第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)

DNA全稱叫

,是主要的遺傳物質(zhì)。它的基本組成單位是

。組成元素:含氮堿基A脫氧核苷酸憶一憶：脫氧核糖核酸P脫氧

核糖TG含氮堿基腺嘌呤（A）胞嘧啶（C）鳥嘌呤（G）

腺嘌呤脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸

胞嘧啶脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胸腺嘧啶（T）C2CHONP脫氧核苷酸1234含Ｎ堿基脫氧核糖磷酸53在通過實驗證明DNA是生物體的遺傳物質(zhì)以后，人們更加迫切的想知道：DNA是怎樣儲存遺傳信息，又是怎樣決定生物性狀的？這肯定與DNA分子有其獨特的_____有關(guān)。

結(jié)構(gòu)雅典奧運會開幕式經(jīng)典場景中關(guān)村DNA標志威爾金斯富蘭克林DNA衍射圖譜沃森和克里克查哥夫一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）DNA模型構(gòu)建中重大貢獻的科學家5資料1：英國科學家(威爾金斯和富蘭克林)提供了DNA的X射線衍射圖譜,沃森和克里克以此推算出DNA分子呈

________。螺旋結(jié)構(gòu)磷酸二酯鍵6一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）沃森和克里克嘗試了的不同結(jié)構(gòu)模型單鏈螺旋結(jié)構(gòu)模型三鏈螺旋結(jié)構(gòu)模型雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)模型

×

×7堿基位于螺旋的外部

×磷酸——脫氧核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋，相同堿基進行配對。

×違反化學規(guī)律一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）資料2：1952年，奧地利生物化學家查哥夫研究在DNA分子中，腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量

(G=C)

查哥夫8一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）這讓沃森和克里克十分興奮，他們構(gòu)建了一個將堿基安排在雙鏈螺旋內(nèi)部，脫氧核糖一磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。在這個模型中，A與T配對，G與C配對，DNA兩條鏈的方向是相反的。結(jié)果發(fā)現(xiàn):A一T堿基對與G-C堿基對具有相同的形狀和直徑，這樣組成的DNA分子具有恒定的直徑，能夠解釋A、T、G、C的數(shù)量關(guān)系。當他們把這個用金屬材料制作的模型與拍攝的X射線衍射照片比較時，發(fā)現(xiàn)模型與基于照片推算出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)相符。一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）資料3：1953年，美國的J.D.Watson(沃森

24歲)和英國的F.Crick(克里克

36歲），在《自然》雜志上發(fā)表了論文《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》，引起極大的轟動。10一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）

1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人共同獲得了諾貝爾生理學和醫(yī)學獎．左一：威爾金斯左三：克里克左五：沃森11一、DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建（課本P48-49）

思考（閱讀課本P49）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？12CTTGACAG5’5’3’3’磷酸二酯鍵二、DNA的分子結(jié)構(gòu)13（1）DNA分子是由

組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤成。兩條單鏈雙螺旋結(jié)構(gòu)1、特點5'3'5'3'GAAACCGAGTTTCGGTCOCH2OHH磷酸基團堿基3′2′HH1′4′5′HH脫氧核糖上與堿基相連的的碳叫做____，與磷酸基團相連的碳叫做______；1’-C5’-CDNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，這一端稱為_

___，另一端有一個羥基（-OH），稱作

；5’-端3’-端二、DNA的分子結(jié)構(gòu)DNA的兩條單鏈的走向____，從雙鏈的一端起始，一條單鏈是從5’-端到3’-端的，另一條則是從________。相反3’-端到5’-端的5'3'5'3'GAAACCGAGTTTCGGTC二、DNA的分子結(jié)構(gòu)AAATTTGGGGCCCATC

和

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；（2）外側(cè)：堿基排列在內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè):脫氧核糖磷酸（3）堿基互補配對原則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的關(guān)系，就叫作

。

氫鍵堿基對氫鍵TC堿基互補配對原則堿基對規(guī)律：A=TG=C16二、DNA的分子結(jié)構(gòu)氫鍵單鏈中相鄰堿基：互補鏈中相鄰堿基:數(shù)量關(guān)系①每個DNA的片段中,游離的磷酸基團有2個。②A-T間有2個氫鍵,C一C間有3個氫鍵③脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)位置關(guān)系通過脫氧核糖一磷酸一脫氧核糖連接通過氫鍵相連5'3'5'3'GAAACCGAGTTTCGGTC3'，5'-磷酸二酯鍵二、DNA的分子結(jié)構(gòu)DNA的組成和結(jié)構(gòu)可用五四三二一表示五種元素：C、H、O、N、P四種堿基：A、G、C、T，組成四種脫氧核苷酸三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條長鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)現(xiàn)學現(xiàn)用：①1.①是左邊鏈的_

_端，這一端末端的基團為_____；②是右邊鏈的_

__端，這一端末端的基團為___________；②3’-5’-羥基磷酸基團2.

一個DNA分子有____個游離的磷酸基團，位于兩條鏈的_______；一個脫氧核糖上連著________個磷酸基團；一個磷酸基團上連著________個脫氧核糖；一個脫氧核糖上連著_____個堿基；DNA兩條鏈之間相鄰的堿基由_____連接，一條鏈中相鄰的堿基也是通過這個連接的嗎？21或21或2氫鍵脫氧核糖-磷酸基團-脫氧核糖15’-端GAAACCGAGTTTCGGTC1.穩(wěn)定性（1）外部穩(wěn)定的基本骨架——磷酸和脫氧核糖交替連接形成；（2）內(nèi)部堿基對穩(wěn)定——通過氫鍵連接，嚴格遵循堿基互補配對原則，加強穩(wěn)定性；（3）空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定——規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)；三、DNA的特性5'3'5'3'GAAACCGAGTTTCGGTC2.多樣性（課本P59）DNA中堿基排列順序千變?nèi)f化，構(gòu)成DNA分子的多樣性；（若有n對堿基，則DNA儲存的遺傳信息可用______表示）4n3.特異性（課本P59）每種DNA都有特定的堿基排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性；5'3'5'3'GAAACCGAGTTTCGGTC三、DNA的特性答：DNA通過堿基對的排列順序（即為脫氧核苷酸的排列順序）儲存大量的遺傳信息思考題：

DNA是遺傳物質(zhì)，儲存著大量的遺傳信息，那么DNA是通過什么儲存大量的遺傳信息？在雙鏈DNA中，根據(jù)堿基互補配對原則：四、堿基互補配對原則相關(guān)計算(DNA雙鏈)①A=T，G=C，(兩條鏈不互補的堿基之和相等)（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，任意兩個不互補堿基之和相等，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=1

A+G④（非配對堿基之和比值為1）A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12例1：某雙鏈DNA的分子中，鳥嘌呤的分子數(shù)占堿基總數(shù)的22%，那么胸腺嘧啶的分子數(shù)占堿基總數(shù)的()A、22%B、28%C、78%

D、50%B例2：雙鏈DNA的組成分析表明下列的相關(guān)比值其中有一個是可變的（）A、A/TB、（A+T）/（G+C）C、G/CD、（A+G）/（T+C）B補充：一個雙鏈DNA中，A+T與G+C不一定相等；A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12若在一個生物體內(nèi)嘌呤≠嘧啶是什么原因？ATGC單鏈AUGCRNA例3：某生物鳥嘌呤：胞嘧啶=3:1，則該生物不可能是（）A.大腸桿菌B.流感病毒C.T2噬菌體D.人體細胞C含有單鏈，嘌呤數(shù)量一定不等于嘧啶數(shù)量嗎？存在單鏈結(jié)構(gòu)時，可能是嘌呤=嘧啶也可能是嘌呤≠嘧啶，關(guān)系不確定；若嘌呤≠嘧啶，則必然有單鏈結(jié)構(gòu)存在；A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律二：雙鏈DNA中互補堿基和與堿基總數(shù)之比，與任意一條鏈的這種比值相等。⑤（A1+T1）%=(A2+T2）%=(A+T)%A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1==規(guī)律三：雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。=aaa28⑥若

，則

例4：在雙鏈DNA分子中，G和C之和占全部堿基的48%，其中一條鏈的A占該鏈堿基總數(shù)的24%，則另一條鏈中的A占該鏈堿基總數(shù)的百分比為（）A、24%B、26%C、28%D、76%CA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12規(guī)律四：兩互補鏈之間（A+G）/（T+C）互為倒數(shù)，注意：整個DNA分子中該比值為1。29⑦若b，則

。T1+C1=

A1+G1⑥⑦“補則等，不補則倒”T2+C2=

A2+G2T+C=1

A+G例5：DNA的一個單鏈中（A+G）/（T+C）=0.4,上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是（）A、0.4和0.5B、2.5和0.4C、2.5和1.0D、0.4和1.0C1/bA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12規(guī)律五：不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同，該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性；不同生物的DNA的(A＋T)/(G＋C)的值一樣嗎？不一樣規(guī)律六：某堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每條單鏈中所占比例的平均值。例6：在雙鏈DNA的一條鏈中A占22%，另一條鏈中A占24%，在整個DNA分子中，A占_____23%⑧A%=1/2(A1%+A2%)A1T2T1A2G1C