DNADNA分子的结构分子的结构必修2 第3章 第2节v 2004年7月28日，“分 子生物学之父”克里克在 圣地牙哥加州大学医院与 世长辞，享年88岁。v 1953年4月25日，克里 克和沃森在自然杂志 上发表了DNA的双螺旋结 构，从而带来了遗传学的 彻底变革，更宣告了分子 生物学的诞生。v 种瓜为什么能得瓜， 就是遗传物质由亲代传给 子代的结果。遗传物质为 什么能自我复制呢？它是 怎样复制的呢？这些机理 都蕴藏在克里克和沃森的 DNA双螺旋结构模型的伟 大发现之中。 v20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。v1943年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因。v1951年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术对DNA结构进行研究，发现DNA是一种螺旋结构。v女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。一、DNA双螺旋结构模型的构建讨论1： 沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？ 沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？ 沃森和克里克默契配合，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。他们这种工作方式给予你哪些启示？讨论2：1.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的结构模式图二、DNA的空间结构以超高分辨率扫描式电子 显微镜拍到的DNA照片。从图上可辨认出DNA是由 两条链交缠在一起的螺旋结构A腺嘌呤脱氧核苷酸G鸟嘌呤脱氧核苷酸C胞嘧啶脱氧核苷酸T胸腺嘧啶脱氧核苷酸1、DNA的基本单位脱氧核苷酸脱氧 核糖碱基磷酸A GCTAAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基磷酸二酯键脱氧核苷酸2、多脱氧核苷酸链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。ATGC氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。3、DNA分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。（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 ；碱基在内侧。3、DNA分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。（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 ；碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通 过氢键连接起来，形成碱 基对，且遵循碱基互补配 对原则。 A-T, C-G 3、DNA分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC你注意到了吗？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。你注意到了吗？两条长链上的 脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序及 碱基配对原则是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。（储存大量遗传信息）DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。(结构的相对稳定性）4、DNA分子的特异性： 多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的DNA分子也有4000个碱基 对，可能的排列方式就有44000种。 特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。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。 遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。DNA分子的结构小结 化学组成：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 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 分子结构的多样性和特异性拓展题：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 A + G T C（ ） （ ）50也可以写成以下形式：A + G T C1（ ） （ ）（ ） （ ）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+T+C+GA+T+C+GA + C T + GA + C T + G相等50DNA分子各种碱基的数量关系 ： 在整个DNA分子中： A=T、 G=C； A + G = T + C ， A + C= T+ G； (A+G）/（T+C）= 1 DNA分子的一条链中的 A + T = 另一条链的 T + A ； 同理， G + C = C + G 如果一条链中的 (A+T) / (G+C) = a，则另一条链中的 (A+T) / (G+C) 比例也是a；如果一条链中的 (A+G) / (T+C) = b, 则另一条链中 (A+G) / (T+C)的比例是 1/b 两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即： A + C = T + G = 50 %， A + G = T + C = 50 % 在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于 另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子 中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。 即： (A1+T1)% = ( A2+T2 )% = 总 ( A + T )% 同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总 ( G + C)% m （2 n 1）x需记忆的几个重要公式：（1）A = T C = G A + G = C + T = A + C = T + G （嘌呤 = 嘧啶）（2）A1 + T1 A2 + T2 A + T （互补碱基之和之比相等）C1 + G1 C2 + G2 C + G（3） A1 + C1 A2 + C2 1T1 + G1 T2 + G2 MA + C A + GT + G T + C（4）设：M 为复制所需碱基总数，n 为复制次数，x 为一个DNA中碱基个数。则：M （ 2 n 1 ）xM 则：若 ：1 （非互补碱基之和之比互为倒数）