DNA是主要的遗传物质DNA分子的结构学习教案

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1、会计学1DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质DNA分子分子(fnz)的的结构结构第一页，共70页。孟德尔通过孟德尔通过豌豆实验证豌豆实验证明明(zhngmng)了生物的了生物的性状是由遗性状是由遗传因子控制。传因子控制。染色体在遗染色体在遗传传(ychun)上的连续性上的连续性和稳定。和稳定。摩尔根通过摩尔根通过果蝇果蝇(u yn)实验证实验证明基因位于明基因位于染色体上。染色体上。科学家发现染色科学家发现染色体主要组成成分：体主要组成成分：DNA和和蛋白质蛋白质回顾所学知识，由已知引入未知回顾所学知识，由已知引入未知第1页/共69页第二页，共70页。n DNAn染色体染色体n 蛋白质蛋白质

2、第2页/共69页第三页，共70页。DNA 蛋白质蛋白质RNA（一）染色体的化学（一）染色体的化学(huxu)组成组成 染色体染色体 组蛋白组蛋白非组蛋白非组蛋白 蛋白质含量蛋白质含量(hnling)约为约为DNA的二倍的二倍, RNA含量含量(hnling)很少很少,还还不到不到DNA量的量的10% 蛋白质和蛋白质和DNA， 谁是遗传物质谁是遗传物质?第3页/共69页第四页，共70页。DNA的分布的分布(fnb)（二）（二）DNA是遗传物质的间接是遗传物质的间接(jin ji)证据证据主要在细胞核中主要在细胞核中细胞质内细胞质内染染色色体体第4页/共69页第五页，共70页。的化学物质都可引起突

3、变。的化学物质都可引起突变。第5页/共69页第六页，共70页。（三）（三）DNA是遗传物质的直接是遗传物质的直接(zhji)证证据据第6页/共69页第七页，共70页。二：遗传物质确定二：遗传物质确定(qudng)的过程的过程实验者、材料、过程、原理、操作方法、现实验者、材料、过程、原理、操作方法、现象象(xinxing)、结论、结论共有三个经典的实验：共有三个经典的实验：P43-451、肺炎双球菌转化、肺炎双球菌转化(zhunhu)实验（格里菲斯实验（格里菲斯体内转化体内转化(zhunhu)实验艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化(zhunhu)实验）实验）2、赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌试验

4、、赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌试验3、烟草花叶病毒侵染烟草的实验。、烟草花叶病毒侵染烟草的实验。每个实验必须把握以下内容：每个实验必须把握以下内容：第7页/共69页第八页，共70页。19281928年，英国科学家格里菲思，用肺炎双球菌在小鼠身年，英国科学家格里菲思，用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化上进行转化(zhunhu)(zhunhu)实验。当时，他用了两种类型的实验。当时，他用了两种类型的肺炎双球菌。一种是肺炎双球菌。一种是R R型，它的菌落粗糙，菌体无多糖的型，它的菌落粗糙，菌体无多糖的荚膜，是无毒的球形菌；另一种是荚膜，是无毒的球形菌；另一种是S S型，它的菌落光滑，型，它的菌落光滑，菌

5、体有多糖类的荚膜，是有毒性的球形菌，可以使人患菌体有多糖类的荚膜，是有毒性的球形菌，可以使人患肺炎或小鼠患败血症。肺炎或小鼠患败血症。R型菌型菌（粗糙（粗糙(cco)、无、无毒性）毒性）S型菌型菌（光滑（光滑(gung hu)、有毒性）、有毒性）实验一实验一 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验P43R R型菌（无毒，无荚膜）型菌（无毒，无荚膜）S S型菌（有毒，有荚膜）型菌（有毒，有荚膜）第8页/共69页第九页，共70页。S型菌落型菌落(jnlu)R型菌落型菌落(jnlu)nS型：型：smooth 菌落表面光滑，不被免疫系统识别，有多糖荚膜，使人患肺炎或小鼠得败血症，有毒性菌落表面光滑，

6、不被免疫系统识别，有多糖荚膜，使人患肺炎或小鼠得败血症，有毒性(d xn)。nR型：型：rough 菌落表面粗糙，被免疫系统识别，没有荚膜，无毒性菌落表面粗糙，被免疫系统识别，没有荚膜，无毒性(d xn)。肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验第9页/共69页第十页，共70页。2.2.将有毒性将有毒性S S型活细菌注射型活细菌注射(zhsh)(zhsh)到小鼠体内，患败血症死亡。到小鼠体内，患败血症死亡。3.3.将将加热杀死后的加热杀死后的S S型细菌型细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。4.4.将将无毒性无毒性R R型活细菌与加热杀死后的型活细菌与加热杀死后的S S型细菌混

7、合型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。？格里菲斯：格里菲斯：第10页/共69页第十一页，共70页。实验结论：在加热杀死的实验结论：在加热杀死的S S菌中存在菌中存在“转化转化因子因子(ynz)”(ynz)”，无毒性的，无毒性的R R型活细菌在与被型活细菌在与被加热杀死的加热杀死的S S型细菌混合后使型细菌混合后使R R型细菌转化为型细菌转化为有毒性的有毒性的S S型细菌；并且这种转化的是可以型细菌；并且这种转化的是可以遗传的。遗传的。为什么第四组实验为什么第四组实验(shyn)(shyn)会导致小鼠死会导致小鼠死亡？亡？小鼠死亡小鼠死亡S型加热型

8、加热R型活菌型活菌混合混合第11页/共69页第十二页，共70页。为什么无毒性的为什么无毒性的R型活细菌能够转化成有毒型活细菌能够转化成有毒性的性的S型活细菌呢？型活细菌呢？ 格里菲斯认为：格里菲斯认为： 已经被加热已经被加热(ji r)杀死的杀死的S型细菌中，必型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活物质然含有某种促成这一转化的活物质“转化因子转化因子”。但他不知道转化因子是什么。但他不知道转化因子是什么物质。物质。 1944年美国科学家艾弗里等人通过实验(shyn)弄清了转化因子是DNA。第12页/共69页第十三页，共70页。肺炎双球菌内有肺炎双球菌内有DNADNA、蛋白质、多糖、蛋白质、多糖

9、(du tn)(du tn)等化学成分，到底哪种成分是转化因子呢？等化学成分，到底哪种成分是转化因子呢？可以可以遗传遗传的的格里菲斯：格里菲斯：转化因子实际上就是转化因子实际上就是S S菌体内控制荚膜产生的基因！菌体内控制荚膜产生的基因！S S菌被加热杀死，是因为菌被加热杀死，是因为S S菌的蛋白质变性失活；但其中菌的蛋白质变性失活；但其中 DNADNA加热过程中双螺旋解开，氢键被打开，温度降低后，加热过程中双螺旋解开，氢键被打开，温度降低后，其结构恢复。其结构恢复。热稳定性热稳定性DNAProDNAPro 第13页/共69页第十四页，共70页。任务任务(rn (rn wu)3wu)3想一想：

10、如何设计实验判断想一想：如何设计实验判断(pndun)(pndun)是是DNADNA、蛋白、蛋白质还是多糖是遗传物质？质还是多糖是遗传物质？【实验一、肺炎【实验一、肺炎(fiyn)双双球菌球菌的转化（体外）实验】的转化（体外）实验】必须坚持的设计原则也是该实验的成必须坚持的设计原则也是该实验的成功之处：单因子变量原则功之处：单因子变量原则单因子变量原则：将单因子变量原则：将S S型细菌型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和中的多糖、蛋白质、脂类和DNADNA等分离提取出来，分别与等分离提取出来，分别与R R型活细菌型活细菌进行混合，单独观察它们的作用。进行混合，单独观察它们的作用。实验者：实验者：艾弗

11、里艾弗里在格里菲斯实在格里菲斯实验基础上完成验基础上完成第14页/共69页第十五页，共70页。（1）体内）体内(t ni)转转化化（2）体外转化）体外转化(zhunhu)肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验是转化因子是转化因子S型活细菌型活细菌(xjn)多多糖糖脂脂类类蛋白蛋白质质RNADNADNA酶处酶处理后的理后的DNA 分分 别别 与与 R 型型 活活 细细 菌菌 混混 合合 培培 养养RRRRRS无毒性型菌加热杀死后的型菌无毒性型菌加热杀死后的型菌注射注射小白鼠死亡小白鼠死亡结论：结论：DNA才是遗传才是遗传物质物质(转化因子转化因子)。DNA纯度纯度越高，转越高，转化越有效。化越

12、有效。第15页/共69页第十六页，共70页。(3)(3)实验结果实验结果(ji gu)(ji gu)是是 (4)(4)实验结论是实验结论是 只有只有DNA与与R型活细菌进行混合型活细菌进行混合(hnh)，才能使，才能使R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌型细菌(1)(1)该实验该实验(shyn)(shyn)的设计思路是的设计思路是(2)(2)实验实验(shyn)(shyn)中的实验中的实验(shyn)(shyn)组以及对照组是组以及对照组是单因子变量原则：将单因子变量原则：将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等分离提取出来，分别与等分离提取出来，分别与R型细菌进

13、行混合，单独观察它们的作用。型细菌进行混合，单独观察它们的作用。实验组：实验组：DNA与与R活菌单独培养。其它都是对照组。用活菌单独培养。其它都是对照组。用DNA酶破坏了酶破坏了DNA的结构，然后去实验，看它是否能完成转化作用也是对照。的结构，然后去实验，看它是否能完成转化作用也是对照。转化因子是转化因子是DNA；DNA是遗传物质；蛋白质多糖是遗传物质；蛋白质多糖DNA水解产物等不是遗传物质。水解产物等不是遗传物质。 转化转化是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNADNA或或RNARNA）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。而表

14、现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。第16页/共69页第十七页，共70页。赫尔赫尔(h r)(h r)希希蔡斯蔡斯同位素示踪法同位素示踪法【实验二、实验二、T T2 2噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验】第17页/共69页第十八页，共70页。噬菌体的模式图噬菌体的模式图资料一：资料一：在在T2T2噬菌体的化学组分中，噬菌体的化学组分中，60%60%是蛋白质，是蛋白质，40%40%是是DNADNA。对蛋白质和对蛋白质和DNADNA的进一步的进一步分析表明：分析表明：S S仅存在仅存在(cnzi)(cnzi)于蛋白质分子中，于蛋白质分子中，99%99%的的P P都存在都存在(cnzi)(

15、cnzi)于于DNADNA分子中。分子中。 同位素示踪法同位素示踪法病毒必须寄生于活细胞病毒必须寄生于活细胞(xbo)(xbo)才能生存！才能生存！实验(shyn)三噬菌体侵染细菌的实验(shyn)P44第18页/共69页第十九页，共70页。T2噬菌体侵染噬菌体侵染(qn rn)大肠杆菌的实验大肠杆菌的实验P45第19页/共69页第二十页，共70页。噬菌体只有噬菌体只有DNADNA进入细菌，却能释放出子代噬菌体。所以噬菌体的进入细菌，却能释放出子代噬菌体。所以噬菌体的DNADNA复制以及蛋白质外壳的合成都是在细菌体内利用细菌的场所和原料复制以及蛋白质外壳的合成都是在细菌体内利用细菌的场所和原料

16、(yunlio)(yunlio)合成进而组装的。合成进而组装的。本实验本实验(shyn)(shyn)最能说明最能说明DNADNA是遗传物质的是遗传物质的2 2个步骤是：个步骤是：2和和6第20页/共69页第二十一页，共70页。蛋白质的组成蛋白质的组成(z chn)(z chn)元素：元素：DNADNA的组成的组成(z chn)(z chn)元素：元素：C、H、O、N、SC、H、O、N 、P 第21页/共69页第二十二页，共70页。噬菌体的噬菌体的蛋白质蛋白质噬菌体的噬菌体的DNADNA子代中成子代中成分的来源分的来源由谁来由谁来指导合指导合成成所用材料所用材料新合成的新合成的部位及方部位及方式

17、式在子在子代噬代噬菌体菌体中是中是否保否保留留是否是否进入进入宿主宿主细胞细胞元素组元素组成成成分成分噬菌体在细胞内复制自己的噬菌体在细胞内复制自己的DNADNA，模板是自己的，酶，模板是自己的，酶和原材料都是宿主和原材料都是宿主(szh)(szh)细菌的，噬菌体在细胞内细菌的，噬菌体在细胞内合成自己的蛋白质外壳，模板是自己的，酶和原材料合成自己的蛋白质外壳，模板是自己的，酶和原材料还是宿主还是宿主(szh)(szh)细菌的。细菌的。宿主细胞宿主细胞(xbo)中成中成分分噬菌体噬菌体的的DNA转录转录(zhun l)mRNA宿主细胞内的宿主细胞内的CHONS宿主细胞的核宿主细胞的核糖体上进行翻

18、糖体上进行翻译译不保留不保留不进不进CHONS亲代噬菌体的亲代噬菌体的DNA和宿和宿主细胞中成主细胞中成分分噬菌体的噬菌体的DNA宿主细胞内宿主细胞内的的CHONP宿主细胞内进宿主细胞内进行行DNA的复的复制制保留保留进进CHONP第22页/共69页第二十三页，共70页。实验实验(shyn)过程过程及结果：及结果：无无35S标标记蛋白质记蛋白质有有32P标标记记DNA外壳蛋白外壳蛋白质无质无35SDNA有有32P标记标记DNA分分子具有子具有连续性，连续性，是遗传是遗传物质物质第23页/共69页第二十四页，共70页。首先用含放射性同位素（如首先用含放射性同位素（如32P32P）的培养基培养）的

19、培养基培养 ，然后再用，然后再用上述细菌培养上述细菌培养，就可得到，就可得到(d do)(d do)含放射性元素含放射性元素（如（如DNADNA分子中含分子中含32P32P）的）的T2T2噬菌体。噬菌体。 思考思考1 :制备制备(zhbi)含放射性同含放射性同位素位素T2噬菌体的方法：噬菌体的方法：细菌细菌(xjn)噬菌体噬菌体首先用含放射性同位素（如首先用含放射性同位素（如3535S S）的培养基培养）的培养基培养 ，然后再，然后再用上述细菌培养用上述细菌培养，就可得到含放射性元素（如蛋，就可得到含放射性元素（如蛋白质外壳中含白质外壳中含3535S S）的）的T T2 2噬菌体。噬菌体。 细

20、菌细菌噬菌体噬菌体如何制备如何制备32P标记的标记的噬菌体？噬菌体？如何制备如何制备35S标记的标记的噬菌体噬菌体?32P标记的标记的噬菌体噬菌体DNA位置：位置：35S标记的标记的噬菌体蛋白质噬菌体蛋白质位置：位置：第24页/共69页第二十五页，共70页。思考：思考： 35S 35S和和32P32P分别标记了噬菌体什么分别标记了噬菌体什么(shn me)(shn me)物物质？为什么质？为什么(shn me)(shn me)？用？用15N15N、14C14C、3H3H、18O18O是否是否可以？为什么可以？为什么(shn me)(shn me)？ 能否用能否用32P32P和和35S35S标记

21、同一个噬菌体来进行实验？标记同一个噬菌体来进行实验？分别分别(fnbi)标记！标记！思考思考(sko)2：第25页/共69页第二十六页，共70页。用用35S35S标记标记(bioj)(bioj)噬菌体后侵染细菌噬菌体后侵染细菌35S35S标记标记(bioj)(bioj)噬菌体噬菌体+ +细菌细菌(xj(xjn)n)搅拌搅拌离心离心上清液：噬菌上清液：噬菌体外壳，放射体外壳，放射性性高高沉淀物：细菌沉淀物：细菌 放射性低放射性低细菌内无放射性细菌内无放射性32S使细菌与噬菌体外使细菌与噬菌体外壳分开壳分开为什么？为什么？因为被因为被35S标记的标记的噬菌体噬菌体蛋白质外壳不进入细菌内。在上清液。

22、蛋白质外壳不进入细菌内。在上清液。沉淀物中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？沉淀物中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？搅拌离心不充分。搅拌离心不充分。时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；又要保证子代噬菌体未释放。又要保证子代噬菌体未释放。第26页/共69页第二十七页，共70页。细菌细菌(xjn)内内有放射性有放射性32P32P标记标记(bioj)(bioj)噬噬菌体菌体+ +细菌细菌搅拌搅拌离心离心上：噬菌体上：噬菌体 放射放射性低性低沉淀：细菌沉淀：细菌 高高因为被因为被32P标记的标记的噬菌体噬菌体DNA进入细菌内。不在上清液

23、。进入细菌内。不在上清液。上清液中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？上清液中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？因为被因为被32P标记的标记的噬菌体噬菌体可能还没有完成侵染过程，或者子代噬菌体已可能还没有完成侵染过程，或者子代噬菌体已经释放，经离心到了上清液中显示放射性。经释放，经离心到了上清液中显示放射性。为什么？为什么？时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；又要保证子代噬菌体未释放。又要保证子代噬菌体未释放。第27页/共69页第二十八页，共70页。亲代亲代噬菌体噬菌体寄主寄主细胞内细胞内子代子代噬菌体噬菌体3232P P标记标记D

24、NADNA有有3232P P标记标记DNADNADNADNA有有3232P P标记标记3535S S标记蛋白质标记蛋白质 无无3535S S标记蛋白质标记蛋白质 外壳蛋白质外壳蛋白质无无3535S S结论：结论：DNADNA分子分子(fnz)(fnz)在亲子代之间具有连在亲子代之间具有连续性，是遗传物质。续性，是遗传物质。不能证明蛋白质不是遗传物质。不能证明蛋白质不是遗传物质。第28页/共69页第二十九页，共70页。DNADNA是唯一是唯一(wi y)(wi y)的遗传的遗传物质吗？物质吗？第29页/共69页第三十页，共70页。RNA（核糖核酸（核糖核酸(h tn h sun)） 有些病毒（如

25、烟有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含草花叶病毒），它们不含有有DNA, 只含有只含有RNA。 在在这种情况下，这种情况下，RNA就起着就起着遗传物质的作用。遗传物质的作用。 DNA主要的遗传主要的遗传物质物质 目前，已有充分目前，已有充分的科学研究资料证明的科学研究资料证明(zhngmng)，绝大多，绝大多数生物都是以数生物都是以DNA作作为遗传物质的。为遗传物质的。例：病毒的遗传物质是（例：病毒的遗传物质是（ ） 人的遗传物质是（人的遗传物质是（ ）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNAD A第30页/共69页第三十一页，共70页。是烟草是烟草(ynco)(yn

26、co)花叶病毒花叶病毒 遗传遗传物质物质RNRNA A【实验【实验(shyn)三、烟草花叶病毒感染三、烟草花叶病毒感染实验实验(shyn)】第31页/共69页第三十二页，共70页。烟草花叶病毒不含烟草花叶病毒不含DNA，只有，只有RNA和蛋和蛋白质，如何白质，如何(rh)确定其遗传物质是什么？确定其遗传物质是什么？烟草烟草(ynco)花叶病毒的遗传物质花叶病毒的遗传物质是是RNA思路思路: :烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的RNARNA和蛋白质区分和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而作用，从而(cng r)(cng r)判断谁才是遗传物判断谁才

27、是遗传物质质仅仅RNARNA能使烟草产生原样病斑能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑RNARNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑和蛋白质都能使烟草产生原样病斑若出现结果则仅若出现结果则仅RNARNA是遗传物质；是遗传物质； 若出现结果则仅蛋白质是遗传物质；若出现结果则仅蛋白质是遗传物质； 若出现结果则若出现结果则RNARNA和蛋白质都是遗传物质和蛋白质都是遗传物质课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？RNA是遗传物质是遗传物质第32页/共69页第三十三页，共70页。. .比较比较(bjio)(bjio)核酸与遗传物

28、核酸与遗传物质质核酸核酸遗传物质遗传物质原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞噬菌体噬菌体烟草花叶病毒烟草花叶病毒由此可知：由此可知：具有细胞结构的生物具有细胞结构的生物(shngw)(shngw)，核酸是，核酸是_ _ _，遗，遗传物质是传物质是_ _ _；不具有细胞结构的生物；不具有细胞结构的生物(shngw)(shngw)，核酸是，核酸是_ _ _ _ _，遗传物质是，遗传物质是_ _ _。自然界中绝大多数生物自然界中绝大多数生物(shngw)(shngw)具有细胞结构，具有细胞结构，DNADNA是主要是主要遗传物质。遗传物质。DNADNA和和RNARNADNADNADNADNA和和RNARN

29、ADNADNADNADNADNADNARNARNARNARNADNADNA和和RNARNADNADNADNADNA或或RNARNADNADNA或或RNARNA第33页/共69页第三十四页，共70页。课堂课堂(ktng)小结小结第34页/共69页第三十五页，共70页。知识知识(zh shi)(zh shi)回顾总结回顾总结归纳归纳(gun)(gun)总结总结 1.1.列表列表(li bio)(li bio)比较比较DNADNA是主要的遗传物质的实验证据是主要的遗传物质的实验证据肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验烟草花叶病毒侵烟草花叶病毒侵染烟草实验染烟草实验

30、实验实验原理原理从从S S型活细菌中提取的型活细菌中提取的DNADNA、蛋白质和多糖，、蛋白质和多糖，分别与分别与R R型活细菌培养型活细菌培养液混合培养液混合培养用同位素用同位素3232P P标记标记DNADNA，3535S S标记蛋白质，来证明只有标记蛋白质，来证明只有噬菌体的噬菌体的DNADNA进入细菌体内，进入细菌体内，完成遗传作用完成遗传作用从烟草花叶病毒从烟草花叶病毒中提取中提取RNARNA和蛋和蛋白质，分别感染白质，分别感染烟草烟草实验实验结果结果只有加入只有加入DNADNA，才能使，才能使R R型活细菌转化为型活细菌转化为S S型活型活细菌，用细菌，用DNADNA酶处理的酶处理

31、的DNADNA失去转化作用失去转化作用带有同位素带有同位素32P32P的的DNADNA进入进入细菌内完成遗传作用细菌内完成遗传作用只有只有RNARNA才能感才能感染烟草染烟草实验实验结论结论DNADNA是遗传物质是遗传物质, ,蛋白质蛋白质等物质不是等物质不是 DNADNA是遗传物质是遗传物质RNARNA是遗传物质是遗传物质四个实四个实验的共验的共同点同点设计思路都是设计思路都是: :设法把设法把DNA(RNA)DNA(RNA)与蛋白质分开，单独地、直接地去观与蛋白质分开，单独地、直接地去观察察DNA(RNA)DNA(RNA)的作用的作用都遵循了对照原则都遵循了对照原则第35页/共69页第三十

32、六页，共70页。实验成功实验成功(chnggng)的的关键关键设法将设法将DNADNA与蛋白质分开，单独地、与蛋白质分开，单独地、直接地去观察它们的作用。直接地去观察它们的作用。细胞结构细胞结构生物生物原核生物原核生物真核生物真核生物遗传物质是遗传物质是DNADNA非细胞结非细胞结构生物构生物（遗传物质是（遗传物质是RNARNA）只含只含DNADNA病毒：病毒：只含只含RNARNA病毒病毒：第36页/共69页第三十七页，共70页。第第2 2节节 DNA DNA分子分子(fnz)(fnz)的结构的结构高中生物学高中生物学( (人教版人教版) ) 遗传遗传(ychun)(ychun)与进化与进化第

33、第3 3章章 基因的本质基因的本质第37页/共69页第三十八页，共70页。1 1、有哪些科学家对、有哪些科学家对DNADNA的双螺旋结构的提出作出了的双螺旋结构的提出作出了贡献？贡献？2 2、DNADNA的基本组成单位的基本组成单位(dnwi)(dnwi)是什么？其基本骨是什么？其基本骨架是由哪些物质组成？分别位于架是由哪些物质组成？分别位于DNADNA的的什么部位？的的什么部位？3 3、DNADNA的碱基是如何配对的？它们位于的碱基是如何配对的？它们位于DNADNA的什么位的什么位置？置？4 4、DNADNA是由几条链构成的？具有怎样的立体结构？是由几条链构成的？具有怎样的立体结构？第38页

34、/共69页第三十九页，共70页。DNADNA双螺旋结构双螺旋结构(jigu)(jigu)的构的构建建DNADNA的基本组成的基本组成(z chn)(z chn)元素有哪些？元素有哪些？C、 H、 O、 N、 PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸 = = 含氮碱基含氮碱基 + + 脱氧核糖脱氧核糖 + + 磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A、T T、G G、C C第39页/共69页第四十页，共70页。2、1951年威尔金斯展示了年威尔金斯展示了DNA的的X射线的衍射射线的衍射(ynsh)图谱，并且获得相关其数据图谱，并

35、且获得相关其数据第40页/共69页第四十一页，共70页。3、沃森和克里克提出、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步双螺旋结构的初步(chb)构想。构想。4、1952年查哥夫指出：腺嘌呤年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是的量总是(zn sh)等于等于胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)的量（的量（A=T），鸟嘌呤），鸟嘌呤(G)的量总是的量总是(zn sh)等于胞嘧啶等于胞嘧啶(C)的量的量(G=C).5、1953年沃森和克年沃森和克里克发表里克发表(fbio)论文核酸的分子论文核酸的分子结构模型脱氧核结构模型脱氧核糖核酸的一个结构糖核酸的一个结构模型模型第41页/共69页第四十二页，共70页。资料资料(z

36、lio)1：20世纪世纪30年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA分子的基分子的基本单位是本单位是 。脱氧核苷酸脱氧核苷酸1分子分子(fnz)磷酸磷酸1分子分子(fnz)脱氧脱氧核糖核糖1分子含氮碱基分子含氮碱基一、一、DNADNA模型建构模型建构1分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸 = + + .代表磷酸代表磷酸 S代表脱氧核糖代表脱氧核糖 (含含S的一面向上的一面向上) 代表代表4种碱基种碱基 代表连接各组分的化学键代表连接各组分的化学键 【模型建构模型建构1】: 脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱碱 基基A GCT磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖第42页/共69页第四十三页，共70页。一一. DN

37、A的基本的基本(jbn)单位脱氧核糖单位脱氧核糖核苷酸核苷酸 1234含碱基含碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸5AGC T化学元素(hu xu yun s)组成：C H O N P第43页/共69页第四十四页，共70页。核苷酸的化学组成：核苷酸的化学组成：五五 碳碳 糖：糖：含氮碱基：含氮碱基：磷磷 酸：酸：脱氧核糖脱氧核糖核核 糖糖H3PO4H3PO4DNARNAA G C TA G C U脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基核糖核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基脱氧核糖脱氧核糖核苷酸核苷酸核糖核糖核苷酸核苷酸第44页/共69页第四十五页，共70页。4 4、构成、构成(guchng)DNA(guc

38、hng)DNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？问题问题(wnt)讨论：讨论：1 1、构成、构成(guchng) DNA(guchng) DNA的碱基的碱基有几种？有几种？3 3、构成核酸的碱基有几种？、构成核酸的碱基有几种？5 5、构成、构成RNARNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？6 6、构成核酸的核苷酸有几种？、构成核酸的核苷酸有几种？2 2、构成、构成RNARNA的碱基有几种？的碱基有几种？(4)(8)(4)(4)(5)(4)第45页/共69页第四十六页，共70页。种类种类五碳五碳糖糖磷酸磷酸碱基碱基核核苷苷酸酸脱氧脱氧核苷核苷酸酸脱氧脱氧核糖核糖Pi嘌呤碱嘌呤碱（A、G）腺嘌呤脱氧核

39、苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸嘧啶碱嘧啶碱（C、T）核糖核糖核苷核苷酸酸核糖核糖Pi嘌呤碱（嘌呤碱（A、G）腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸嘧啶碱（嘧啶碱（C、U）第46页/共69页第四十七页，共70页。第47页/共69页第四十八页，共70页。AAATTTGGGGCCCATC磷酸磷酸(ln (ln sun)sun)脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基第48页/共69页第四十九页，共70页。AP脱氧脱氧核糖核糖GP脱

40、氧脱氧核糖核糖CP脱氧脱氧核糖核糖TP脱氧脱氧核糖核糖与五碳糖相连与五碳糖相连(xin lin)的碱基的碱基主干主干(zhgn)：磷酸磷酸(ln sun)、五碳糖、五碳糖交交互排列构成，稳定不变互排列构成，稳定不变侧支：侧支：脱氧核苷酸链：第49页/共69页第五十页，共70页。AGCT氢键氢键(qn jin)ATGC碱基互补碱基互补(h b)配对原配对原则则磷酸二磷酸二酯键酯键脱氧核脱氧核苷酸苷酸碱基对碱基对第50页/共69页第五十一页，共70页。脱氧脱氧核糖核糖TPCP脱氧脱氧核糖核糖GP脱氧脱氧核糖核糖AP脱氧脱氧核糖核糖A TG C碱基互补碱基互补配对配对(pi du)原则原则AP脱氧脱

41、氧核糖核糖GP脱氧脱氧核糖核糖CP脱氧脱氧核糖核糖TP脱氧脱氧核糖核糖第51页/共69页第五十二页，共70页。A C TGTGCCAACATGGGCATT在双链在双链DNADNA分子中：分子中： A = T G = CA = T G = CA+G = T+CA+G = T+C第52页/共69页第五十三页，共70页。碱基对碱基对另一碱基另一碱基对对嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且对，且A A只和只和T T配对、配对、C C只和只和G G配对，这种碱配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补(h b)(h b)

42、配对原则。配对原则。ATGC氢键氢键(qn (qn jin)jin)第53页/共69页第五十四页，共70页。对；对； G与与C配对配对ATGCC GT AC GGCC G第54页/共69页第五十五页，共70页。 思考：思考：研究研究(ynji)表明：表明：DNA结构的稳结构的稳定性与四种碱基的含量有定性与四种碱基的含量有关：关：G和和C的含量越多，的含量越多，DNA的结构就越稳定。的结构就越稳定。同学们知道是由于同学们知道是由于(yuy)什么原因吗？什么原因吗？ G与与C形成形成(xngchng)三个氢键，三个氢键，A与与T只形成只形成(xngchng)两两个氢键。氢键越多，结合力越强。个氢键

43、。氢键越多，结合力越强。第55页/共69页第五十六页，共70页。DNA有关碱基数量有关碱基数量(shling)的计算：的计算：通过观察通过观察DNA的结构我们可以发现的结构我们可以发现(fxin)：A只能与只能与T配对，配对，G只能与只能与C配对，所以配对，所以A=T，G=C。两个式子相加得：两个式子相加得：A+G=T+C，即嘌呤数之和等于即嘌呤数之和等于(dngy)嘧啶数之和。嘧啶数之和。同理可得：同理可得：A+C=T+G，即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等。即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等。第56页/共69页第五十七页，共70页。DNA是由两条脱氧核苷酸链组成是由两条脱氧核苷酸链组成(z c

44、hn)的，的，第一条链的第一条链的A与第二条链的与第二条链的T互补配对，互补配对，因此：因此：A1=T2同理：同理：T1=A2 G1=C2 C1=G2所以所以(suy)：A1+T1=A2+T2=1/2（A+T） G1+C1=G2+C2=1/2（G+C）因此因此(ync)：（A1+T1）/（G1+C1）=（T2+A2）/（C2+G2）（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）（A1+C1）/（G1+T1）=（T2+G2）/（C2+A2）第57页/共69页第五十八页，共70页。你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝

45、试进一步总结这些公式，从公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。中概括出一些规律。A=T G=CA=T G=C A+G=T+CA+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式： 规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。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(xingdng)一半一半(ybn)第58页/共69页第五十九页，共70页。A A

46、A AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1 1）DNADNA分子分子(fnz)(fnz)是由是由两条反向平行的脱氧核苷酸两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。长链盘旋而成的。（2 2）DNADNA分子分子(fnz)(fnz)中的脱中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3 3）两条链上的碱基通过氢键）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵连结起来，形成碱基对，且遵循循(zn xn)(zn xn)碱基互补配对原则。碱基互补配对原则。DNADNA双

47、螺旋结构的双螺旋结构的主要特点主要特点第59页/共69页第六十页，共70页。两条长链上的脱两条长链上的脱氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交替排列的顺序替排列的顺序(shnx)是稳定不是稳定不变的。变的。长链中的碱基对的长链中的碱基对的排列顺序排列顺序(shnx)是千变万化的。是千变万化的。DNA分子结构分子结构(fn z ji u)稳定性稳定性DNA分子结构分子结构特特异性异性和和多样性多样性就就体现在特定的碱基体现在特定的碱基（对）排列顺序中。（对）排列顺序中。第60页/共69页第六十一页，共70页。DNA分子稳定分子稳定(wndng)的原因的原因DNA分子由两条多脱氧核苷酸链构成，两侧分子由两条

48、多脱氧核苷酸链构成，两侧(lin c)的脱氧核糖和磷酸交互排列是稳定的的脱氧核糖和磷酸交互排列是稳定的中间的碱基对按碱基互补配对原则严格配对中间的碱基对按碱基互补配对原则严格配对多脱氧核苷酸链形成稳定的双螺旋结构。多脱氧核苷酸链形成稳定的双螺旋结构。第61页/共69页第六十二页，共70页。n分子可能蕴藏的遗传信息即有分子可能蕴藏的遗传信息即有4N种之多。种之多。第62页/共69页第六十三页，共70页。化学组成化学组成(z chn)单位单位双螺旋结构双螺旋结构(jigu)基本基本(jbn)单位单位脱氧核脱氧核苷酸苷酸种类种类四种四种A、C 、G 、T 主要特点主要特点 碱基互补配对原则碱基互补配

49、对原则DNA分子的多样分子的多样性和特异性性和特异性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。基对。碱基碱基4种、碱基对种、碱基对2种、排列顺序不同种、排列顺序不同A A C C G GA TT T G G C C T A一分子含氮碱基一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸第63页/共69页第六十四页，共70页。设设DNADNA一条链为一

50、条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据链。根据(gnj)(gnj)碱基互补配碱基互补配对原则对原则可知：可知：A1=T2 A1=T2 ， A2=T1 A2=T1， G1 = C2 G1 = C2 ， G2 =C1 G2 =C1。则在则在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = C G = C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘌呤碱基总数等于(dngy)(dngy)嘧啶碱基总数嘧啶碱基总数A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条等于其中任何一条链的链的

51、A+T/G+CA+T/G+C。A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双双链链A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2GG2 2 +C +C2 2= = =例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，。所以，A=50%A=50%23%=27%23%=27%第64页/共69页第六十五页，共70页。 双链双链D

52、NADNA分子分子(fnz)(fnz)中，互补的两条链中中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互互为倒数。为倒数。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 A 1 1+C1+C1T T 1 1 +G +G1 1T T2 2 +G +G2 2A A2 2 +C +C2 2= = 例题例题2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例，上述比例(bl)(bl)在其在其互补链和整个互补链和整个DNADNA分子中分别

53、是多少？分子中分别是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链第65页/共69页第六十六页，共70页。 双链双链DNADNA分子分子(fnz)(fnz)中，中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子分子(fnz)(fnz)碱基总数的百分比等于其中碱基总数的百分比等于其中任何一条链中任何一条链中A+TA+T占该链碱基总数的百分比，占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链其中任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子(fnz)A+T(fnz)A+T的一半。的一半。A

54、+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= = =A A2 2 +T+T2 2A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链 例题例题3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%

55、54%，其中一条其中一条(y tio)(y tio)链上链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条。求另一条(y tio)(y tio)链上链上G G占其所在链碱基总数的百分含量。占其所在链碱基总数的百分含量。24%24%（G+CG+C）1 12 2G G1 1 +C +C1 1GG2 2 +C +C2 2= = =A AT=54% G+C=46% T=54% G+C=46% 第66页/共69页第六十七页，共70页。2 2、RNARNA的结构的结构(jigu)(jigu)PC核糖核糖PU核糖核糖A核糖核糖PPG核糖核糖AAGGCUU第67页/共69页第六十八页，共70页。DNADNA、RNARNA的区别的区别(qbi)(qbi)：2 2、所含的碱基种类、所含的碱基种类(zhngli)(zhngli)不同不同1 1、所含的五碳糖不同、所含的五碳糖不同(b tn)(b tn)3 3、空间结构不同、空间结构不同第68页/共69页第六十九页，共70页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第69页/共69页第七十页，共70页。