(共56张PPT)
遗传物质 ？特征
具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力，并具有相对的稳定性
能够自我复制，使前后代保持一定的连续性
能够指导蛋白质合成，控制性状和新陈代谢
能够产生可遗传的变异
DNA是否具有以上特征？
3.2 DNA分子的结构
背景材料1
20世纪40年代德国生物化学家科赛尔第一个系统地研究了核酸的分子结构，发现DNA是由三种物质构成的，分别是磷酸、脱氧核糖和四种不同的碱基。
背景材料2
1950年奥地利生物化学家查哥夫发现DNA中各种碱基之间存在数量关系：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶(C)的量。
1951年英国生物物理学家威尔金斯和英国女科学家富兰克林分别通过DNA的X射线衍射法推算出DNA分子呈螺旋结构。
据此推测DNA的分子结构是怎样的呢？
阅读 P47-48，思考回答
1.沃森和克里克开始研究DNA结构时，科学界对DNA已有的认识是什么？
2.沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法研究DNA结构？
3.沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？
解开DNA结构之谜
回眸历史
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或医学奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
腺嘌呤脱氧核苷酸
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
A
脱氧
核糖
磷酸
G
脱氧
核糖
磷酸
脱氧
核糖
C
磷酸
T
脱氧
核糖
磷酸
一、DNA模型建构
【模型建构1】: 脱氧核苷酸
—DNA的基本单位
脱氧核苷酸结构式
胸腺嘧啶(T)
O
C
HN
C
N
C
CH
CH3
O
H
H2O
OH
H
CH2
C
O
H
C
H
C
OH
C
H
H
H
脱氧核糖（S）
OH
磷酸
P
O
OH
OH
O
H2O
化学元素组成：
C H O N P
【模型建构2】
一条脱氧核苷酸链
（有方向）
…
DNA模型建构
磷酸二酯键
（磷酸二酯键可用限制性核酸内切酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。）
【模型建构3】 DNA双链
P
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1
3
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2
o
P
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P
P
【模型建构3】 DNA双链
P
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P
P
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P
P
问题1：两条链中的碱基是排在外侧还是在内侧？
【模型建构3】 DNA双链
P
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P
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P
P
P
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P
P
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P
P
P
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P
【模型建构3】 DNA双链
P
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P
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P
P
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P
P
【模型建构3】 DNA双链
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P
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P
【模型建构3】 DNA双链
P
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P
P
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o
P
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0
P
P
【模型建构3】 DNA双链
问题2：连接两条链的碱基如何配对
问题3：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？
　　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DNA分子的两条链的距离是固定的。
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
NH2
C
N
HC
N
C
C
N
CH
NH
O
C
HN
C
N
C
C
N
CH
NH
NH2
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
O
C
HN
C
NH
C
CH
CH3
O
C
N
C
NH
CH
CH
O
NH2
问题4：为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？
(1)数量关系：A=T,G=C
(2)A=T，C≡G的氢键连接，使DNA的结构更加稳定.（氢键可用DNA解旋酶断裂，也可高温断裂）
(3)A与T、C与G配对有相同的直径，也可解释DNA复制
此外，其与拍摄的X射线衍射照片比较两者完全相符
两条脱氧核苷酸长链内侧的碱基以氢键形成碱基对
A=T
N
N
N
N
H
H
五碳糖
N
H
H
O
N
H
CH3
N
H
O
五碳糖
腺嘌呤
胸腺嘧啶
两条脱氧核苷酸长链内侧的碱基以氢键形成碱基对
C≡G
鸟嘌呤
胞嘧啶
H
N
N
N
N
H
H
五碳糖
O
O
N
H
H
N
H
N
五碳糖
N
H
H
碱基对
另一碱基对
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。
A
T
G
C
氢键
-T-T-C-G-A-C-G-T-C-C-A-T-G-
-A-A-G-C-T-G-C-A-G-G-T-A-C-
T1=A2, A1=T2, C1=G2, G1=C2.
1
2
碱基互补配对原则
P
P
P
P
A
T
C
G
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
A
C
T
G
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
DNA的平面结构
1
0
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
反向平行
磷酸二酯键
【模型建构3】 DNA双链
3.4nm
2nm
0.34nm
【模型建构4】
DNA双螺旋结构
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
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。
【思考1】ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的 哪个结构是千变万化的？
DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。
比较不同组的DNA模型有什么不同？
DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿
碱基对的排列顺序不同
碱基对的排列顺序中
【思考2】
3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
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？
1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
【思考3】
总结DNA分子的结构特点 P49
二、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
思考：
DNA分子中绝大部分脱氧核苷酸都连接几个磷酸基团？
1个DNA分子中只有几个游离的磷酸？
（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）
A
T
G
C
氢键
DNA的结构和组成可用“五四三二一”表示分别表示的是什么？
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：
两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
①DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定。
②DNA分子的两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，使两条链连接在一起。
三、DNA分子的特点：
1）稳定性：双螺旋空间结构稳定
研究表明：DNA结构的稳定性与四种碱基的含量有关：G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
2）多样性： DNA分子碱基种类、数目、 碱基对的排列顺序千变万化。（n对碱基排列方式为4n，）
例：一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有 ？种。
与蛋白质多样性和生物多样性的关系
3）特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基
排列顺序。
①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%．
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
∵A=T， C=G
∴ A+G=T+C =A+C=T+G= 50%
A+G≠T+C
A+G=T+C
DNA为单链
DNA为双链
四、碱基互补配对原则应用
A+T
G+C
A2 +T2
G2 +C2
A1+T1
G1+C1
=n
=n
=n
②互补的两条链中A+T/G+C 相等。即两互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值。
③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.
1
n
A2+G2
T2+C2
=
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
T1+C1
=
n
A1+G1
T+C
=
1
A+G
注意：
④A+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+T
A+T+G+C
=
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
n
n
n
口诀：互补碱基数相等，非补之和占一半。
互补碱基之和，单双链中比值相同。
制作DNA双螺旋结构模型 P50
模型建构：当研究对象难以直接操作或研究时，用模型来模拟研究的对象的方法。被模拟的对象称为原型。
DNA分子的结构
小结
1.化学元素组成：C H O N P
2.基本组成单位：(四种)脱氧核苷酸
一分子含氮碱基
一分子脱氧核糖
一分子磷酸
3.空间结构:
规则的双螺旋结构
两条脱氧核苷酸长链
碱基对
氢键
碱基互补配对原则
4.DNA分子特点:多样性,特异性,稳定性
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、4120 B、1204 C、460 D、604
C
练习：
5、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 +C 2 =23
已知：G 1 =
×100×22%=11
1
2
所以, C 2=G 1=11
则: G 2=23–11=12
G 2
A 2 +T 2 +G 2 +C 2
=
12
1
2
×100
=
24%
解析二:
已知
A+T
总
= 54%,
则
= 46%
G+C
总
所以
G1+C 1
1/2总
= 46%.
已知
1/2总
G 1
= 22%
所以
1/2总
C 1
= 46%–22%= 24%
因为 G2=C1
所以
1/2总
G 2
= 24%
24%
6,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
7,一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（ ）
A.44% B.24%
C.14% D.28%
D
8,某生物的全部核酸中碱基组成为：嘌呤碱基占总数的58%，嘧啶碱基占总数的42%，则该生物不可能是
A.烟草花叶病毒
B.T2噬菌体
C.酵母菌
D.家兔
B
9、关于下面概念图的叙述不正确的是 (　　)
.
A.A是脱氧核糖
B.G是蛋白质
C.D在E中的排列顺序代表遗传信息
D.F的基本组成单位是图中的E
D
10、如图为DNA分子中脱氧核苷酸的配对连接方式，其中正确的是
B
11、基因(D)与(d)的根本区别是 (　　)
A.基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状
B.基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同
C.4种脱氧核苷酸的排列顺序不同
D.在染色体上的位置不同
12、在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四个DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是
A.含胸腺嘧啶32%的样品
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品
D.含胞嘧啶15%的样品
B
13、（多选）下列叙述中正确的是（ ）
A．DNA分子结构的多样性取决于4种碱基配对方式的多样性
B．生物界的丰富多彩，起决定作用的是DNA的多样
C．体现生物界多样性的是蛋白质的多样性
D．没有RNA的多样性，就没有蛋白质的多样性
BCD
【P51】
　1．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
1. 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
2．已知1个DNA分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ）
A．1800个和800个 B．1800个和l800个
C．3600个和800个 D．3600个和3600个
C
3、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，从中概括出一些规律。
∵A=T G=C
∴A+G=T+C
也可以写成以下形式：
规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的 。
A+G
( )
=
T+G
( )
=50%
A+G
T+C
=
( )
( )
=
( )
( )
=1
A+T+G+C
A+T+G+C
A+C
T+G
T+G
A+C
相等
一半