2023学年完整公开课版DNA分子的结构

DNA分子的结构问题探讨

今年暑假，杭州某市民在当地的朝晖农贸市场买了7两牛肉，回家后怀疑是猪肉，于是回到市场找卖牛肉的摊主理论。DNA为什么能鉴定不同生物呢？

双方争执不下，最后这件事使得摊主被作为反面典型被媒体曝光，摊主认为信誉大于一切，花2800元为肉作DNA鉴定，证明自己的清白。在生命的旋梯上

沃森和克里克回眸历史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。回眸历史

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。

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。回眸历史早凋的“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，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。

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）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。DNA的X射线衍射图回眸历史富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图（1）同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；（2）几乎所有生物的DNA，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)。（3）不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现为A+T/G+C的比值不同。奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果：返回DNA分子的结构：一、DNA的化学组成P1.元素组成：CHONP一、DNA的基本单位：脱氧（核糖）核苷酸核苷三个代表脱氧核糖含氮碱基磷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖含氮碱基磷酸AGCT2.DNA的基本单位－脱氧核苷酸腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶1、DNA的化学组成一.DNA的基本单位－脱氧核苷酸1’2’3’4’含Ｎ碱基脱氧核糖磷酸5’AGCT化学元素组成：CHONPACGT腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶

胸腺嘧啶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脱氧核苷酸的种类A腺嘌呤脱氧核苷酸GCT组成脱氧核苷酸的碱基：胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）因此，脱氧核苷酸也有4种腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸DNA和RNA的化学成分比较磷酸脱氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）ATGC3.四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链AGCT4、DNA分子的平面结构氢键ATGC2.DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？3.两条链之间碱基的连接有什么规律？4.两碱基之间靠什么连接？【思考】1.DNA分子由几条链组成？这两条链有什么特点？AAATTTGGGGCCCATC（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AAATTTGGGGCCCATC（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AAATTTGGGGCCCATC（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AAATTTGGGGCCCATC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。5.DNA双螺旋结构特点（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（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，碱基排列在内侧A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对（3）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：碱基互补配对原则请完成DNA的双螺旋结构构成方式位置双螺旋外侧双螺旋内侧碱基对主链1）脱氧核糖与磷酸交替排列；2）两条主链呈反向平行；3）盘绕成规则的双螺旋。1）主链上对应碱基以氢键连结成对；2）碱基互补配对（A—T，G—C）；DNA双螺旋结构模型AGCT氢键ATGC平面结构立体结构组成单位长链6.DNA分子的特性（1）稳定性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。通过氢键形成碱基对，连接两条长链进一步增强DNA的稳定性（2）多样性（3）特异性碱基对的排列顺序千变万化，构成DNA分子的多样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5种元素→4种基本单位→3类物质→2条链→1种结构生物体具有多样性和特异性的原因1.碱基对的排列顺序的的千变万化---多样性2.碱基对的特定排列顺序---特异性

如：一个具有4000个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息是44000种，即102408种。答：DNA通过碱基对的排列顺序（即为脱氧核苷酸的排列顺序）储存大量的遗传信息思考题：DNA是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么DNA是通过什么储存大量的遗传信息？【课堂反馈】

1．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。12345678109GTCA1.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7、碱基互补配对原则DNA分子中各种碱基的数量关系１、双链DNA分子中：也即是：（A+G）/（T+C）G=C；即A+G=或A+C=T+G，=

1T+C所以：（A+G）占整条DNA链碱基总数的同理:（T+C）也占整条DNA链碱基总数的50%50%A=T，在双链DNA分子中，同理,一条链中碱基G的数量等于另一条链中碱基C的数量（G１=C２）一条链中碱基A的数量等于另一条链中碱基T的数量（A１=T２）；２、双链DNA分子中：注意：在单链DNA中，A不一定等于T；

G也不一定等于CA1+T1=同理：

G1+C1=

T1=A2;G1=C2;C1=G2T2+A2；

C2+G2一条链中的A1=T2(另一条链)同理:（A1+T1）/（G1+C1）=（A1+G1）/（T1+C1）=，

则则（A2+T2）/（G2+C2）=a，a。b1/b。（A2+G2）/（T2+C2）=３、双链DNA分子中：即：（A1+T1）%=（A2+T2）%=总（A+T）%，同理（G1+C1）%=（G2+C2）%=总（G+C）%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。A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1=n=n①双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱基之和的比值等于1．

(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。规律总结：A1T2T1A2G1CC1G2DNA双链∵A=T，C=G∴A+G=T+C=A+C=T+G=50%=n③双链DNA分子中，互补的两条链中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.1nA2+G2T2+C2=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。A+TA+T+G+C=A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%T1+C1=nA1+G1有关DNA中的碱基计算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%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？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？2.51;

0.40.43、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

+C2=23已知：G1=×100×22%=1112所以,C

2=G1=11则:G

2=23–11=12G

2A2+T2+G2+C2=1212×100=24%解析二:已知 A+T总=54%,则=46%G+C总所以G1+C11/2总=46%.已知1/2总G1=22%所以1/2总C1=46%–22%=24%因为G2=C1所以1/2总G2=24%24%1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____2、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_____3、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%4、（2000上海）由120个碱基组成的DNA分子片段， 可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、4120B、1204C、460D、604C练习：5.已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m

时,求: (1)在另一互补链中这一比例是多少?1/m(2)这个比例关系在整个分子中又是多少?1(3)在另一互补链中这一比例是多少?n(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?n6:从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()

Ａ、26%Ｂ、24%Ｃ、14%Ｄ、11%

A当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n

时,求:基础知识简答1、沃森和克里克于

年提出了著名的

模型，为合理地解释遗传物质的

奠定了基础。2、DNA又称

，组成它的基本单位是

（由一分子

、一分子

、一分子

组成）。组成DNA的碱基共有

种（符号表示为

），脱氧核苷共有

种（名称是①

、②

、③

、④

）。1953DNA双螺旋各种功能脱氧核糖核酸脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖含氮碱基4ATGC4胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸3、DNA的双螺旋结构是由

平行的

长链

而成，排在外侧的

和

交替连接构成基本骨架，通过

连接起来的

排列在内侧。碱基对的组成规律是

与

配对，

（A）一定与

（T）配对，

（G）一定与

（C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫做

原则。4、DNA的碱基只有

种，碱基对只有

种，而分子结构具有

性，这完全是碱基对的

千变万化的结果。两条脱氧核糖核酸盘旋脱氧核糖磷酸氢键碱基对嘌呤嘧啶腺嘌呤胸腺嘧啶鸟嘌呤胞嘧啶碱基互补配对4两多样排列次序4、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。PPPPACTG1234567891012345678910胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段练习题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