双螺旋结构发现的历史与结构内容

1、1会计学双螺旋结构发现的历史与结构内容双螺旋结构发现的历史与结构内容2021-12-42DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史DNADNA双螺旋结构发现旅程双螺旋结构发现旅程DNADNA双螺旋结构的发现对生物学发展双螺旋结构的发现对生物学发展的重要影响？的重要影响？几点启示几点启示牛牛文库文档分享2021-12-43自从孟德尔的遗传定律被重新发自从孟德尔的遗传定律被重新发现以后，人们又提出了一个问题：遗现以后，人们又提出了一个问题：遗传因子是不是一种物质实体？是的话，传因子是不是一种物质实体？是的话，又是哪一种物质呢？又是哪一种物质呢？为了解决基因是什么的问题，人们开为了解决基因是什

2、么的问题，人们开始了对核酸和蛋白质，以及其他大分始了对核酸和蛋白质，以及其他大分子的研究。子的研究。DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史牛牛文库文档分享2021-12-44DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史分离篇分离篇米歇尔年轻时，细胞核还仅仅是被作为细胞中央很米歇尔年轻时，细胞核还仅仅是被作为细胞中央很少见到的斑点而加以描述。米舍尔很想揭示细胞核少见到的斑点而加以描述。米舍尔很想揭示细胞核的化学组成。他选取浸泡在脓液中的绷带作为研究的化学组成。他选取浸泡在脓液中的绷带作为研究的材料，因为脓液能提供非常好的白细胞资源。在的材料，因为脓液能提供非常好的白细胞资源。在研究

3、来自外科绷带中的脓液的细胞核时，他发现一研究来自外科绷带中的脓液的细胞核时，他发现一个含有大量磷的新复合物，因为他发现该物质位于个含有大量磷的新复合物，因为他发现该物质位于细胞核中，他称其为细胞核中，他称其为“核素核素”。牛牛文库文档分享2021-12-45v核酸十分不稳定，提取时必须非常小心，速度要快，还得保持很低的温度。为了制备核酸，米歇尔从清晨5时开始，就在一个低温的房间内迅速地工作。最后的制备物可以保存在纯酒精中。然而他的辛苦劳动未能赢得同代人的赞扬，相反对他工作的批评意见却蜂拥而至。 牛牛文库文档分享2021-12-46DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛

4、文库文档分享2021-12-47DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛文库文档分享2021-12-48DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛文库文档分享2021-12-49DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛文库文档分享2021-12-410DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛文库文档分享2021-12-411DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛文库文档分享2021-12-412DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史混乱篇混乱篇牛牛文库文档分享202

5、1-12-413DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史革命篇革命篇牛牛文库文档分享2021-12-414DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史革命篇革命篇2、1944年艾弗里的转化因子实验DNADNA是转化因子，是转化因子，是它在执行传递任务。是它在执行传递任务。DNADNA是值得进一步研究是值得进一步研究的物质的物质发现转发现转化现象化现象3、噬菌体小组的故事 4、1952年赫尔希蔡斯混合实验 证明进入细菌细胞的是噬菌体的DNA，而不是蛋白质。也就是说DNA带有遗传信息。噬菌体是由两大类分子构成的：蛋白质和DNA。牛牛文库文档分享2021-12-415牛牛文库文档分享20

6、21-12-416牛牛文库文档分享2021-12-417牛牛文库文档分享2021-12-418DNADNA是遗传物质的发现史是遗传物质的发现史革命篇革命篇他的研究使当时对于他的研究使当时对于DNADNA的看法起了革命性的看法起了革命性的变化。的变化。发现了查伽发现了查伽夫规则：夫规则：腺嘌呤腺嘌呤A A与胸与胸腺嘧啶腺嘧啶T T数量相等，鸟数量相等，鸟嘌呤嘌呤G G与胞嘧啶与胞嘧啶C C数量数量相等。相等。牛牛文库文档分享2021-12-4191953年2月28日， DNA突然绽放出了它的异彩。 在英国剑桥的伊尔(Eagle)酒馆，37岁的英国科学家克里克向在场吃午饭的人(主要是一些科学家)宣

7、布，他和25岁的美国同事沃森已经完成了一项伟大的科学发现建立了DNA双螺旋结构分子模型，从而揭示了生命的奥秘。消息传出，满座皆惊。不久，他们的论文核酸的分子结构 脱氧核糖核酸的结构和脱氧核糖核酸结构的遗传学意义两篇文章相继于4月25日和5月3o日在英国权威科学杂志自然上刊出。从此，生物科学史上一个崭新的时代 分子生物学和分子遗传学的时代开始了!分子生物学时代的到来分子生物学时代的到来DNADNA绽放篇绽放篇牛牛文库文档分享2021-12-420让我们进入这条发现之路吧！牛牛文库文档分享2021-12-4211951年5月1沃森出席了在意大利那不勒斯召开的一次会议，听到了伦敦国王大学莫里斯威尔金

8、斯教授所做的一篇有关DNA X射线结晶学的报告。2鲍林破译了角蛋白的分子结构。1951年4月3沃森来到剑桥大学的卡文迪什实验室从事研究工作，在那里他遇到了克里克。1951年10月DNADNA双螺旋结构发现旅程双螺旋结构发现旅程牛牛文库文档分享2021-12-4221951年11月4沃森和威尔金斯参加了富兰克林主持召开的研讨会，遗憾的是沃森记不得富兰克林测量的DNA样品中水的精确含量。5沃森和克里克制作了一个具有三条螺旋链的DNA模型，而富兰克林看后立刻指出他们的重大错误，因为DNA分子中水的含量几乎是她假定的十倍。1951年11月6由于沃森和克里克的失误，他们被迫停止了DNA项目的研究，并把D

9、NA模型的装配架送给了在伦敦工作的威尔金斯和富兰克林。1951年12月DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路牛牛文库文档分享2021-12-4231952年5月7富兰克林得到了最为重要的DNA X射线图像，并将其命名为B型DNA；富兰克林和威尔金斯正式分道扬镳。卡文迪什实验室主任指派威尔金斯负责研究B型DNA，而富兰克林则负责从事A型DNA的研究。8沃森和克里克得知，鲍林提出的DNA模型是一个以糖和磷酸骨架为中心的三条链的螺旋结构。1953年1月28日DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路牛牛文库文档分享2021-12-4249沃森意识到鲍林提出的DNA模型的不合理之处，并

10、亲自赶往伦敦将真实情况告诉威尔金斯和富兰克林。随后，威尔金斯向沃森展示了富兰克林得到的一幅清晰的B型DNA照片副本，沃森看后更加强了他对DNA双螺旋结构模型正确性的理解。1953年1月30日10英国的自然杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果：DNA双螺旋结构的分子模型。1953年4月25日DNADNA双螺旋结构发现之路双螺旋结构发现之路牛牛文库文档分享2021-12-425牛牛文库文档分享2021-12-426沃森、克里克成功原因之一沃森、克里克成功原因之一完美互补完美互补 噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验小组成员沃森在得到小组成员沃森在得到DNADNA是是遗

11、传物质的充分证据后，由遗传物质的充分证据后，由于当时于当时DNADNA是遗传物质的机是遗传物质的机理并不清楚，刺激了他研究理并不清楚，刺激了他研究DNADNA结构的想法，导致了他结构的想法，导致了他与克里完美的互补合作，因与克里完美的互补合作，因为克里克有句名言为克里克有句名言：“如果如果不能研究功能，就去研究结不能研究功能，就去研究结构。构。”牛牛文库文档分享2021-12-427沃森、克里克成功原因之一沃森、克里克成功原因之一完美互补完美互补专业互补：专业互补： 沃森熟悉噬菌体方面的实验，而克里克则精通数学、物理学这些被沃森视之为有点难度的学科，他俩的合作是生物学与物理学互补的最佳典范；无

12、私地互相补充、互相取长补短、互相坦诚地批评和互相鼓励。人人不应成为孤岛牛牛文库文档分享2021-12-428认准认准DNA必定必定会是一个业绩会是一个业绩骄人的绩优股骄人的绩优股大胆假设、细大胆假设、细心求证、百折心求证、百折不挠、虚心求不挠、虚心求教、不断汲取教、不断汲取新知。新知。借鉴诺贝尔借鉴诺贝尔奖获得者鲍奖获得者鲍林成功地用林成功地用模型方法提模型方法提出蛋白质的出蛋白质的螺旋理论螺旋理论良好心态良好心态目标一致目标一致借鉴他人借鉴他人沃森、克里克成功其他原因：沃森、克里克成功其他原因：牛牛文库文档分享2021-12-429沃森、克里克成功其他原因：沃森、克里克成功其他原因：高超的想

13、象力和敏感的直觉: 关于关于DNADNA的的x x射线衍射图片只能提射线衍射图片只能提供一半的信息，另一半则来自于研究供一半的信息，另一半则来自于研究者的想象。沃森和克里克的成功凭借者的想象。沃森和克里克的成功凭借的是一种稀缺的想像力，而不是艰苦的是一种稀缺的想像力，而不是艰苦的实验数据收集，这决不是投机取巧。的实验数据收集，这决不是投机取巧。所谓物以稀为贵。对此别人只能望尘所谓物以稀为贵。对此别人只能望尘莫及。莫及。 沃森凭着生物学家的直觉，坚信生物体偏爱螺旋形。克里克则从物理学角度出发认为，规则的螺旋会大大减少自由变量的数目，这将使结构变得易解。此外，就是对双链的设定。因为图片信息无法提供

14、链条的数目，鲍林和威尔金斯（包括沃森和克里克）最初都在三链模型上栽过跟头，是沃森的生物学直觉再次帮了他们，因为成双配对正是生物界的基本现象。牛牛文库文档分享2021-12-430沃森、克里克成功背后的英雄之一沃森、克里克成功背后的英雄之一X X射线晶体学射线晶体学领域的英格兰玫瑰领域的英格兰玫瑰富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片，这张照片正是发现DNA结构的关键。英国X射线晶体衍射技术专家罗莎琳德弗兰克林(RFranklin，19201958)牛牛文库文档分享2021-12-431沃森、克里克成功背后的英雄之二沃森、克里克成功背后的英雄之二 奥地利量子物理学家埃尔文薛定谔(Erwin S

15、chrodinger，18871961)认为基因是一种有认为基因是一种有特殊地位的分子，特殊地位的分子，物理学和化学规律物理学和化学规律同样可以应用于细同样可以应用于细胞及基因的研究。胞及基因的研究。 牛牛文库文档分享2021-12-432沃森、克里克成功背后的英雄之三沃森、克里克成功背后的英雄之三 美国化学家努斯鲍林(Linus Pauling190119941954年诺贝尔化学奖和1962年诺贝尔和平奖得主)他将x衍射图谱与原子间相互关系结合起来，建造分子模型，然后用x衍射图数据来检验模型的效果并从理论上证明这两者的一致性。 牛牛文库文档分享2021-12-433沃森、克里克成功背后的英雄

16、之四沃森、克里克成功背后的英雄之四 新西兰生物物理学家奠里斯威尔金斯 (MauriceHWilkings，1916？)19511951年，威尔金斯在意年，威尔金斯在意大利那不勒斯举行的生大利那不勒斯举行的生物大分子结构学术会议物大分子结构学术会议上，作了关于上，作了关于DNADNA衍射图衍射图片分析的报告，并出示片分析的报告，并出示了一张了一张DNADNA纤维的纤维的x x一射一射线衍射图，这给当时参线衍射图，这给当时参加会议的沃森留下了深加会议的沃森留下了深刻印象刻印象 牛牛文库文档分享2021-12-434沃森、克里克成功背后的英雄之五沃森、克里克成功背后的英雄之五奥地利生物化学家埃尔文查

17、迦夫(Erwin Chargaf，1905一)查伽夫及其同事发明用色层分析法测量DNA内部的各种碱基的含量，并作了精细的分析。结果表明：腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)比值接近1：1，这就是现在众所周知的DNA分子的“碱基配对”原则。 牛牛文库文档分享2021-12-435沃森、克里克成功背后的英雄之六沃森、克里克成功背后的英雄之六英国数学家约翰格里菲斯(John Griflqth)格里菲斯的贡献在于，为沃森和克里克计算了一个DNA分子内碱基的相互吸引力(弱的相互作用)。使沃森和克里克茅塞顿开，走出了“相同碱基相互吸引”的误区，最终走向成功。 牛牛文库文档分享2021-

18、12-43618691869医生米歇尔医生米歇尔(Miescher F(Miescher F) )发现，在伤口脓液细胞的核中有一种酸性物质，它发现，在伤口脓液细胞的核中有一种酸性物质，它由蛋白质和另一种化合物构成。米歇尔为后者起名为核酸，这便是今天我们所认由蛋白质和另一种化合物构成。米歇尔为后者起名为核酸，这便是今天我们所认识的脱氧核糖核酸识的脱氧核糖核酸 DNA DNA 19191919雷文讷雷文讷(Levene P(Levene PA A) )提出，在提出，在DNADNA中有中有4 4种核苷酸，它们接续排列。种核苷酸，它们接续排列。 19281928格里菲斯格里菲斯(Grifith F)(

19、Grifith F)发现，在热灭活的肺炎双球菌中有一种物质，可使携带它发现，在热灭活的肺炎双球菌中有一种物质，可使携带它的活体细菌发生遗传性变化。他称这种现象为的活体细菌发生遗传性变化。他称这种现象为19281928正正“转转”(transformation) (transformation) 19381938西格纳西格纳(Signer R(Signer R) )等发现，等发现，DNADNA的分子量可高达的分子量可高达5O5O万一万一100100万。因此，雷文讷万。因此，雷文讷的的4 4核苷酸结构必定是一条长链核苷酸结构必定是一条长链 19441944阿瑞里阿瑞里(Arery O(Arery

20、O) )等从化学上辨明，格里菲斯的等从化学上辨明，格里菲斯的“转化转化”是基于是基于DNADNA，并且明，并且明确提出：确提出：DNADNA是基因材料是基因材料 19491949查伽夫查伽夫(cl E(cl E) )报告，在不同的报告，在不同的DNADNA片断中碱基的组成是不同的。全部嘌呤片断中碱基的组成是不同的。全部嘌呤( (即即A A和和G)G)的总合大约等于全部嘧啶的总合大约等于全部嘧啶( (即即T T和和C)C)的总和。并且，的总和。并且，A A与与T T数量相等，数量相等，G G与与C C的的数量也相等数量也相等 19491949凡特列凡特列(Vendrely R(Vendrely

21、R) )等发现，在人体性细胞核中等发现，在人体性细胞核中DNADNA的数量只及体细胞的一半的数量只及体细胞的一半 19511951富兰克林通过富兰克林通过x x射线衍射区分了两种类型射线衍射区分了两种类型(A(A型和型和B B型型) )的的DNADNADNA发现全记录牛牛文库文档分享2021-12-43719521952何舍衣何舍衣(Hershey A(Hershey A) )等发现，在病毒感染细菌的过程中，进入细菌细胞的只是病等发现，在病毒感染细菌的过程中，进入细菌细胞的只是病毒的核酸，而没有病毒蛋白，并且病毒可在细菌内部繁衍后代毒的核酸，而没有病毒蛋白，并且病毒可在细菌内部繁衍后代 195

22、21952富兰克林获得了极为清晰的富兰克林获得了极为清晰的B B型型DNADNAX X射线的衍射图。该图直接了当地显示出射线的衍射图。该图直接了当地显示出DNADNA的的螺旋结构：螺旋的轴向周期是螺旋结构：螺旋的轴向周期是4rim4rim，并且在，并且在0 034rim34rim处另有很强的反射。这些定处另有很强的反射。这些定量结果与我们现在对量结果与我们现在对DNADNA的认识完全致：盘绕螺旋轴的每一圈有的认识完全致：盘绕螺旋轴的每一圈有1O1O个核苷酸，螺个核苷酸，螺距是距是3 336rim 36rim 195319534 4月月2525日日(Nature)(Nature)刊出了沃森和克里

23、克等具有里程碑意义的刊出了沃森和克里克等具有里程碑意义的3 3篇论文篇论文 19541954物理学家伽莫夫物理学家伽莫夫(Gamow G(Gamow G) )提出，提出，DNADNA对蛋白质的合成起编码作用对蛋白质的合成起编码作用19551955本策本策(Benzer S(Benzer S) )分析了一种病毒的分析了一种病毒的DNADNA精细结构，区分了沿精细结构，区分了沿DNADNA链的单个碱基链的单个碱基 19571957克里克提出克里克提出“中心法则中心法则”：生命体的遗传信息在于：生命体的遗传信息在于DNADNA中核苷酸的次序，它决定了中核苷酸的次序，它决定了各种蛋白质中氨基酸的排列顺

24、序各种蛋白质中氨基酸的排列顺序 19581958梅赛尔森梅赛尔森(Meselson M(Meselson M) )等用放射性同位素跟踪细胞分裂过程，展示了等用放射性同位素跟踪细胞分裂过程，展示了DNADNA链的半链的半保留复制：双螺旋在复制之前必须先解开，旧链作为模板为两条新链的合成提供信保留复制：双螺旋在复制之前必须先解开，旧链作为模板为两条新链的合成提供信息，同时旧链本身又成为新双螺旋的一部分息，同时旧链本身又成为新双螺旋的一部分 DNA发现全记录牛牛文库文档分享2021-12-43819581958柯思贝克柯思贝克(Komberg A(Komberg A) )等分离出等分离出DNADNA

25、聚合酶，从生物化学的聚合酶，从生物化学的角度证明：这种酶在角度证明：这种酶在DNADNA复制中起复制中起“复印机复印机”的作用。新链的的作用。新链的碱基与模板链碱基互补配对，即碱基与模板链碱基互补配对，即A A对对T T，C C对对G G；两条新链合成；两条新链合成的运行方向是相反的的运行方向是相反的19611961尼伦贝克尼伦贝克(NirenbergM(NirenbergM) )等阐明，核苷酸的次序可以编码氨等阐明，核苷酸的次序可以编码氨基酸，从而为破译基因编码奠定了基础基酸，从而为破译基因编码奠定了基础 19621962诺贝尔医学奖授予沃森、克里克和威尔金斯。然而，曾对诺贝尔医学奖授予沃森

26、、克里克和威尔金斯。然而，曾对DNADNA双螺旋结构的发现作出决定性贡献的女科学家富兰克林，却双螺旋结构的发现作出决定性贡献的女科学家富兰克林，却因英年早逝因英年早逝(1958(1958年死于癌症，年仅年死于癌症，年仅3737岁岁) )未能登上诺贝尔领未能登上诺贝尔领奖台奖台 DNA发现全记录牛牛文库文档分享2021-12-439牛牛文库文档分享2021-12-440牛牛文库文档分享2021-12-441牛牛文库文档分享2021-12-442162354DNADNA双螺旋发现双螺旋发现的几点启示：的几点启示：牛牛文库文档分享2021-12-443牛牛文库文档分享2021-12-444牛牛文库文

27、档分享2021-12-445牛牛文库文档分享2021-12-446牛牛文库文档分享2021-12-447牛牛文库文档分享2021-12-448牛牛文库文档分享2021-12-449牛牛文库文档分享DNA分子的结构分子的结构牛牛文库文档分享（3）能够控制蛋白质的合成）能够控制蛋白质的合成（2）能够进行自我复制）能够进行自我复制（1）结构具有相对稳定性）结构具有相对稳定性DNA作为遗传物质应具备什么样的特点？作为遗传物质应具备什么样的特点？牛牛文库文档分享回眸历史回眸历史牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享沃森沃森、克里克里克克和英国物和英国物理学家理学家威尔威尔金斯金斯因发现因发现生命的双螺生命的双

28、螺旋而荣获旋而荣获19621962年诺贝年诺贝尔医学生理尔医学生理学奖。学奖。左一：威尔金斯左一：威尔金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享DNA的的基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸含碱基含碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸AGC T化学元素组成：C H O N P牛牛文库文档分享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DNA分子的基本单位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脱氧脱氧核糖核糖C磷酸磷酸T脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸牛牛文库文档分享

29、DNADNA模型建构模型建构代表磷酸代表磷酸 D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P牛牛文库文档分享【模型建构模型建构2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNADNA模型建构模型建构牛牛文库文档分享【模型建构模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP牛牛文库文档分享【模型建构模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35

30、52 20PP牛牛文库文档分享两条链中的碱基是排在两条链中的碱基是排在侧，还是在侧，还是在侧？侧？牛牛文库文档分享【模型建构模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP牛牛文库文档分享P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】 DNA双链双链牛牛文库文档分享P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13

31、35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】 DNA双链双链牛牛文库文档分享P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】 DNA双链双链牛牛文库文档分享P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】 DNA双链双链牛牛文库文档分享连接两条链的连接两条链的碱基如何配对碱基如何配对?牛牛文库文档分享碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌

32、呤碱或嘧啶碱不碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？与嘧啶碱配对呢？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。牛牛文库文档分享为什么只能是为什么只能是A A配配T T，G G配配C C，不能，不能是是A A配配C C，G G配配T T？(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.(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通过三个氢键相连，通过三个氢键相连

33、，使使DNA的结构更加稳定的结构更加稳定.牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享【模型建构模型建构3】 DNA双链双链牛牛文库文档分享3.4nm3.4nm2nm2nm0.34nm【模型建构模型建构4】 DNA双螺旋结双螺旋结构构牛牛文库文档分享PPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPA AC CT TG G磷酸脱氧核糖含氮碱基DNA的平面结构的平面结构102345012345DNADNA模型分析模型分析反向平行反向平行牛牛文库文档分享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

34、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。ATGC氢键氢键DNADNA模型分析模型分析牛牛文库文档分享AAATTTGGGGCCCATC 思考1：结构中的哪个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？两条长链上的脱两条长链上的脱氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交替排列的顺序是替排列的顺序是稳定不变的。稳定不变的。长链中的碱基对长链中的碱基对的排列顺序是千的排列顺序是千变万化的。变万化的。牛牛文库文档分享脱氧核糖与磷酸交替连接脱氧核糖与磷酸交替连接构成骨架构成骨架碱基对碱基对氢键氢键牛

35、牛文库文档分享为什么为什么DNA结构上具有稳定性？结构上具有稳定性？共价键共价键氢键氢键嘌呤嘌呤-嘧啶嘧啶牛牛文库文档分享碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序中碱基对的排列顺序中【思考思考2】牛牛文库文档分享3、DNA中的碱基是如何配对的？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？【思考思考3】总结总结DNA分子的结构特点分子的结构特

36、点牛牛文库文档分享AAATTTGGGGCCCATC（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。DNA分子的结构特点分子的结构特点牛牛文库文档分享AAATTTGGGGCCCATC（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牛牛文库文档分享AAATTTGGGGCCCAT

37、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，排列在排列在外侧外侧，构成，构成基本基本骨架骨架；碱基在；碱基在内侧内侧。（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）牛牛文库文档分享五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、G、C、T，相应的，相应的有四种脱氧核苷酸有四种脱氧核苷酸三种物质：三种

38、物质：磷酸、脱氧核糖、含氮磷酸、脱氧核糖、含氮碱基碱基两条长链：两条长链： 两条反向平行的脱氧核苷酸链两条反向平行的脱氧核苷酸链一种螺旋：一种螺旋： 规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构牛牛文库文档分享DNADNA分子的特点：分子的特点：多样性：多样性：一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式就有能的排列方式就有4 440004000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，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

39、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）DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。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。4n(n表示碱基对数表示碱基对数)牛牛文库文档分享3 3、DNADNA分子的结构特性分子的结构特性1 1）多样性：）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构碱基对的排列顺序的千变万化，构成了成了DNADNA分子的多样性。分子的多样性。 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有4000

40、4000个碱基对，个碱基对，碱基对有：碱基对有：A AT T、T TA A、G GC C、C CG G。请同学们计算。请同学们计算DNADNA分子有分子有多少种？多少种？4 4 种种400040002 2）特异性）特异性碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNADNA分子的分子的特异性。特异性。3) 3) 稳定性稳定性具有规则的双螺旋结构具有规则的双螺旋结构牛牛文库文档分享牛牛文库文档分享50也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A + GT C1（ ）（ ）（ ）（ ）规律概括：在规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之

41、和和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+T+C+GA+T+C+GA + C T + GA + C T + G相等相等50牛牛文库文档分享DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱基的数量关系 ： 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 DNA分子的分子的一条链中的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T + A ； 同理，同理，G+C = C+G如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G)

42、 / (T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b两个非配对碱基之和占碱基总数的两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即。即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率的和占该链碱基比率等于另一条链中等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双的和占该链碱基比率，还等于双链链DNA分子中分子中A+T的和占整个的和占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。即：即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总总( A+T)%同理：同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)

43、% = 总总( G+C)%牛牛文库文档分享DNADNA分子的结构小结分子的结构小结1.化学组成元素：化学组成元素：2.基本组成单位：基本组成单位： 3.空间结构：空间结构：4.DNA分子的特点：分子的特点：牛牛文库文档分享DNADNA分子的结构分子的结构小结小结1.1.化学元素组成：化学元素组成：C H O N PC H O N P2.2.基本组成单位：基本组成单位：( (四种四种) )脱氧核苷酸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3.3.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

44、氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则4.4.DNADNA分子特点分子特点: :多样性多样性, ,特异性特异性, ,稳定性稳定性牛牛文库文档分享设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱链。根据碱基互补配对原则基互补配对原则可知：可知： A A1 1 = T= T2 2 A A2 2 = T= T1 1 G G1 1 = C = C2 2 G G2 2 = C = C1 1且在且在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = CG = CA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2

45、2DNADNA双链双链牛牛文库文档分享你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。中概括出一些规律。A=T G=CA=T G=C A+G=T+CA+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式： 规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+GA+G( )=T+GT+G( )=50%A+GA+G T+C T+C =( )( )( )=( )( )( )=1A

46、+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半牛牛文库文档分享12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对碱基对9. 氢键氢键10. 一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段牛牛文库文档分享C3 3、 DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子中分子中G= _G= _ 29%牛牛文库文档分享记录本小组制作的记录本小组制作的DNA模型中四种碱基

47、的数量，并将几个小组模型中四种碱基的数量，并将几个小组的结果进行合并，统计、归纳双链的结果进行合并，统计、归纳双链DNA分子中四种碱基数量的分子中四种碱基数量的比例关系。比例关系。项目项目整个整个DNA分子分子1链链2链链A T C G的关系的关系A=？ G=？A1=？T1=？C2=？G2=？(A+G)/(T+C)非互补碱基和之比非互补碱基和之比？m？（A+T）/（G+C）互补碱基和之比互补碱基和之比n？（A+G）或（）或（T+C）在整个在整个DNA分子中占碱基总数的分子中占碱基总数的？牛牛文库文档分享 某某DNA的碱基中的碱基中,鸟嘌呤的分子数占鸟嘌呤的分子数占22,那么胸腺嘧啶的分子数占多

48、少？那么胸腺嘧啶的分子数占多少？ T占占28 某某DNA双链中双链中,若腺嘌呤有若腺嘌呤有P个个,占全部碱基数占全部碱基数的比例为的比例为N/M（M2N）,则该则该DNA分子中含胞嘧分子中含胞嘧啶数是多少？啶数是多少？（PM/2N）- P牛牛文库文档分享DNA的一条单链中的一条单链中A+G/T+C =0.4,在互补单链在互补单链和整个和整个DNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？ 2.5 1 在双链在双链DNA分子中分子中,当当T+C/A+G 在一条多核苷在一条多核苷酸链上的比例是酸链上的比例是0.5时时,则在另一条互补链和整则在另一条互补链和整个个DNA分子中分子中,这种比例应分别是多少？

49、这种比例应分别是多少？2 1牛牛文库文档分享（三）双链（三）双链DNA分子中互补碱基之和分子中互补碱基之和在两条单链中所占比例比值相等，等于在两条单链中所占比例比值相等，等于在整个在整个 DNA分子中所占比例。分子中所占比例。0.4 1 牛牛文库文档分享在一个双链在一个双链DNA分子中分子中,G占碱基总量的占碱基总量的18,其中一条链中其中一条链中G占占20,那么此链中那么此链中C应为多少？应为多少？分析分析根据规律六根据规律六,G平均占平均占18,由于由于在一条链中多占在一条链中多占2,所以在互补链中应少所以在互补链中应少2,即即16,又根据规律一又根据规律一,G与与C配对配对,此此链中链中

50、C也应为也应为16。牛牛文库文档分享AGCT下图是下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出1 11010的的名称。名称。胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段、牛牛文库文档分享有关有关DNA中的碱基计算中的碱基计算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？2.5 1 ; 0.4 0.4牛牛文库文档分享A+TG+CA2 +T2G2 +C2A1+T1G1+C1=a=a双链双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补且不互补碱基之和的比值等于碱基之和的比值等于1( A+G)/(T