3.2DNA分子的結構(高中生物必修2)

1、中國高科技產業(yè)中心中國高科技產業(yè)中心北京北京中關村中關村 DNADNA標志標志第二節(jié)第二節(jié) DNADNA分子的結構分子的結構資料資料1： 20世紀世紀30年代，科學家認識到：組成年代，科學家認識到：組成DNA分子分子的基本單位是的基本單位是 。脫氧核苷酸脫氧核苷酸1分子磷酸分子磷酸1分子脫氧核糖分子脫氧核糖1分子含氮堿基分子含氮堿基1分子脫氧核苷酸分子脫氧核苷酸 = + + .代表磷酸代表磷酸 D代表脫氧核糖代表脫氧核糖代表代表4種堿基種堿基 代表連接各組分的化學鍵代表連接各組分的化學鍵 【模型建構模型建構1】: 脫氧核苷酸脫氧核苷酸堿堿 基基A G C T磷酸磷酸脫氧脫氧核糖核糖含氮堿基含氮

2、堿基ACT腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸鳥嘌呤鳥嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸G脫氧核苷酸的種類脫氧核苷酸的種類資料資料1：20世紀世紀30年代，科學家認識到：組成年代，科學家認識到：組成DNA分子的分子的基本單位是基本單位是 。脫氧核苷酸脫氧核苷酸資料資料2：DNA是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈。是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈?！灸Ｐ徒嫛灸Ｐ徒?】一條脫氧核苷酸鏈一條脫氧核苷酸鏈一、一、DNADNA模型建構模型建構資料資料1：20世紀世紀30年代，科學家認識到：組成年代，科學家認識到：組成DNA分子的分子的基本單位

3、是基本單位是 。脫氧核苷酸脫氧核苷酸資料資料2：DNA是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈。是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈?！灸Ｐ徒嫛灸Ｐ徒?】 DNA是規(guī)則的是規(guī)則的螺旋結構螺旋結構資料資料3： 1951年，英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供年，英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供了了DNA的的X射線衍射圖譜射線衍射圖譜 。一、一、DNADNA模型建構模型建構【模型建構【模型建構4】DNA雙螺旋雙螺旋資料資料4：奧地利著名生物化學家查哥夫研究得出：腺嘌呤奧地利著名生物化學家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量）的量(A=T)，鳥嘌呤，鳥嘌呤（G）

4、的量總是等于胞嘧啶（）的量總是等于胞嘧啶（C）的量）的量(G=C)。 一、一、DNADNA模型建構模型建構資料資料1：20世紀世紀30年代，科學家認識到：組成年代，科學家認識到：組成DNA分子的分子的基本單位是基本單位是脫氧核苷酸脫氧核苷酸。資料資料2：DNA是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈。是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈。資料資料3：1951年，英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供了年，英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的的X射線衍射圖譜射線衍射圖譜 。 1953 1953年美國科學年美國科學家家沃森沃森和英國科學家和英國科學家克克里克里克提出分子的提出分子的雙螺旋結構模型雙螺旋結構

5、模型。被譽。被譽為為2020世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)。世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)。開啟了分子生物學時代，開啟了分子生物學時代，“生命之謎生命之謎”被打開。被打開。 沃森、克里克和英沃森、克里克和英國物理學家威爾金斯因國物理學家威爾金斯因發(fā)現(xiàn)生命的雙螺旋而榮發(fā)現(xiàn)生命的雙螺旋而榮獲獲19621962年年諾貝爾生理學諾貝爾生理學或醫(yī)學獎或醫(yī)學獎。DNADNA的平面結構的平面結構ATGCATGCDNADNA的立體結構的立體結構氫鍵氫鍵一、一、DNADNA模型建構模型建構二、二、DNADNA模型分析模型分析 DNA分子中，外側由什么連接而成？分子中，外側由什么連接而成？ 內側是什么？內側是什么？ 兩條鏈之間堿基的連接有什

6、么規(guī)律？兩條鏈之間堿基的連接有什么規(guī)律？ 構成構成DNA的兩條鏈有怎樣的關系？的兩條鏈有怎樣的關系？【思考】【思考】AATTGGGGCCCATC磷酸脫氧核糖含氮堿基堿基對堿基對另一堿基對另一堿基對 嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對，形成堿基對，且A只和T配對、C只和G配對，這種堿基之間的一一對應的關系就叫做堿基互補配對原則。ATGC氫鍵氫鍵AATTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行反向平行的脫氧核苷酸的脫氧核苷酸長鏈盤旋成長鏈盤旋成雙螺旋結構雙螺旋結構。DNA分子的結構特點分子的結構特點AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行反向平行

7、的的脫氧核苷酸長脫氧核苷酸長鏈盤旋成鏈盤旋成雙螺旋結構雙螺旋結構。（2）DNA分子中的分子中的脫氧核脫氧核糖和磷酸交替連接糖和磷酸交替連接，排列，排列在外側，構成在外側，構成基本骨架基本骨架；堿基堿基在內側。在內側。DNA分子的結構特點分子的結構特點AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行反向平行的的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長鏈盤旋成長鏈盤旋成雙螺旋結構雙螺旋結構。（2）DNA分子中的分子中的脫氧核脫氧核糖和磷酸糖和磷酸交替連接，排列交替連接，排列在外側，構成在外側，構成基本骨架基本骨架；堿基堿基在內側。在內側。（3）兩條鏈上的堿基通）兩條鏈上的堿基通過過氫鍵氫

8、鍵連結起來，形成連結起來，形成堿基對，且遵循堿基對，且遵循堿基互堿基互補配對原則補配對原則。DNA分子的結構特點分子的結構特點AAATTTGGGGCCCATC你注意到了嗎？兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的。長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。你注意到了嗎？兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的。長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。 DNA分子的分子的特異性特異性就體現(xiàn)在特就體現(xiàn)在特定的堿基（對）排定的堿基（對）排列順序中。列順序中。12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鳥嘌呤鳥嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脫氧核糖脫氧核

9、糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脫氧胸腺嘧啶脫氧核苷酸核苷酸8. 堿基對堿基對9. 氫鍵氫鍵10. 一條脫氧核一條脫氧核苷酸鏈的片段苷酸鏈的片段【課堂反饋課堂反饋】DNADNA的分子結構模式圖，說出圖中的分子結構模式圖，說出圖中1 11010的名稱。的名稱。 1、DNA分子結構主要特點分子結構主要特點 DNA分子是有分子是有 條鏈組成，條鏈組成， 盤旋盤旋成成 結構。結構。 交替連接，排列在外側，交替連接，排列在外側，構成基本骨架；構成基本骨架； 排列在內側。排列在內側。 堿基通過堿基通過 連接成堿基對，并遵循連接成堿基對，并遵循 原則。原則。反向平行反向平行雙螺旋雙螺旋脫氧核糖和磷酸脫氧核糖和

10、磷酸堿基對堿基對氫鍵氫鍵堿基互補配對堿基互補配對2一、一、DNADNA模型建構模型建構二、二、DNADNA模型分析模型分析DNA分子的結構特性分子的結構特性1）多樣性：堿基對的排列順序的千變萬化）多樣性：堿基對的排列順序的千變萬化(主要主要 的），構成了的），構成了DNA分子的多樣性。分子的多樣性。 在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，請同學們計算DNA分子有多少種？4 種40002）特異性：堿基對的特定排列順序，又構成了每一）特異性：堿基對的特定排列順序，又構成了每一 個個DNA分子的特異性分子的特異性.堿基對的排列順序就代表了遺傳信息。DNADNA的多樣性和特異性從分子

11、水平上說明了生物體的多樣性和特異性從分子水平上說明了生物體具有多樣性和特異性的原因。具有多樣性和特異性的原因。3) 穩(wěn)定性穩(wěn)定性DNA分子中在外側脫氧核糖和磷酸交替連接排列不變，內側堿基互補配對原則不變?！菊n堂反饋課堂反饋】1 1已知已知1 1個個DNADNA分子中有分子中有18001800個堿基對，其中胞嘧啶有個堿基對，其中胞嘧啶有10001000個，這個個，這個DNADNA分子中應含有的脫氧核苷酸的數(shù)分子中應含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是目和腺嘌呤的數(shù)目分別是 （ ）A A18001800個和個和800800個個 B B18001800個和個和l800l800個個C C3600

12、3600個和個和800800個個D D36003600個和個和36003600個個C【課堂反饋】【課堂反饋】2. 2. 拓展題拓展題你能根據(jù)堿基互補配對原則，推導出相關的數(shù)學公你能根據(jù)堿基互補配對原則，推導出相關的數(shù)學公式嗎？推導后，嘗試進一步總結這些公式，從中概式嗎？推導后，嘗試進一步總結這些公式，從中概括出一些規(guī)律。括出一些規(guī)律。A=T G=CA=T G=C A+G=T+CA+G=T+C 也可以寫成以下形式：也可以寫成以下形式： 規(guī)律概括：在規(guī)律概括：在DNADNA雙鏈中，任意兩個不互補堿基之雙鏈中，任意兩個不互補堿基之和和 ，并為堿基總數(shù)的，并為堿基總數(shù)的 。A+GA+G( )=T+GT

13、+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3.在一個標準的雙鏈在一個標準的雙鏈DNA分子當中，分子當中，含有含有35%的腺嘌呤，它所含有的胞的腺嘌呤，它所含有的胞嘧啶應該是多少？嘧啶應該是多少？答：答：15% 4.雙鏈雙鏈DNA分子的一個片段中，含有腺瞟呤分子的一個片段中，含有腺瞟呤200個，個，占堿基總數(shù)的占堿基總數(shù)的20，那么這個片段中含胞嘧啶（，那么這個片段中含胞嘧啶（ ）A.150個個 B.200個個 C.400個個 D.300個個D解析解析: :雙鏈雙鏈DNADNA分

14、子的一個片段中，分子的一個片段中，含有腺嘌呤含有腺嘌呤200 200 個，占堿基總數(shù)的個，占堿基總數(shù)的2020 雙鏈雙鏈DNADNA分子的堿基總數(shù)分子的堿基總數(shù)= 200/20%=1000= 200/20%=1000 A=T=200 A=T=200 G=C=(1000-200 G=C=(1000-2002)/2=300(2)/2=300(個個) )雙鏈雙鏈DNA分子中：分子中：規(guī)律總結：規(guī)律總結：A=T， G=C A+G=T+C =A+C=T+G= 50%任意兩個不互補堿基之和任意兩個不互補堿基之和且各占且各占DNA總堿基數(shù)的總堿基數(shù)的A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2嘌呤數(shù)嘌呤數(shù)

15、=嘧啶數(shù)嘧啶數(shù)雙鏈雙鏈DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中任何一條等于其中任何一條鏈的鏈的A+T/G+C。（。（互補堿基之和互補堿基之和所占比值）所占比值）A+TG+CA 2 +T 2G 2 +C 2A 1 1+T1G 1 1+C1 1=n= n= nA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2在在DNA分子中一條鏈中分子中一條鏈中A+T的和占該的和占該鏈堿基比率等于另一條鏈中鏈堿基比率等于另一條鏈中A+T的和占的和占該鏈堿基比率，還等于雙鏈該鏈堿基比率，還等于雙鏈DNA分子中分子中A+T的和占整個的和占整個DNA分子的堿基比率。分子的堿基比率。A+TA+T+G+CA 2 +T 2 +G

16、 2 +C 2A 2 +T 2=A 1 +T 1 +G 1 +C 1A 1 +T 1=兩條鏈中兩條鏈中A+G/T+C互為倒數(shù)。即互為倒數(shù)。即兩不互補堿基兩不互補堿基之和的比值等于另一互補鏈中這一之和的比值等于另一互補鏈中這一 比值的倒數(shù)比值的倒數(shù).1nA 2+G 2T 2 +C2=T 1 +C 1=nA1+G 1不同生物的不同生物的DNADNA分子中，其互補配對的堿基之和分子中，其互補配對的堿基之和的比值不同，代表了每種生物的比值不同，代表了每種生物DNADNA分子的分子的特異性特異性。 u（A+C）：（：（T+G）=1不能反映種間差異。不能反映種間差異。u（A+T）：（）：（C+G）不同生物一般不同，）不同生物