DNA分子的結構教學

1、 含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖問題：問題：DNA中含氮的堿基中含氮的堿基有幾種？有幾種？答：四種答：四種（1 1）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）（2 2）鳥嘌呤（鳥嘌呤（G G）（3 3）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）（4 4）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T） DNADNA的組成元素的組成元素： C、H、O、N、P DNADNA的的基本單位基本單位： 脫氧（核糖）核苷酸脫氧（核糖）核苷酸、DNADNA的化學組的化學組成成AGCT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脫氧核苷酸的種類模型建構模型建構制作制

2、作DNA雙螺旋雙螺旋結構模型結構模型DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)是雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)是20世紀世紀生物學的最偉大發(fā)現(xiàn)。生物學的最偉大發(fā)現(xiàn)。遺傳學的發(fā)展史遺傳學的發(fā)展史 DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構模型的構建資料資料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分分子的基本單位是子的基本單位是 。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一、一、DNADNA模型建構模型建構1分子脫氧核苷酸分子脫氧核苷酸 = + + .【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

3、核糖核糖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1：20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是由是由許多個許多個脫氧核苷酸連接而成的脫氧核苷酸連接而成的長鏈長鏈?！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分分子的基本單位是

4、子的基本單位是 。脫氧核苷酸脫氧核苷酸資料資料2：DNA是由是由許多個許多個脫氧核苷酸連接而成的脫氧核苷酸連接而成的長鏈長鏈。資料資料3：1951年，英國科學家威爾金斯和富蘭克林提年，英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供了供了DNA的的X射線衍射圖譜射線衍射圖譜,推算出推算出DNA呈呈螺旋結構螺旋結構。一、一、DNADNA模型建構模型建構資料資料4：奧地利著名生物化學家查哥夫研究得出：腺奧地利著名生物化學家查哥夫研究得出：腺嘌呤（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)。

5、 Company L 英國物理化學家富蘭克林和英國物理化學家富蘭克林和同事生物物理學家威爾金斯在同事生物物理學家威爾金斯在1951年率先采用年率先采用X射線衍射技術拍射線衍射技術拍攝到攝到D晶體照片晶體照片（英，（英，R.E.Franklin, 19201958）Company LDNA分子呈分子呈螺旋結構螺旋結構沃森沃森 Watson, James Dewey (1928-?) 美國生物學家美國生物學家克里克克里克 Crick, Francis Harry Compton (1916-2004),英英國生物物理學家國生物物理學家DNA分子呈分子呈雙雙螺旋結構螺旋結構沃森、克里沃森、克里克和英

6、國物克和英國物理學家威爾理學家威爾金斯因發(fā)現(xiàn)金斯因發(fā)現(xiàn)生命的雙螺生命的雙螺旋而榮獲旋而榮獲19621962年諾貝年諾貝爾醫(yī)學生理爾醫(yī)學生理學獎。學獎。相關鏈接相關鏈接左一：威爾金斯左一：威爾金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森Company L答：答：DNA通過通過堿基對的排列順序堿基對的排列順序 （即為脫氧核苷酸的排列順序）（即為脫氧核苷酸的排列順序） 儲存大量的遺傳信息儲存大量的遺傳信息思考題：思考題：DNA是遺傳物質，儲存著大是遺傳物質，儲存著大量的遺傳信息，那么量的遺傳信息，那么DNA是通過什么儲是通過什么儲存大量的遺傳信息？存大量的遺傳信息？DNADNA分子的結構分子

7、的結構小結小結化學組成：化學組成：基本組成單位：四種脫氧核苷酸基本組成單位：四種脫氧核苷酸一分子含氮堿基一分子含氮堿基一分子脫氧核糖一分子脫氧核糖一分子磷酸一分子磷酸空間結構空間結構規(guī)則的雙螺旋結構規(guī)則的雙螺旋結構兩條脫氧核苷酸長鏈兩條脫氧核苷酸長鏈堿基對堿基對氫鍵氫鍵堿基互補配對原則堿基互補配對原則分子結構的多樣性和特異性分子結構的多樣性和特異性Company L規(guī)律一：在規(guī)律一：在DNADNA雙鏈中雙鏈中 A = T A = T ， G = C G = C A+G+T+C=1( A+G+T+C=1(總數(shù)）總數(shù)）DNA單單鏈中，鏈中，互補互補堿基的數(shù)量堿基的數(shù)量不一定相等不一定相等（A T、

8、C G） A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA雙鏈雙鏈三、堿基互補配對原則的應用三、堿基互補配對原則的應用規(guī)律二:DNA分子的兩條單鏈中, A1=T2 , T1=A2 , C1=G2 , G1=C2Company Lv例：某DNA分子，共有堿基2000個，其中A有400個，則T有（ ）個，C和G各有（ ）個 400600 延伸：延伸：AG=TC = AC=TG不互補的堿基之和為總數(shù)的不互補的堿基之和為總數(shù)的50%50%規(guī)律三規(guī)律三. DNA分子一條鏈中的不互分子一條鏈中的不互補堿基對的堿基之和的比值是另補堿基對的

9、堿基之和的比值是另一條互補鏈中該比值的倒數(shù)。一條互補鏈中該比值的倒數(shù)。 若（若（A1+ C1）/（G1+ T1） =a則則（A2+ C2）/（G2+ T2） = 1/a規(guī)律四：規(guī)律四：雙雙鏈鏈DNADNA分子分子不互補不互補堿基對的堿基對的堿基之堿基之和和的的比值比值為為1 1，即嘌呤堿基總數(shù)，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。等于嘧啶堿基總數(shù)。 （A+CA+C）/ /（T+GT+G）=1 =1 即即 A+C = T+G A+C = T+G （A+GA+G）/ /（T+CT+C）=1 =1 即即 A+G = T+C A+G = T+CA A 1 1T T 2 2C C1 1GG2 2GG 1 1

10、C C 2 2T T 1 1A A2 2DNADNA雙鏈雙鏈規(guī)律五：規(guī)律五： DNA DNA分子其中分子其中一條一條鏈中的鏈中的互補互補堿基對的堿基之堿基對的堿基之和和的的比值比值與與另一條另一條互補互補鏈中以及鏈中以及雙鏈雙鏈DNADNA中該比值中該比值相等相等。 若（若（A A1 1+ T+ T1 1）/ /（G G1 1+ C+ C1 1）= a= a 則（則（A A2 2+ T+ T2 2）/ /（G G2 2 + C + C2 2）= a= a （A+ TA+ T）/ /（G + CG + C）= a= a A A 1 1T T 2 2T T1 1A A2 2GG 1 1C C 2

11、2C C 1 1GG2 2DNADNA雙鏈雙鏈討論：討論：作為遺傳物質，應該儲存大量的遺傳信息。作為遺傳物質，應該儲存大量的遺傳信息。DNA只有只有4種脫氧核苷酸，它如何能夠儲存種脫氧核苷酸，它如何能夠儲存足夠量的遺傳信息？足夠量的遺傳信息？堿基對的排列順序堿基對的排列順序千變萬化千變萬化堿基對排列方式和堿基對數(shù)量（堿基對排列方式和堿基對數(shù)量（n）的關系：）的關系：堿基對排列方式堿基對排列方式 = 4n (n代表堿基對數(shù)代表堿基對數(shù)) 1 . 1 . 在一標準的雙鏈在一標準的雙鏈DNADNA分子中，分子中，含含35%35%的腺嘌呤，則它所含有的胞嘧的腺嘌呤，則它所含有的胞嘧啶應是多少？啶應是多

12、少？答：答：15%練習練習2：下列不是：下列不是DNA結構特征的是（結構特征的是（ ）A、DNA雙鏈極性反向平行雙鏈極性反向平行B、堿基按嘌呤與嘧啶，嘧啶與嘌呤互補配對、堿基按嘌呤與嘧啶，嘧啶與嘌呤互補配對C、DNA分子排列中，兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸分子排列中，兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸排列千變萬化排列千變萬化D、DNA螺旋沿中心軸旋移螺旋沿中心軸旋移3.DNA3.DNA的一條單鏈中的一條單鏈中A AT/GT/GC C0.40.4，上述比例，上述比例在其互補單鏈和整個在其互補單鏈和整個DNADNA分子分子中分別是（中分別是（） A A、0.40.4和和0.60.6 B B、2.52.5和和

13、1 1 C C、0.40.4和和0.40.4D D、0.60.6和和1 1C4.DNA4.DNA的一條單鏈中的一條單鏈中A AC/GC/GT T0.40.4，上述比例，上述比例在其補單鏈和整個在其補單鏈和整個DNADNA分子分子中分別是（中分別是（） A A、0.40.4和和0.60.6 B B、2.52.5和和1 1 C C、0.40.4和和0.40.4D D、0.60.6和和1 1B5 5：構成：構成DNADNA的堿基有四種，下列哪種的堿基有四種，下列哪種比例因生物的種類不同而不同比例因生物的種類不同而不同 A A、（、（A+GA+G）/ /（T+CT+C） B B、（、（A+CA+C）/

14、 /（T+GT+G） C C、（、（A+TA+T）/ /（G+CG+C） D D 、 A/T A/T A/TA/T 【課堂反饋課堂反饋】1 1下面是下面是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的的名稱。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. 堿基對堿基對9. 氫鍵氫鍵10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段一條脫氧核苷酸鏈的片段2 2已知已知1 1個個DNADNA分子中有分子中有40004000個堿基對，其中

15、胞嘧啶個堿基對，其中胞嘧啶有有22002200個，這個個，這個DNADNA分子中應含有的脫氧核苷酸的分子中應含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是 （ ）A A40004000個和個和900900個個 B B40004000個和個和l800l800個個C C80008000個和個和18001800個個D D80008000個和個和36003600個個C【課堂反饋】【課堂反饋】3. 3. 拓展題拓展題你能根據堿基互補配對原則，推導出相關的數(shù)學你能根據堿基互補配對原則，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，從公式嗎？推導后，嘗試進一步總結這些公式，從中概括