页/共44页【模型建构【模型建构3】DNA呈双螺旋结呈双螺旋结构构第14

5、页/共44页DNA分子是以分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这成的长链，这4种核苷酸分别为种核苷酸分别为A、T、C、G威尔金斯和富兰克林提供DNA衍射图谱沃森和克里克DNA分子呈螺旋结构分子呈螺旋结构尝试多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型磷酸磷酸核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋在螺旋内部的双链螺旋查哥夫提供重要信息：A的量总是等于T的量；G的量总是等与C的量。磷酸磷酸核糖骨架在螺旋外侧，内部碱基核糖骨架在螺旋外侧，内部碱基AT配对、配对、GC配对配对DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型DNA双螺旋结构模型的构建历

6、程：双螺旋结构模型的构建历程：第15页/共44页沃森、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：沃森第16页/共44页思思 考考 与与 讨讨 论论1、请你根据资料回答有关、请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。结构方面的问题。（1）、）、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？（2）、）、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部的什么部位呢？位呢？（3）、）、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于中的碱基是如

7、何配对的？它们位于DNA的什么部位？的什么部位？答答：（：（1）两条。两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。）两条。两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。（2）基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。脱氧核糖除了和磷酸相连）基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。脱氧核糖除了和磷酸相连之外还和内侧的碱基相连之外还和内侧的碱基相连,磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于DNA分子分子的外侧。的外侧。（3）DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即A和和T，G和和C配对配对。它们位于分子的内侧。它们位于分子的内侧

8、。第17页/共44页2、答：主要涉及物理学、答：主要涉及物理学(如衍射图谱如衍射图谱)、生物化学、生物化学(碱基数目的对应相等关碱基数目的对应相等关系系)等。涉及的方法有等。涉及的方法有X射线衍射结构分析方法；建构模型的方法等。通过射线衍射结构分析方法；建构模型的方法等。通过对这些资料的分析使人们更加清楚地认识到现代生物学的发展是在应用对这些资料的分析使人们更加清楚地认识到现代生物学的发展是在应用多学科成果的基础上取得的，多学科的交叉运用，诞生了新的边缘学科多学科成果的基础上取得的，多学科的交叉运用，诞生了新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。，如生物化学、生物物理学等。3、答：要善于利用他

9、人的研究成果，要善于与他人交流沟通，要善、答：要善于利用他人的研究成果，要善于与他人交流沟通，要善于与人合作。于与人合作。第18页/共44页第19页/共44页脱氧核苷酸脱氧核苷酸基本单位：基本单位：P脱氧核糖含氮碱基磷酸脱氧核糖含氮碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸元素组成：元素组成：C H O N P第20页/共44页胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（G）因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4种种腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸第21页/共4

10、4页两个脱氧核苷酸通过两个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键磷酸二酯键连接连接第22页/共44页DNA平面结构基本单位基本单位：脱氧核苷酸脱氧核苷酸第23页/共44页（1）、）、DNA分子是由两分子是由两条链组成，这两条链按条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双反向平行方式盘旋成双螺旋结构。螺旋结构。（2）、）、DNA分子中的脱分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。架；碱基排列在内侧。（3）、两条链上的碱）、两条链上的碱基通过氢键连结起来，基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。基互补配

11、对原则。碱基对碱基对第24页/共44页G与与C配对配对 第25页/共44页第26页/共44页AACCGGATTTGGCCTAAT之间形成之间形成2个氢键个氢键CG之间形成之间形成3个氢键个氢键DNA碱碱基基互互补补配配对对情情况况图图解解第27页/共44页DNA分子的空间立体结构第28页/共44页第29页/共44页第30页/共44页第31页/共44页第32页/共44页4、DNA分子的结构特点：分子的结构特点：主链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。主链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。碱基对：严格遵循碱基互补配对原则。碱基对：严格遵循碱基互补配对原则。多样性：多样性：不同种类的不同种类的DNA分

12、子，其内碱分子，其内碱基对的排列顺序都不同。基对的排列顺序都不同。特异性：特异性： 对于一个确定的对于一个确定的DNA分子来说它的分子来说它的 碱基排列顺序都是确定的。碱基排列顺序都是确定的。 稳定性稳定性第33页/共44页化学组成单位化学组成单位双螺旋结构双螺旋结构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类四种四种主要特主要特点点 碱基互补配对原碱基互补配对原则则DNA分子的稳分子的稳定性、多样性定性、多样性和特异性和特异性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架本骨架 ，碱基

13、排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。接成碱基对。结构稳定、碱基结构稳定、碱基4种、碱基对种、碱基对2种、排种、排列顺序不同列顺序不同A A C C G GA TT T G G C C T A第34页/共44页有关有关DNA中的碱基计算中的碱基计算1、与、与DNA结构有关的碱基计算结构有关的碱基计算（A+GA+G）/ /（T+CT+C）= =（A+CA+C）/ /（T+GT+G）= =1 11两条链两条链不互补的碱基不互补的碱基之和相之和相等。等。（A+GA+G）/ /（A+T+G+CA+T+G+C）= =1 / 21 / 2两

14、链中不互补的碱基和与两链碱两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于基总数之比等于50%50%（1/21/2）。）。第35页/共44页（A1+T1）/（A2+T2）=（G1+C1）/（G2+C2）= （A1+G1）/（T1+C1）= a，则（则（A2+G2）/（T2+C2）=111 / a一条链中一条链中互补碱基互补碱基的和等于另一条链中的和等于另一条链中互补碱基的和。互补碱基的和。一条链中一条链中不互补碱基不互补碱基的和之比等于另一的和之比等于另一条链中这种比值的倒数。条链中这种比值的倒数。（A+T）/（A+T+G+C）=a，则（则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=a两条链中互补碱

15、基和与两条链碱基总数两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。之比，与任意一条链的这种比值相等。第36页/共44页即：（即：（A1+T1）%=（A2+T2）%=总（总（A+T）%，同理同理（G1+C1）%=（G2+C2）%=总（总（G+C）%重要公式：重要公式： 在双链DNA分子的一条链中，A+T的和占该链的碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链的碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。第37页/共44页讨论：讨论：作为遗传物质，应该储存大量的遗传信息作为遗传物质，应该储存大量的遗传信息。DNA只有只有4种脱氧核苷酸，它如何能够储种脱氧核

16、苷酸，它如何能够储存足够量的遗传信息？存足够量的遗传信息？碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序千变万化千变万化碱基对排列方式碱基对排列方式 = 4n (n代表碱基对数代表碱基对数) 第38页/共44页1、某生物细胞、某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占分子数占18%，则鸟嘌呤的分子数占，则鸟嘌呤的分子数占 . 32%或者：A+G=T+C=50% 结论：两个非互补配对碱基之和占结论：两个非互补配对碱基之和占DNA碱基总数的碱基总数的50% 因为A=T=18%， 所以G+C= 答：又因为G=C， A=18%，所以G=50%-18%=32% 所以A+T=36%； 100%-36%=64% 因此G=C=32% 第39页/共44页2、构成双链、构成双链DNA分子的四种分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（物种而异（ ） A、（、（A+C）/（T+G） B、（、（A+G）/（T+C）C、（、（A+T）/（G+C） D、 A / T 或或 G / C C第40页/共44页3、DNA的一条链中的一条链中A+G/T+C=2，另一条链中相应的比是另一条链中相应的比是-，整个整个DNA分子中相应的比是分子中相应的比是-。 DNA的一条链中的一条