第2節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)14

1、資料資料1：20世紀(jì)世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：組成年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)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一、一、DNADNA模型建構(gòu)模型建構(gòu)1分子脫氧核苷酸分子脫氧核苷酸 = + + .【模型建構(gòu)模型建構(gòu)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腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸ACT腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核

2、苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸G脫氧核苷酸的種類脫氧核苷酸的種類資料資料1 1：2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：組成年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：組成DNADNA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資料資料2 2：DNADNA是由許多個(gè)脫氧核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈。是由許多個(gè)脫氧核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈?！灸Ｐ徒?gòu)【模型建構(gòu)2】一條脫氧核苷酸鏈一條脫氧核苷酸鏈一、一、DNADNA模型建構(gòu)模型建構(gòu)資料資料1：20世紀(jì)世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：組成年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：組成DNA分子的基本單位是分子的基本單位是 。脫氧核苷酸脫氧核苷酸資料資料2：DNA是由

3、許多個(gè)脫氧核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈。是由許多個(gè)脫氧核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈?！灸Ｐ徒?gòu)【模型建構(gòu)3】DNA雙鏈雙鏈資料資料3：奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究得出：奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究得出：腺嘌呤腺嘌呤(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)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(gòu)模型建構(gòu)資料資料1：20世紀(jì)世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到：組成年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)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資料資料2：DNA是由許多個(gè)脫氧核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈。是由許多個(gè)脫氧核

4、苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈。【模型建構(gòu)【模型建構(gòu)4】DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)資料資料3：奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究得出：奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究得出：腺嘌呤腺嘌呤(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)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)。 資料資料4：1951年，英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供年，英國(guó)科學(xué)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(gòu)模型建構(gòu)一、一、DNA模型建構(gòu)模型建構(gòu)二、二、DNA模型分析模型分析 DNA分子中，外側(cè)由什么連接而成？分子中，外側(cè)

5、由什么連接而成？ 內(nèi)側(cè)是什么？?jī)?nèi)側(cè)是什么？ 兩條鏈之間堿基的連接有什么規(guī)律？?jī)蓷l鏈之間堿基的連接有什么規(guī)律？ 構(gòu)成構(gòu)成DNA的兩條鏈有怎樣的關(guān)系？的兩條鏈有怎樣的關(guān)系？【思考】【思考】1、DNA分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu) DNADNA分子是有分子是有 條鏈組成，條鏈組成，_ 盤旋成盤旋成 結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 交替連接，排列在外側(cè)，交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；構(gòu)成基本骨架； 排列在內(nèi)側(cè)。排列在內(nèi)側(cè)。 堿基通過(guò)堿基通過(guò) 連接成堿基對(duì)，并遵循連接成堿基對(duì)，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磷酸堿基對(duì)堿基對(duì)氫鍵氫鍵堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)2 2二、二、DNA模型分析模型

6、分析2. DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)成成方方式式位置位置雙螺旋雙螺旋外外側(cè)側(cè)雙螺旋雙螺旋內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)堿基對(duì)堿基對(duì)主鏈主鏈( (骨架骨架) )1)1)脫氧核糖脫氧核糖與與磷酸磷酸 交替排列；交替排列；2)2)兩條主鏈兩條主鏈反向平行反向平行; ;3)3)盤繞成盤繞成規(guī)則的雙螺規(guī)則的雙螺旋旋。1)1)主鏈上對(duì)應(yīng)堿基主鏈上對(duì)應(yīng)堿基以以氫鍵氫鍵連結(jié)成對(duì)；連結(jié)成對(duì)；2)2)堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)(A T(A T，G C)G C)4 4n n (n(n代表堿基對(duì)數(shù)代表堿基對(duì)數(shù)) ) 【思考思考】3、DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)多樣性多樣性 在生物體內(nèi)，一個(gè)最短在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNADNA分子

7、也大約有分子也大約有40004000個(gè)個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)有：堿基對(duì)，堿基對(duì)有：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。請(qǐng)。請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算同學(xué)們計(jì)算DNADNA分子有多少種？據(jù)此探究堿基對(duì)數(shù)量分子有多少種？據(jù)此探究堿基對(duì)數(shù)量(n)(n)和堿基對(duì)排列方式的關(guān)系，建立和堿基對(duì)排列方式的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型。4 440004000 種種是導(dǎo)致生物多樣性的根本原因是導(dǎo)致生物多樣性的根本原因 堿基對(duì)排列順序堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNADNA分分子的多樣性，從而能夠子的多樣性，從而能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息儲(chǔ)存大量的遺傳信息。2) 特異性特異性 每個(gè)每個(gè)DNA分子中的堿基對(duì)都有分子

8、中的堿基對(duì)都有特定排列特定排列順序順序，又構(gòu)成了每一個(gè)，又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。分子的特異性。3) 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 DNA分子中的分子中的脫氧核糖脫氧核糖和和磷酸磷酸交替連接的交替連接的方式不變方式不變,兩條鏈之間兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變的方式不變導(dǎo)致生物個(gè)體的特異性導(dǎo)致生物個(gè)體的特異性應(yīng)用：物種鑒定、犯罪偵破等應(yīng)用：物種鑒定、犯罪偵破等. .化學(xué)組化學(xué)組成單位成單位雙雙螺螺旋旋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基本單位基本單位脫氧核苷酸脫氧核苷酸種類種類四種四種主要主要特點(diǎn)特點(diǎn)堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則原則DNADNA分子的多分子的多樣性、特異性樣性、特異性和穩(wěn)定性和穩(wěn)定性由兩條反向平行

9、的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成。旋而成。外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架基本骨架 ，堿基排列在內(nèi)側(cè)。，堿基排列在內(nèi)側(cè)。DNADNA分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。接成堿基對(duì)，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。堿基堿基4 4種、堿基對(duì)種、堿基對(duì)2 2種、排種、排列順序不同列順序不同A A C C G GA TA A C C G GA TT T G G C C T AT T G G C C T ADNA的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建【課堂反饋課堂反饋】1下面

10、是下面是DNA的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說(shuō)出圖中的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說(shuō)出圖中110的名稱。的名稱。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. 脫氧核糖脫氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸8. 堿基對(duì)堿基對(duì)9. 氫鍵氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈片段一條脫氧核苷酸鏈片段2經(jīng)測(cè)定某生物的的遺傳物質(zhì)中嘧啶占經(jīng)測(cè)定某生物的的遺傳物質(zhì)中嘧啶占65%此此生物可能是生物可能是( ) A.噬菌體噬菌體 B.酵母菌酵母菌 C.煙草花葉病毒煙草花葉病毒 D.藍(lán)藻藍(lán)藻3經(jīng)測(cè)定某生物的核酸中嘧啶占經(jīng)測(cè)定某生物的核酸中嘧啶占65%此生物不

11、此生物不可能是可能是( ) A.噬菌體噬菌體 B.酵母菌酵母菌 C.煙草花葉病毒煙草花葉病毒 D.藍(lán)藻藍(lán)藻CA【課堂反饋】【課堂反饋】【課堂反饋課堂反饋】4已知已知1個(gè)個(gè)DNA分子中有分子中有1800個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧啶有啶有1000個(gè)，這個(gè)個(gè)，這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是 ( )A1800個(gè)和個(gè)和800個(gè)個(gè) B1800個(gè)和個(gè)和l800個(gè)個(gè)C3600個(gè)和個(gè)和800個(gè)個(gè) D3600個(gè)和個(gè)和3600個(gè)個(gè)C【課堂反饋】【課堂反饋】5. 拓展題拓展題你能根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推導(dǎo)出相關(guān)的數(shù)學(xué)你能根據(jù)堿基

12、互補(bǔ)配對(duì)原則，推導(dǎo)出相關(guān)的數(shù)學(xué)公式嗎？推導(dǎo)后，嘗試進(jìn)一步總結(jié)這些公式，從公式嗎？推導(dǎo)后，嘗試進(jìn)一步總結(jié)這些公式，從中概括出一些規(guī)律。中概括出一些規(guī)律。 A=T G=C A+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DNA雙鏈中，任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之雙鏈中，任意兩個(gè)不互補(bǔ)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+G( )=50%A+GA+G T+C T+C =( )( )( )=( )( )( )=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半設(shè)設(shè)DNA一條鏈為一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。

13、根據(jù)堿鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。則在則在DNA雙鏈中：雙鏈中： A = T ， G = C可引申為：可引申為：嘌呤嘌呤堿基總數(shù)堿基總數(shù)等于嘧啶等于嘧啶堿基總數(shù)堿基總數(shù) A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2GG1 1C C2 2C C1 1GG2 2DNADNA雙雙鏈鏈雙鏈雙鏈DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中任何等于其中任何一條鏈的一條鏈的A+T/G+C。即。即互補(bǔ)堿基之和的比相互補(bǔ)堿基之和的比相等。等。A+TA+TG

14、+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2GG2 2 +C +C2 2= = =例題例題1 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，GG占占23%23%，求，求A A占多占多少？少？解析：解析：因?yàn)橐驗(yàn)镈NADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，。所以，A=50%23%=27A=50%23%=27%A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2GG1 1C C2 2C C1 1GG2 2DNADNA雙雙鏈鏈 雙鏈雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中A+G/T+C互為倒數(shù)。即互為倒數(shù)。即兩條互補(bǔ)鏈中不

15、互補(bǔ)的兩條互補(bǔ)鏈中不互補(bǔ)的兩種堿基之和的比互為倒數(shù)。兩種堿基之和的比互為倒數(shù)。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1 = a= aT T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2 = 1/a = 1/aA A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2= = 例例2、在、在DNA的一個(gè)單鏈中的一個(gè)單鏈中, A+G/T+C=0.4，上述比例在其，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別分子中分別是多少？是多少？2.5 ， 1 A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2GG1 1C C2 2C C1 1GG2

16、 2DNADNA雙雙鏈鏈雙鏈雙鏈DNA分子中，分子中，A+T占整個(gè)占整個(gè)DNA分子分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中A+T占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈一條鏈A+T是整個(gè)是整個(gè)DNA分子分子A+T的一半。的一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2= =A A1 1 +T +T1 1（A+TA+T）1 12 2=

17、= =A A2 2 +T+T2 2（G+CG+C）1 12 2G G1 1 +C +C1 1GG2 2 +C +C2 2= = =A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2GG1 1C C2 2C C1 1GG2 2DNADNA雙雙鏈鏈例例3.某雙鏈某雙鏈DNA分子中，分子中，A與與T之和占整個(gè)之和占整個(gè)DNA堿基堿基總數(shù)的總數(shù)的54%，其中一條鏈上，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量_。24%24%AT=54% G+C=46% 例例4.某某DNA分子中分子中A+T占整個(gè)占整個(gè)DNA分子

18、堿基總數(shù)的分子堿基總數(shù)的34%,其中一條鏈上的其中一條鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的占該鏈堿基總數(shù)的28%,那么那么,對(duì)應(yīng)的另對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的一條互補(bǔ)鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的比例占該鏈堿基總數(shù)的比例=_.38%整個(gè)整個(gè)DNA分子中，分子中，A (T、G、C) 的占總堿基的比例等于兩條鏈中的占總堿基的比例等于兩條鏈中 A (T、G、C)占各鏈中堿基比例占各鏈中堿基比例的平均數(shù)。的平均數(shù)。A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2GG1 1C C2 2C C1 1GG2 2DNADNA雙雙鏈鏈例題例題5 5、在含有四種堿基的、在含有四種堿基的DNADNA區(qū)段中，有腺嘌呤區(qū)段中，有腺嘌呤a a

19、個(gè)，個(gè)，占該區(qū)段全部堿基的比例為占該區(qū)段全部堿基的比例為b b，則，則 （ ) ) b0.5 B. b0.5b0.5 B. b0.5A.A. C. C. 胞嘧啶為胞嘧啶為a(1/2ba(1/2b1) D. 1) D. 胞嘧啶為胞嘧啶為b(1/2b(1/2a)a)C例題例題6 6、分析一個(gè)、分析一個(gè)DNADNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)30%30%的脫氧核苷酸含的脫氧核苷酸含有有A A，由此可知，該分子中一條鏈上，由此可知，該分子中一條鏈上G G含量的最大值可含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的多少？占此鏈堿基總數(shù)的多少？40%1、某雙鏈、某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥嘌呤占分子的堿基中，鳥嘌呤占30%，

20、則胸腺嘧啶為則胸腺嘧啶為_.2、一個(gè)、一個(gè)DNA分子的堿基中，腺嘌呤占分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在，那么在含有含有100個(gè)堿基對(duì)的個(gè)堿基對(duì)的DNA分子中，胞嘧啶應(yīng)是分子中，胞嘧啶應(yīng)是_.20% 60個(gè)個(gè)4DNA組成分析表明：下列的相關(guān)比值，其中組成分析表明：下列的相關(guān)比值，其中一個(gè)最可變的是一個(gè)最可變的是 ( ) AA/T BG/C C(A+T)/(G+C) D(A+C)/(T+C)C3. 構(gòu)成煙草、煙草花葉病毒的含構(gòu)成煙草、煙草花葉病毒的含N堿基、核苷酸堿基、核苷酸的種類分別是的種類分別是( ) A. 4、4和和4、4 B. 5、8和和4、4 C. 4、8和和4、8 D. 5、8和和5、8B5120個(gè)堿基組成的個(gè)堿基組成的DNA分子片段分子片段,可因堿基對(duì)組可因堿基對(duì)組成和序列的不同而攜帶不同的遺傳信息成和序列的不同而攜帶不同的遺傳信息,其種類其種類最多可達(dá)最多可達(dá)_種。種。 6DNA分子的一條單鏈中，分子的一條單鏈中，A=20%，T=22%，則整個(gè)則整個(gè)DNA分子中分子中G= _.29%4 607 .假設(shè)一個(gè)假設(shè)一個(gè)DNA分子片段中含堿基分子片段中含堿基C共共312個(gè)個(gè),占全占全部堿基的部堿基的26%,則此則此DNA片段中堿基片段中堿基A占的百分比占的百分比和數(shù)目分別是和數(shù)目分別是( ) A. 26% 312個(gè)個(gè) B. 24% 28