DNA分子的结构分子的结构（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？解开解开DNADNA结构之谜结构之谜回眸历史回眸历史沃森沃森、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：沃森阅读故事，思考回答1.1.沃森和克里克开始研究沃森和克里克开始研究DNADNA结构时，科学界结构时，科学界对对DNADNA已有的认识是什么？已有的认识是什么？ 2.2.沃森、克里克在前人已有的认识上，采用沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法研究什么方法研究DNADNA结构？结构？ 3.3.沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？ DNADNA的的的的基本单位基本单位基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸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AG C T化学元素组成：C H O N P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DNADNA分子的基本单位分子的基本单位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【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【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【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两条链中的碱基是排在两条链中的碱基是排在外外侧，还是在侧，还是在内内侧？侧？【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 20PPP4 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双链双链连接两条链的连接两条链的碱基如何配对碱基如何配对?碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌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。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，使使DNA的结构更加稳定的结构更加稳定.【模型建构模型建构3】 DNA双链双链3.4nm3.4nm2nm2nm0.34nm【模型建构模型建构4】 DNA双螺旋结构双螺旋结构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。DNADNA分子的平面结构分子的平面结构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碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则为什么为什么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-嘧啶嘧啶比较不同组的比较不同组的DNA模型有什么不同模型有什么不同？DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿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】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点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长脱氧核苷酸长链盘旋成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长脱氧核苷酸长链盘旋成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，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成基本骨架基本骨架；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长脱氧核苷酸长链盘旋成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，排核糖和磷酸交替连接，排列在列在外侧外侧，构成，构成基本骨架基本骨架；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，形成碱连结起来，形成碱基对，且遵循基对，且遵循碱基互补配碱基互补配对原则对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点）DNA的的 结构和组成可用五四三结构和组成可用五四三二一表示分别表示的是什么？二一表示分别表示的是什么？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)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40004000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？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。律。 A T ，G C A + G T + C A + G T C （ ） （ ） 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和双链中，任意两个不互补碱基之和 ，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50DNA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) / (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)% = 总总( G+C)%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：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。根据碱基链。根据碱基互补配对原则互补配对原则可知：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 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链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+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半【课堂反馈课堂反馈】1 1下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名的名称。称。 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2 2已知已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有18001800个碱基对，其中胞嘧啶有个碱基对，其中胞嘧啶有10001000个，这个个，这个DNADNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目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和腺嘌呤的数目分别是 （ ）A A18001800个和个和800800个个 B B18001800个和个和l800l800个个C C36003600个和个和800800个个 D D36003600个和个和36003600个个C【课堂反馈课堂反馈】3 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，求整个整个DNADNA分子中分子中G= _G= _ 29%【课后拓展课后拓展】记录本小组制作的记录本小组制作的DNA模型中四种碱基的数量，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。项目目整个整个DNA分子分子1链2链A T C G的关系的关系A=？ G=？A1=？T1=？C2=？G2=？(A+G)/(T+C)非互非互补碱基和之比碱基和之比？m？（A+T）/（G+C）互互补碱基和之比碱基和之比n？（A+G）或）或（T+C）在整个在整个DNA分子中占碱基分子中占碱基总数的数的？碱基互补配对规律的有关计算碱基互补配对规律的有关计算碱基互补配对规律为碱基互补配对规律为AT（AU）,GC配对配对（一）（一）DNA双链中的两个互补的碱基相等，双链中的两个互补的碱基相等，A=T,G=C,不互补的两个碱基之和为不互补的两个碱基之和为50 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,占全部碱基数的占全部碱基数的比例为比例为N/M（M2N）,则该则该DNA分子中含胞嘧啶分子中含胞嘧啶数是多少？数是多少？（PM/2N）- P（二）（二）DNA分子中一条链中的两个不互补分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一个互补链的这一碱基之和的比值是另一个互补链的这一比值的倒数比值的倒数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？这种比例应分别是多少？2 1DNA的一条单链中的一条单链中A+T/G+C =0.4,上述比例上述比例在其互补单链和整个在其互补单链和整个DNA分子中分别是多分子中分别是多少？少？（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 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C也应为也应为16。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、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 0.4A+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+C)=1双链双链DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中等于其中任何一条链的任何一条链的A+T/G+C。规律总结：规律总结：A1T2T1A2G1C2C1G2DNADNA双链双链双链双链A=T， G=C A+G=T+C = 50%=a双链双链DNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+C互互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一补链中这一 比值的倒数比值的倒数.1bA2+G2T2+C2=双链双链DNA分子中，分子中，A+T占整个占整个DNA分子碱基分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该占该链碱基总数的百分比。链碱基总数的百分比。A+TA+T+G+C=A1T2T1A2G1C2C1G2DNADNA双链双链双链双链A2 +T2 +G2 +C2A2 +T2=A1 +T1 +G1 +C1A1 +T1=c%c%c%T1+C1=b A1+G11 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则，则 胸腺嘧啶为胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有 100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，胞嘧啶分子中，胞嘧啶 应是应是_3 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= _ 20% 60个个29%4 4、（、（20002000上海）由上海）由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同带不同 的遗传信息，其种类数最多可达的遗传信息，其种类数最多可达 （ ） A A、4 4120 120 B B、1201204 4 C C、4 460 60 D D、60604 4C C练习：练习：5 5、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个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G G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G G占其所在链碱占其所在链碱基总数的百分含量。基总数的百分含量。解析一：解析一：设设DNADNA分子碱基总数为分子碱基总数为100100.已知：已知：A+T=54A+T=54，则，则G+C=46G+C=46所以，所以，G G1 1+C+C 1 1 =G =G 2 2 +C +C 2 2 =23 =23已知：已知：G G 1 1 = =10022%=1112所以所以, C 2=G 1=11则则: G 2=2311=12G 2A 2 +T 2 +G 2 +C 2=1212100= 24%解析二解析二:已知已知A+T总总= 54%,则则= 46%G+C总总所以所以G1+C 11/2总总= 46%.已知已知1/2总总G 1= 22%所以所以1/2总总C 1= 46%22%= 24%因为因为 G2=C1所以所以1/2总总G 2= 24%24%24%