情景導(dǎo)入DNA是主要的遺傳物質(zhì) 肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)康拉特?zé)煵莼ㄈ~病毒侵染煙草實(shí)驗(yàn)結(jié)論:S型細(xì)菌中含有“轉(zhuǎn)化因子”結(jié)論:DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì) 結(jié)論:RNA是遺傳物質(zhì)問題1:DNA是怎樣儲(chǔ)存遺傳信息的呢？如何決定性狀的？第3章基因的本質(zhì)第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)本節(jié)聚焦：概述科學(xué)家構(gòu)建DNA模型的研究歷程。掌握DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及特性。依據(jù)DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析并掌握DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算。問題探討坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑,以它簡(jiǎn)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?上網(wǎng)查閱有關(guān)DNA的信息，收集你感興趣的資料與同學(xué)交流共享。DNA雕塑DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)最為重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，和相對(duì)論、量子力學(xué)一起被譽(yù)為20世紀(jì)最重要三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.建立者：沃森和克里克晚年沃森和克里克在雙螺旋結(jié)構(gòu)模型前的最后一次合影克里克:物理學(xué)家,對(duì)X射線晶體衍射圖譜的分析十分熟悉。能夠幫助沃森理解晶體學(xué)原理。沃森:生物學(xué)家，可以幫助克里克理解生物學(xué)的內(nèi)容。2.研究DNA結(jié)構(gòu)常用的方法是：X射線晶體衍射法一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建3.建立過程：脫氧(核糖)核苷酸A(腺嘌呤）T(胸腺嘧啶)C(胞嘧啶)G(鳥嘌呤)1’2’3’4’5’資料1：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈。1分子脫氧核苷酸=____________+______________+________________。1分子磷酸1分子脫氧核糖1分子含氮堿基如何構(gòu)成DNA的？一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建ATGC3’,5’-磷酸二酯鍵p=OOHO堿基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO堿基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHOHH2O磷酸二酯鍵資料1：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈。3.建立過程：但對(duì)DNA的空間結(jié)構(gòu)一無所知。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建3.建立過程：DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)資料2：1951年11月，英國(guó)生物物理學(xué)家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。M.WilkinsR.E.Franklin（富蘭克林的DNA衍射圖譜---51號(hào)照片）DNA呈現(xiàn)“X”形DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)推斷一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型威爾金斯和富蘭克林提供的嘗試建構(gòu)模型：【資料3】沃森和克里克推算出DNA呈

結(jié)構(gòu)DNA的基本單位

螺旋雙螺旋、三螺旋DNA衍射圖譜4種脫氧核苷酸3.建立過程：一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建3.建立過程：【資料3】富蘭克林和威爾金斯發(fā)現(xiàn)DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣翻轉(zhuǎn)180°威爾金斯富蘭克林翻轉(zhuǎn)180°DNA兩條鏈尾反向平行推斷一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建NPNPNPNPNPNPNPNPNPNP疏水親水NPNPNPNPNPNPNPNPNPNP親水疏水3.建立過程：構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型資料3:DNA位于液體環(huán)境中，磷酸與脫氧核糖親水，堿基疏水。堿基排列在內(nèi)側(cè)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建3.建立過程：構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型資料4：DNA雙螺旋直徑恒定為2nm，四種堿基結(jié)構(gòu)式如下圖：請(qǐng)你推測(cè)堿基可能的配對(duì)方式：A-TA-CG-TG-C一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建3.建立過程：構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型資料5：1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫研究數(shù)據(jù)如下：DNA來源AA:GT:CA:TG:C嘌呤：嘧啶人1.561.751.001.001.0小麥1.221.181.000.970.99禽類結(jié)核桿菌0.40.41.091.081.1母雞1.451.291.060.910.99鯡魚1.431.431.021.021.02A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（3個(gè)氫鍵）GCAT（2個(gè)氫鍵）一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建20世紀(jì)初1951-19521952年1951年DNA的結(jié)構(gòu)單位:四種脫氧核苷酸物理模型威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜在DNA中：腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）鳥嘌呤（G）=胞嘧啶（C）（X說明DNA是螺旋的）3.建立過程：構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

雙螺旋、三螺旋→失敗；最終確定雙螺旋結(jié)構(gòu)二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1.DNA的基本單位是：脫氧核苷酸磷酸基團(tuán)脫氧核糖含氮堿基(4種)C、H、O、N、P兩條單鏈反向平行①鏈

數(shù)：②方

向：OCH2OHH磷酸基團(tuán)堿基3′2′HH1′4′5′HH3′5′5′3′磷酸基團(tuán)端稱作5’-端羥基(-OH)端稱作3’-端雙螺旋結(jié)構(gòu)③結(jié)

構(gòu)：2.提出者：沃森和克里克3.DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)⑤.互補(bǔ)鏈中相鄰堿基通過

相連。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)：

④.DNA分子的一條單鏈中，相鄰堿基通過

“

”相連。

脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖

氫鍵3′5′5′3′堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A=TG≡CG≡

C含越量高，DNA分子的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定三、DNA結(jié)構(gòu)的特性⑴空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

兩條鏈反向平行盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。⑵外部穩(wěn)定的基本骨架

脫氧核糖和磷酸交替連接成基本骨架；⑶內(nèi)部堿基對(duì)穩(wěn)定：

兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，堿基配對(duì)嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。1.穩(wěn)定性：CTTGACAG三、DNA結(jié)構(gòu)的特性脫氧核苷酸數(shù)量不同，堿基排列順序的千變?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(duì)，請(qǐng)計(jì)算DNA分子有多少種？

440002.多樣性：3.特異性：

每個(gè)DNA分子中堿基的特定排列順序，構(gòu)成

了DNA分子的特異性。四、DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計(jì)算規(guī)律例題1：一個(gè)DNA分子有1000個(gè)堿基對(duì)，其中A=240個(gè)，該DNA分子中總共含有_____個(gè)氫鍵。1000個(gè)堿基對(duì)共有2000個(gè)堿基A=240氫鍵數(shù)=240×2+760×3=2760G+C=1520A+T=480T=240G=C=7601.氫鍵數(shù)目堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（3個(gè)氫鍵）GCAT（2個(gè)氫鍵）四、DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計(jì)算規(guī)律A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1據(jù)此完成以下推論：（1）A1+A2=

；G1+G2=

。即雙鏈中A＝

，G＝

；A+G=

=

=

=?(A+G+T+C）T2+T1C2+C1

TCT+CA+CT+G規(guī)律一：雙鏈DNA分子中嘌呤總數(shù)＝嘧啶總數(shù)，

任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和為堿基總數(shù)的一半。例題2：某生物細(xì)胞DNA的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占22%，那么，胞嘧啶的分子數(shù)占（）A.11%B.22% C.28%D.44%CC=50%–22%=28%

50%嘌呤%=嘧啶%=四、DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計(jì)算規(guī)律A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1完成以下推論：（2）A1+A2=

；G1+G2=

。

T2+T1C2+C1

假設(shè)

=a，那么

。=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN=C1+G1N1C2+G2=N2C+GN規(guī)律二：互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等，

簡(jiǎn)記為“補(bǔ)則等”

。N1N2N非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，簡(jiǎn)稱為“不補(bǔ)則倒”。四、DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計(jì)算規(guī)律

例題3：某DNA中G+C占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的56%，其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是（）

A.35%B.29% C.28%D.21%AG+CA+T+G+C=56%G1A1+T1+G1+C1=21%G2A2+T2+G2+C2=C1A2+T2+G2+C2=？例題4：某DNA雙鏈中，一條鏈中

則互補(bǔ)鏈中的比值是

。一條鏈中

則互補(bǔ)鏈中的比值是

。0.42.5=A+T

C+G0.4=A+C

T+G0.4四、DNA堿基數(shù)目的相關(guān)計(jì)算規(guī)律根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1若

，則N1=a

A1N2

A2=ba+b2N=

A規(guī)律四：某種堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每一條單鏈中所占比例和的一半。例題5：一條雙鏈DNA，G和C占全部堿基的44%，其中一條鏈的堿基中，A占26%，C占20%，那么其互補(bǔ)鏈中的A和C分別占該鏈全部堿基的(

)。A.28%和22%

B.30%和24% C.26%和20%

D.24%和30%B課堂總結(jié)化學(xué)組成單位雙螺旋結(jié)構(gòu)基本單位——脫氧核苷酸堿基種類四種A、C、G、T主要特點(diǎn)DNA分子的特性①由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成。②外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)。多樣性、特異性和穩(wěn)定性DNA的結(jié)構(gòu)—A—A—C—C—G—G—A—T——T—T—G—G—C—C—T—A—一分子含氮堿基一分子脫氧核糖一分子磷酸構(gòu)建DNA模型

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則課堂總結(jié)①嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)A+G=T+C即A+G/T+C=1②雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。A

1T2T1