DNA双螺旋结构.ppt

1、DNA的分子结构和特点,1、DNA为什么能够成为高科技的标志？ 2、它是怎样储存遗传信息的？ 3、它又是怎样决定生物性状的？,中关村高科技园区的DNA雕塑图,1、有哪些科学家对DNA的双螺旋结构的提出作出了贡献？ 2、DNA的基本组成单位是什么？其基本骨架是由哪些物质组成？分别位于DNA的的什么部位？ 3、DNA的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么位置？ 4、DNA是由几条链构成的？具有怎样的立体结构？,一、DNA双螺旋结构模型的构建,沃森和克里克,在生命的旋梯上,面对DNA双螺旋模型的 美国生物学家 沃森（左） 英国物理学家 克里克（右）。,DNA结构,沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯

2、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,资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。,脱氧核苷酸,1分子磷酸,1分子脱氧核糖,1分子含氮碱基,DNA双螺旋结构模型的构建,1分子脱氧核苷酸 = + + .,【模型建构1】: 脱氧核苷酸,碱 基,A,G,C,T,磷酸,脱氧 核糖,脱氧 核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,组成DNA的 基本单位： ，有几种？ 构成的化学元素有几种？,脱氧核苷酸,C、H、O、N、P,脱氧 核糖,含氮碱基,磷酸,脱氧核苷,脱氧核苷酸,A,C,T,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞

3、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,资料2：DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链。,【模型建构2】 一条脱氧核苷酸单链,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X射线衍射图,资料3：英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱 。,资料4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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)。,【模型建构3】DNA呈双螺旋结构,DNA分子是以4种脱氧

4、核苷酸为单位连接而成的长链，这4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,尝试多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型,磷酸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,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。,磷酸核糖骨架在螺旋外侧，内部碱基AT配对、GC配对DNA双螺旋结构模型,DNA双螺旋结构模型的构建历程：,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,思 考 与 讨 论,1、请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题

5、。 （1）、DNA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DNA的什么部位呢？ （3）、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？,答：（1）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DNA分子的外侧。,（3）DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即A和T，G和C配对。它们位于分子的内侧。,2、上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？ 3、沃森和克里克

6、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。他们的这种工作方法给予你哪些启示？,2、答：主要涉及物理学(如衍射图谱)、生物化学(碱基数目的对应相等关系)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，如生物化学、生物物理学等。,3、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。,二、 DNA分子的结构,脱氧核苷酸,1、DNA的化学组成,基本单位：,P,脱氧核糖,含氮碱基,脱氧核苷酸,元素组成：,C

7、 H O N P,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,两个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接,DNA平面结构,基本单位：,脱氧核苷酸,2、DNA的立体结构特点,（1）、DNA分子是由两条链组成，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。,（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。,碱基对,3、碱基互补配对原则,A与T配对 ；,G与C配对,碱基互补配对原则,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

8、律：A一定与T配对，G一定与C配对。 碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。,AT之间形成2个氢键,CG之间形成3个氢键,DNA 碱 基 互 补 配 对 情 况 图 解,DNA分子的空间立体结构,图的上半部分是以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的照片。,图的下半部分是DNA的人工模型。,从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构,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,DNA分子的空间立体结构,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,碱基对,另一碱基对,A,T,G,C,氢键,4、DNA分子的结构特

9、点：,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。,多样性：,不同种类的DNA分子，其内碱基对的排列顺序都不同。,特异性：,对于一个确定的DNA分子来说它的 碱基排列顺序都是确定的。,稳定性,化学组成单位,双螺旋结构,基本单位脱氧核苷酸,种类,四种,主要特点,碱基互补配对原则,DNA分子的稳定性、多样性和特异性,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。,结构稳定、碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同,结构,有关DNA中的碱基计算,1、与DNA结构有关的碱基计

10、算,（A+G）/（T+C）=,（A+C）/（T+G）=,1,1,（A+G）/（A+T+G+C）=,1 / 2,（A1+T1）/（A2+T2）=,（G1+C1）/（G2+C2）=,（A1+G1）/（T1+C1）= a， 则（A2+G2）/（T2+C2）=,1,1,1 / a,（A+T）/（A+T+G+C）=a， 则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=,a,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DN

11、A分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。,讨论： 作为遗传物质，应该储存大量的遗传信息。DNA只有4种脱氧核苷酸，它如何能够储存足够量的遗传信息？,碱基对的排列顺序千变万化,碱基对排列方式和碱基对数量（n）的关系：,碱基对排列方式 = 4n (n代表碱基对数),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%,或者：A+G=T+C=50%,结论：两个非互补配对碱基之和占DNA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%,2、构成双链DNA分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（ ）,A、（A+C）/（T+G） B、（A+G）/（T+C） C、（A+T）/（G+C） D、 A / T 或 G / C,C,3、DNA的一条链中A+G/T+C=2，另一条链中相应的比