第3章

基因的本質(zhì)第2節(jié)

DNA的結(jié)構(gòu)3月28日，第九場發(fā)布會上提到，132名遇難者的DNA比對工作已完成，遺骸遺物移交方案和分類移交標(biāo)準(zhǔn)正在逐步完善。東航MU5735失事

2022年10月29日韓國首爾梨泰院，慶祝萬圣節(jié)，發(fā)生踩踏事件，瞬間發(fā)生了慘劇。

韓國首爾警察廳31日表示，警方通過指紋鑒定和DNA信息分析等，已經(jīng)確認(rèn)了在此次事故中遇難的154人的身份。韓國梨泰院踩踏事故一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建卡文迪什實驗室沃森（J.D.Watson

1928-）我能幫你理解晶體學(xué)原理克里克（F.Crick，1916-2004）沃森（J.D.Watson，1928-）我能幫你理解生物學(xué)內(nèi)容【1】當(dāng)時，科學(xué)界已經(jīng)認(rèn)識到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基。AP脫氧核糖GCTP脫氧核糖P脫氧核糖P脫氧核糖腺嘌呤脫氧(核糖)核苷酸鳥嘌呤脫氧(核糖)核苷酸胞嘧啶脫氧(核糖)核苷酸胸腺嘧啶脫氧(核糖)核苷酸如何構(gòu)成DNA的?一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【2】1951年11月，英國生物物理學(xué)家威爾金斯（M.Wilkins，1916—2004）和他的同事富蘭克林（R.E.Franklin，1920—1958）應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建富蘭克林威爾金斯DNA衍射圖譜沃森和克里克以該照片的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA呈現(xiàn)“X”形DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)推斷NPNPNPNPNPNPNPNPNPNP模型一：堿基位于螺旋外部，磷酸位于內(nèi)部的雙螺旋結(jié)構(gòu)親水疏水已知堿基疏水，磷酸基團(tuán)親水推測：堿基在DNA螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，磷酸在外側(cè)很快被化學(xué)家否定【3】模型的構(gòu)建模型二：堿基位于螺旋內(nèi)部，磷酸位于外部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，相同堿基配對。APTPCPGPTPTPGPCPTPAP【3】模型的構(gòu)建很快被化學(xué)家否定配對違反化學(xué)規(guī)律堿基（N）嘌呤兩個環(huán)（更長）嘧啶一個環(huán)（更短）相同堿基配對導(dǎo)致DNA的直徑不固定，會導(dǎo)致什么結(jié)果？APTPCPGPTPTPGPCPTPAPAPTPCPGPTPTPGPCPTPAP發(fā)生改變：模型二：堿基位于螺旋內(nèi)部，磷酸位于外部的雙螺旋結(jié)構(gòu)，相同堿基配對?！?】模型的構(gòu)建DNA的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定15【4】1950年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫報道了他對來自人、豬、牛、羊、細(xì)菌和酵母菌等不同生物的DNA分析結(jié)果：無論在哪種生物的DNA中，腺嘌呤（A）的量=胸腺嘧啶（T）的量；鳥嘌呤（G）的量=胞嘧啶（C）的量。

一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建推測：A與T配對，G與C配對1952年春天，查哥夫訪問了劍橋大學(xué)，沃森和克里克從他那里得知了這一條重要信息。CTTGACAG模型三A與T配對C與G配對如何連接？氫鍵一個堿基上的H原子和與之配對的堿基上的電負(fù)性強(qiáng)的N原子或O原子間存在一定的吸引力，形成氫鍵。直徑恒定兩條鏈反向平行CTTGACAGA與T之間有幾個氫鍵？C與G之間有幾個氫鍵？2個氫鍵3個氫鍵直徑恒定兩條鏈反向平行這是DNA的最終結(jié)構(gòu)嗎？不是，因為它還是平面結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)是？雙螺旋模型三脫氧核糖PA脫氧核糖PC脫氧核糖PG脫氧核糖PT脫氧核糖PTC脫氧核糖PG脫氧核糖PA脫氧核糖P平面結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)APGPCPTPTPCPGPAP沃森和克里克搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA具有恒定的直徑能解釋A、T、C、G的數(shù)量關(guān)系制作的模型與基于拍攝的X射線衍射照片推算出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)相符1.1DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【4】1953年4月25日，沃森和克里克在英國《自然》雜志發(fā)表題為《核酸的分子結(jié)構(gòu)-脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建威爾金斯克里克沃森一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1962年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎富蘭克林于1958年因病去世，無緣諾貝爾獎克里克沃森DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家威爾金斯富蘭克林查哥夫二、DNA的結(jié)構(gòu)中文全稱：組成元素：基本單位：脫氧核糖核酸C、H、O、N、P脫氧核糖核苷酸二、DNA的結(jié)構(gòu)OPCH2

OHOOHHOHHHHH堿基

磷酸

脫氧核糖1.脫氧核糖核苷酸結(jié)構(gòu)：5’1’2’3’4’一分子磷酸一分子脫氧核糖一分子含氮堿基C胞嘧啶T胸腺嘧啶A腺嘌呤G鳥嘌呤脫氧核糖上與堿基相連的碳叫作1’-C，與磷酸基團(tuán)相連的碳叫作5’-C。二、DNA的結(jié)構(gòu)CH2

HOHHHHH堿基

磷酸基團(tuán)

GAGGCCCTATCCTGGAG（1）2.DNA結(jié)構(gòu)的主要特點5'3'5'3'兩條脫氧核苷酸鏈反向平行雙螺旋結(jié)構(gòu)鏈數(shù)：方向：結(jié)構(gòu)：一條：5’→3’;另一條：3’→5’5'3'5'3'磷酸二酯鍵GAGGCCCTATCCTGGAG2.DNA結(jié)構(gòu)的主要特點脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成基本骨架堿基外側(cè)：內(nèi)側(cè)：（2）5'3'5'3'AGCCTATCTGGA氫鍵堿基對：兩條鏈的堿基通過氫鍵連接配對2.DNA結(jié)構(gòu)的主要特點（3）堿基互補(bǔ)配對原則A與T配對，G與C配對配對規(guī)律：堿基對（1）DNA是由

條單鏈按_________方式盤旋成_______結(jié)構(gòu)反向平行雙螺旋25’3’5’3’磷酸

和

交替連接，構(gòu)成基本骨架；（2）外側(cè)：堿基內(nèi)側(cè):脫氧核糖

（3）兩條鏈上的堿基通過

連接形成

，且A只和

配對、G只和

配對，堿基之間的一一對應(yīng)的關(guān)系，就叫作

。氫鍵TC堿基互補(bǔ)配對原則堿基對2.DNA結(jié)構(gòu)的主要特點你能說出圖中1～10的名稱。DNA結(jié)構(gòu)（課后題P58-2）胞嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤胸腺嘧啶脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸一條脫氧核苷酸鏈的片段堿基對氫鍵3.DNA結(jié)構(gòu)中的數(shù)量、位置關(guān)系（1）數(shù)量關(guān)系①A-T間2個氫鍵，C-G間3個氫鍵。②每個DNA片段中，有2個游離的磷酸基團(tuán)；1個磷酸（脫氧核糖）與1個或2個脫氧核糖（磷酸）相連。③每個DNA片段中，脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)。3.DNA結(jié)構(gòu)中的數(shù)量、位置關(guān)系（2）位置關(guān)系①單鏈中相鄰堿基通過脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖連接。②互補(bǔ)鏈中配對堿基通過氫鍵連接③單鏈中相鄰兩個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接。三、DNA的特性1.穩(wěn)定性：DNA分子中的脫氧核糖和磷酸基團(tuán)交替連接的方式不變，兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對的方式不變。三、DNA的特性注意：G、C堿基對比例越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定2.多樣性：脫氧核苷酸數(shù)量不同，堿基的排列順序千變?nèi)f化，從而能夠儲存了大量的遺傳信息。三、DNA的特性PPPPPPPP思考：一個含n個堿基對的DNA分子，排列順序有多少種？4n種44443.特異性：每個DNA分子中的堿基對都有特定排列順序，構(gòu)成了DNA分子的特異性。三、DNA的特性39DNA指紋技術(shù)

在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中，DNA指紋技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根頭發(fā)等樣品，刑偵人員就可以進(jìn)行DNA指紋鑒定。你能從下面的DNA指紋圖判斷出懷疑對象中誰是罪犯嗎？此外，DNA指紋技術(shù)還可以用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。體現(xiàn)DNA分子的特異性。四、DNA分子中堿基數(shù)量計算根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G21.A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。即：雙鏈中A＝___，G＝___，

A＋G＝______＝______＝______＝__________________。T1＋T2C1＋C2TCT＋CA＋CT＋G1/2(A＋G＋T＋C)規(guī)律一：雙鏈中嘌呤數(shù)=嘧啶數(shù)；

非互補(bǔ)堿基之和相等且為堿基總數(shù)的一半。四、DNA分子中堿基數(shù)量計算N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈2.A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2四、DNA分子中堿基數(shù)量計算根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1===aaa（1）若1鏈則2鏈雙鏈2.A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2規(guī)律二：互補(bǔ)堿基和之比，在單雙鏈中相等，且互補(bǔ)堿基之和，在單雙鏈中占比相等，簡記為“補(bǔ)則等”。=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN=C1+G1N1C2+G2=N2C+GN四、DNA分子中堿基數(shù)量計算根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈（2）T1+G1=m

A1+C1m1規(guī)律三：非互補(bǔ)堿基和之比，雙鏈互為倒數(shù)，

簡記為“不補(bǔ)則倒”。四、DNA分子中堿基數(shù)量計算根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈

2鏈3.若1鏈

1T2+G2

A2+C2=則2鏈

雙鏈