DNA的结构第一、二课时 高一下学期生物人教版（2019）必修2

第三章基因的本质第二节DNA的结构碱基的特定的排列顺序基础回顾DNA的中文全称：DNA的组成元素：DNA的基本单位：脱氧核糖核酸C、H、O、N、P脱氧核糖核苷酸OPCH2

OHOOHHOHHH

HH碱基

磷酸

5’1’2’3’4’一分子磷酸一分子脱氧核糖一分子含氮碱基C胞嘧啶T胸腺嘧啶A腺嘌呤G鸟嘌呤脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。由于提出DNA的双螺旋模型学说，沃森和克里克及M.H.F.威尔金斯一起获得了1962年诺贝尔生理学或医学奖。DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。

一、DNA双螺旋结构模型的构建

卡文迪什实验室沃森沃森克里克我能帮你理解生物学内容我能帮你理解晶体学原理当时，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。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腺嘌呤脱氧核苷酸1′2′4′5′3′如何构成DNA的？威尔金斯富兰克林DNA衍射图谱（X意味着DNA分子是螺旋的）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是螺旋结构双螺旋？三螺旋？NPNPNPNPNPNPNPNPNPNP模型一沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋外部，磷酸位于内部的双螺旋结构，你觉得合理吗？为什么？亲水疏水（已知碱基疏水，磷酸基团亲水）推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧，磷酸在外侧。富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线索。A型衍射图谱B型衍射图谱吸水后易转变富兰克林内侧外侧APTPCPGPTP模型二沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋内部，磷酸位于外部的双螺旋结构，但是他们让A与A、T与T、C与C、G与G配对。但是这个结构又被否定了，为什么？我们先来分析下这四种碱基的化学结构TPGPCPTPAP腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）碱基（N）嘌呤嘧啶两个环（更长）一个环（更短）占有空间大占有空间小模型二a.这种结构会导致什么结果？DNA的结构不稳定APTPCPGPTPTPGPCPTPAPAPTPCPGPTPTPGPCPTPAP发生改变：b.DNA分子的两条链的距离是固定的，那应该怎样配对呢？沃森克里克查哥夫我给你们带来一条重要信息DNA中，A的量总是等于T的量；G的量总是等于C的量。太感谢了，我想我知道DNA的结构了！1952年的春天腺嘌呤（A）的量=胸腺嘧啶（T）的量鸟嘌呤（G）的量=胞嘧啶（C）的量查哥夫理论：查哥夫E.chargaffA与T配对，C与G配对推

测AGCTCTTGACAG结果发现：

A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径，也能够解释A、T、G、C的数量关系。当他们把这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。模型三配对的碱基之间通过什么连接在一起呢？一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。CTTGACAG模型：C与G之间有几个氢键？2个氢键3个氢键A与T之间有几个氢键？CTTGACAGa.这是DNA的最终结构吗？不是，因为它还是平面结构b.它的立体结构是？双螺旋c.变成双螺旋结构后会是怎样的？平面结构：CTTGACAGDNA双螺旋结构：1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人共享了当年的诺贝尔生理与医学奖，获奖理由为发现DNA为双螺旋分子结构。威尔金斯克里克沃森为什么富兰克林（R.E.Franklin）没有获得诺贝尔学奖？（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？DNA是由两条链构成的。这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。TCGAAGCT二、DNA的结构

5'ATGCTACG3'5'3'5'3'5'3’②DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称为________，另一端有一个羟基（-OH），称作_________。5'-端3'-端③DNA的两条单链的走向________，从双链的一端起始，一条单链是从5’-端到3’-端的，另一条则是从_______________________。相反3'-端到5'-端的①脱氧核苷酸之间通过__________________相连。3'，5'-磷酸二酯键总结：1.DNA的结构特点3′5′5′3′两条单链反向平行链数：方向：(1)DNA是由两条单链组成的，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接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：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，叫作碱基互补配对原则（A—T，G—C）。G与C越多，DNA的热稳定性越大（3个氢键）氢键GCAT（2个氢键）总结2DNA结构中的数量和位置关系（1）数量关系

①A-T间

个氢键，C-G间

个氢键。

②每个DNA片段中，有

个游离的磷酸基团；

③1个磷酸基团（脱氧核糖）与

个脱氧核糖（磷酸基团）相连。

④每个DNA片段中：脱氧核糖数

磷酸基团数

含氮碱基数。2321或2==（2）位置关系①单链中相邻碱基通过

连接。②互补链中配对碱基通过

连接③单链中相邻两个脱氧核苷酸通过

连接。脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖氢键3'，5'-磷酸二酯键

(一）稳定性②内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则③两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。①外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架。三、DNA分子的结构特性

脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化，从而能够储存了大量的遗传信息。（二）多样性思考:在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。（三）特异性DNA指纹技术利用了DNA分子的什么特性？由此可推断，1-3号个体中，犯罪嫌疑人应该是谁？①②③相间排列，构成DNA分子

的基本骨架B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C.⑨既容易断裂又容易生成，所以

DNA的稳定性与之无关D.该DNA片段有2种碱基配对方式，

4种脱氧核苷酸下图表示某DNA片段，下列有关该图的叙述，正确的是（

）DATATTAGGGCCATC五种元素四种碱基一种螺旋三种物质两条长链C、H、O、N、PA、T、C、G磷酸、脱氧核糖、含氮碱基规则的双螺旋结构两条反向平行的脱氧核苷酸链DNA的结构DNA结构小结三、DNA分子中的相关计算根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G21.A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。即：双链中A＝___，G＝___，

A＋G＝______＝______＝______＝__________________。T1＋T2C1＋C2TCT＋CA＋CT＋G1/2(A＋G＋T＋C)规律一：双链中嘌呤数=嘧啶数；

非互补碱基之和相等且为碱基总数的一半。N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链练习：某双链DNA分子中，鸟嘌呤占23%，求腺嘌呤占（

）

27%根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G22.A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1===aaa（1）若1链：则2链：双

链：N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN=C1+G1N1C2+G2=N2C+GN（2）规律二：互补碱基和之比，在单双链中相等，且互补碱基之和，在单双链中占比相等，简记为“补则等”。练习：如果一个DNA分子的一条链上的胞嘧啶占22%，鸟嘌呤占16%，那么整个DNA分子中腺嘌呤占（

）A.31%B.38%C.50%D.62%A根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2T1+G1=m

A1+C1m1规律三：非互补碱基和之比，两条链互为倒数，简记为“不补则倒”。3.若1链

1T2+G2

A2+C2=则2链

双链

T+G

A+C=A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链N练习：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？2.514.在双链DNA分子中，某碱基在单链中所占的比例为b%,则该单链中的某碱基在双链中的比值为b/2%。则5.若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例

无法确定，但最大值为2c%，最小值为0；练习：在一个双链DNA分子中A占22%，

则A在其中一条单链中的数值能确定吗？能确定范围，0%≤A1≤44%

例题：A与T之间有

个氢键，G与C之间有