32第二节DNA的结构

1、 19531953年，年，美国科学家美国科学家沃森沃森（J JD.WatsonD.Watson，19281928）和英国科学家）和英国科学家克里克里克克（F.CrickF.Crick，1916200419162004），共同提出），共同提出了了DNADNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。 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，又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入它标志着生物学的研究进入分子的水平。分子的水平。因为这项因为这项“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

2、度诺年度诺贝尔生理学或医学奖。贝尔生理学或医学奖。 沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因沃森、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发现生命的双螺旋而荣获19621962年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。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：沃森回眸历史回眸历史一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建历程双螺旋结构模型的构建历程1 1、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用 了了他人的哪些经验和成果？他人的哪些经验和成果？ 组成组成DNADNA分子的单位是脱氧核苷酸，分子的单位是脱氧核苷酸，DNADNA是由含是由含4 4

3、种碱基的脱氧核苷酸长链构成的种碱基的脱氧核苷酸长链构成的 英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNADNA的的X X射线衍射图谱射线衍射图谱 美国生物化学家鲍林揭示生物大分子的方法即美国生物化学家鲍林揭示生物大分子的方法即按照按照X X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法射线衍射分析的实验数据建立模型的方法奥地利生物化学家查戈夫的研究成果奥地利生物化学家查戈夫的研究成果2、沃森和克里克在构建模型的过程中，出沃森和克里克在构建模型的过程中，出现了哪些错误？他们是如何对待和纠正这些现了哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？错误的？3、沃森和克里克在构建模型的过程

4、中涉及到哪沃森和克里克在构建模型的过程中涉及到哪些学科的知识些学科的知识, ,用到了哪些方法用到了哪些方法? ?这对你理解生这对你理解生物科学的发展有什么启示物科学的发展有什么启示? ?X射线衍射结构分析的方法（包括了数学计算方射线衍射结构分析的方法（包括了数学计算方法）法） 建构模型的方法建构模型的方法物理学物理学 生物化学生物化学 数学数学 分子生物学分子生物学现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果，反过来，多学科交叉的运用，交叉运用的结果，反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展。又会促进学科的发展。脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA的

5、基本单位：的基本单位：P脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA的元素组成：的元素组成：C H O N PDNA的中文名称：的中文名称：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1 1、脱氧核苷酸模型的构建、脱氧核苷酸模型的构建 组成脱氧核苷酸的碱基碱基：嘧啶碱基嘧啶碱基: 胞嘧啶（胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）嘌呤碱基嘌呤碱基: 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

6、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两个脱氧核苷酸通两个脱氧核苷酸通过过磷酸二酯键磷酸二酯键连接连接P脱氧核糖脱氧核糖N磷酸二磷酸二酯键酯键123452、脱氧核苷酸链模型的构建、脱氧核苷酸链模型的构建脱氧核苷酸连成长链过程演示脱氧核苷酸连成长链过程演示磷磷酸酸二二酯酯键键3 3、DNADNA分子平面模型的构建分子平面模型的构建4、DNA的空间结构-双螺旋结构模型的构建二、二、DNA双螺旋结构特点：双螺旋结构特点：磷酸、脱氧核糖交替磷酸、脱氧核糖交替连接连接 构成基本骨架；构成基本骨架；3 3、2 2条链上的碱基通条链上的碱基通 过过氢键氢键形成形成碱基对碱基对

7、，并遵循碱基互补配对并遵循碱基互补配对原则原则内侧内侧: :2 2、外侧：、外侧：1 1、2 2条链条链反向平行反向平行；碱基对碱基对。AT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1 1、下面是、下面是DNADNA的分子结构模式图，说出的分子结构模式图，说出图中图中1 11010的名称。的名称。 12345678109GTCA1.1.胞嘧啶胞嘧啶2.2.腺嘌呤腺嘌呤3.3.鸟嘌呤鸟嘌呤4.4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.5.脱氧核糖脱氧核糖6.6.磷酸磷酸7.7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.8.碱基对碱基对9.9.氢键氢

8、键10.10.一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链的片段的片段课堂反馈课堂反馈学习新知学习新知遗传信息遗传信息: :DNADNA上脱氧核苷酸上脱氧核苷酸( (或碱基或碱基对或碱基或碱基对) )的排列顺序的排列顺序多样性：多样性：碱基对排列顺序千变万化碱基对排列顺序千变万化特异性：特异性：每种生物的每种生物的DNADNA分子都有分子都有特异的碱基数目特异的碱基数目和排列顺序和排列顺序。稳定性：稳定性：分子骨架中分子骨架中脱氧核糖和磷酸交替排列方式固脱氧核糖和磷酸交替排列方式固定不变定不变；碱基互补配对方式不变；碱基互补配对方式不变四、四、DNA的特性：的特性：DNA的相关计算的相关计算1.在在DNA

9、中，中， 脱氧核苷酸数脱氧核苷酸数=脱氧核糖数脱氧核糖数 =磷酸数磷酸数=含氮碱基数含氮碱基数2.含有含有n个碱基对的个碱基对的DNA，其碱基对，其碱基对排列顺序可能有排列顺序可能有4n种种 一个一个DNA分子含有分子含有3000个碱基，其个碱基，其碱基对排列顺序可能有碱基对排列顺序可能有 种？种？415003.3.双链双链DNADNA，两，两互补碱基的数目相等互补碱基的数目相等 ( (A=T，G=C) )任意两个不互补任意两个不互补碱基之和的比值碱基之和的比值等于等于1 1A=T，G=CAG TCA+GA+GA A+G+T+CG+T+CT+CT+C= = =A A+G+T+CG+T+C50%

10、A+GA+GT+CT+CT+CT+C= =A A+GG= =A+CA+CT+GT+G= =T+GT+GA+CA+C= =1任意两个任意两个不互补碱基之和相等不互补碱基之和相等任意两个任意两个不互不互补碱基之和补碱基之和，各占碱基总数各占碱基总数的的50%,50%,1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析： 因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C= =50%所以，所以，A=50%23%=27%A=50%23%=27%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。链。根据碱基

11、互补配对原则根据碱基互补配对原则A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双双链链A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2GG2 2+C+C2 2= = =A A1 1+T+T1 1+ +A A2 2+T+T2 2GG1 1+C+C1 1+ + GG2 2+C+C2 2= =互补碱基之和的比值互补碱基之和的比值：双链：双链DNADNA分子中分子中 A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A+TA+TG+CG+C可知：可知： A

12、 A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1， G G1 1 = C = C2 2 G G2 2 =C=C1 1。非互补碱基之和的比值非互补碱基之和的比值：双链：双链DNADNA分分子中，互补的两条链中子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒互为倒数。数。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2= =在在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在，上述比例在其互补链和整个其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？若若DNADNA的一个单

13、链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述比例在，上述比例在其互补链和整个其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; 0.4 0.40.4 0.4双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中的百分比等于其中任何一条链中A+TA+T占该链碱基占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链总数的百分比，其中任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分分子子A+TA+T的一半。的一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= = =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2= =A A1 1 +T +T1 1 （A+TA+T）1 12 2= = =A A2 2 +T +T2 23 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和之和占整个占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%54%，其中，其中一条链上一条链上GG占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上求另一条链上