第三章基因的本質(zhì)第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)知識溫故DNA的中文全稱：_________________DNA的組成元素：_________________DNA的結(jié)構(gòu)單位：_________________脫氧核糖核酸C、H、O、N、P脫氧核糖核苷酸1分子脫氧核苷酸：

________+____________+______________1分子磷酸1分子脫氧核糖1分子含氮堿基磷酸脫氧核糖含氮堿基AGCT脫氧核糖核苷酸是如何構(gòu)成DNA分子的呢？

坐落在北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑，以它簡潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往行人，你知道為什么將它作為高科技的標(biāo)志嗎？DNA雕塑問題探討

1953年，美國科學(xué)家沃森（J．D.Watson）和英國科學(xué)家克里克（F.Crick），共同提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子的層次，在生物學(xué)的發(fā)展中具有里程碑式的意義。鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸1′2′4′5′3′情景材料一20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(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、C、G四種堿基。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【模型建構(gòu)1】脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)

富蘭克林（女）和威爾金斯給DNA拍了多張Ｘ射線衍射圖譜，他們發(fā)現(xiàn)DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣。威爾金斯富蘭克林【模型建構(gòu)2】推出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)180°一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建情景材料二一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

沃森和克里克嘗試了堿基位于螺旋結(jié)構(gòu)外部的不同結(jié)構(gòu)模型脫氧核糖和磷酸基團(tuán)排列在雙鏈DNA分子的外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。堿基具有疏水性細(xì)胞中的DNA分子處于液體環(huán)境中，DNA分子內(nèi)外側(cè)分別是什么？脫氧核糖和磷酸基團(tuán)具有親水性一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建情景材料三化學(xué)家指出

配對違反化學(xué)規(guī)律又被否定

沃森和克里克重新構(gòu)建：磷酸-脫氧核糖骨架在外部，堿基在內(nèi)部的雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部相同堿基配對。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）位于DNA內(nèi)側(cè)的堿基是怎樣連接的?嘌呤堿基是雙環(huán)化合物，嘧啶堿基是單環(huán)化合物，而DNA分子兩條鏈之間的距離是固定的，直徑約為2nm，據(jù)此推測位于DNA內(nèi)部的堿基如何配對？并作出假說。嘌呤與嘧啶配對。假說一：A與T配對，G與C配對；假說二：A與C配對，G與T配對。假說:2nm情景材料四來源堿基組成（%）AGCT人30.919.919.829.4雞(母)28.820.521.529.2海膽32.817.717.332.1酵母31.318.717.132.9大腸桿菌24.726.025.723.6查哥夫查哥夫?qū)Χ喾N生物的DNA做了堿基定量分析。位于DNA內(nèi)側(cè)的堿基是怎樣連接的?DNA中堿基相互配對，而且A與T的數(shù)量相等，C與G的數(shù)量相等。請根據(jù)查哥夫堿基數(shù)據(jù)表推測，上述哪種假說是正確的？假說一：A與T配對，G與C配對一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建情景材料五嘗試建立多種不同的模型：雙螺旋、三螺旋被否定【資料6】查哥夫提出DNA分子中A的量等于

,C的量等于

。修正、重建

構(gòu)建DNA

模型驗(yàn)證DNA具有恒定的直徑；能解釋4種堿基的數(shù)量關(guān)系；制作的模型與DNA的X射線衍射照片推算出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)相符。沃森和克里克雙螺旋結(jié)構(gòu)

TG【模型建構(gòu)4】1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫發(fā)現(xiàn)：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鳥嘌呤的量等于胞嘧啶的量。據(jù)此，沃森和克里克構(gòu)建出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。脫氧核糖-磷酸骨架排列在外側(cè)，堿基在內(nèi)側(cè)，A和T配對，C和G配對，DNA的兩條鏈方向相反。情景材料六1953年，沃森和克里克攥寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型》論文在英國《自然》雜志上刊載，引起了極大的轟動(dòng)。1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)理由為發(fā)現(xiàn)DNA為雙螺旋分子結(jié)構(gòu)。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建富蘭克林于1958年因卵巢癌去世，無緣諾貝爾獎(jiǎng)。(1)DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？(2)DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？它們分別位于DNA的什么部位呢？(3)DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？探究一5’3’5’3’(1)DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。游離的磷酸基團(tuán)，稱作5′－端一個(gè)羥基(—OH)，稱作3′－端OCH2OHH磷酸基團(tuán)堿基3′2′HH1′4′5′HH二DNA的結(jié)構(gòu)5’3’5’3’(2)外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接(3)內(nèi)側(cè)：堿基對ATGC基本骨架堿基互補(bǔ)配對原則二DNA的結(jié)構(gòu)嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵連接形成堿基對，且A一定與T配對、C一定與G配對。GC比例越高，DNA的熱穩(wěn)定性越高5’3’5’3’三DNA的結(jié)構(gòu)特性⑴兩條鏈反向平行盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。⑵外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接成基本骨架；⑶內(nèi)側(cè)：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，遵循堿基互補(bǔ)配對原則。2.特異性：每個(gè)DNA分子中堿基對的特定排列順序，構(gòu)成了DNA分子的特異性。1.穩(wěn)定性：5’3’5’3’三DNA的結(jié)構(gòu)特性脫氧核苷酸數(shù)量不同，堿基的排列順序千變?nèi)f化。在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對，請計(jì)算DNA分子有多少種？44000種類數(shù)目3.多樣性：四制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個(gè)DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。第二步：第三步：畫一個(gè)DNA分子模式圖，并在圖中標(biāo)出已知的和所求的堿基。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則及其規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。巧解DNA分子中有關(guān)堿基比例計(jì)算——“三步曲”在雙鏈DNA中，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則：①A=T，G=C，(兩條鏈不互補(bǔ)的堿基之和相等)（A+G）或（A+C)或(T+G)或（T+C)/（A+T+G+C）=1/2規(guī)律一：在雙鏈DNA中，任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和相等，并為堿基總數(shù)的50%（1/2）②A+G=T+C③A+C=T+G(嘌呤數(shù)=嘧啶數(shù))T+C=1A+G④（非配對堿基之和比值為1）A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈DNA分子中有關(guān)堿基的計(jì)算A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律二：兩互補(bǔ)堿基和之比在DNA的兩條單鏈中相等，在整個(gè)分子中此比也都相等⑤（A1+T1）%=(A2+T2）%=(A+T)%A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈DNA分子中有關(guān)堿基的計(jì)算A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1==規(guī)律三：雙鏈DNA分子中，任何一條鏈中兩互補(bǔ)堿基之和占該鏈堿基總數(shù)與整個(gè)DNA分子中該兩互補(bǔ)堿基之和占總DNA堿基數(shù)的百分比相等

=aaa23⑥若

則

A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈DNA分子中有關(guān)堿基的計(jì)算⑦若b

則

T1+C1=

A1+G1T2+C2=

A2+G2T+C=

A+G1/b規(guī)律四：非互補(bǔ)堿基和之比在DNA的兩條單鏈中互為倒數(shù)，在整個(gè)分子中此比為1補(bǔ)則等，不補(bǔ)則倒1規(guī)律五：DNA分子的總氫鍵數(shù)=2(A-T堿基對數(shù))+3(G-C堿基對數(shù))合作探究一：在某雙鏈