32第二节DNA的结构

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1、 1953年 ， 美 国 科 学 家 沃 森 （ JD.Watson， 1928） 和 英 国 科 学 家 克 里克 （ F.Crick， 19162004） ， 共 同 提 出了 DNA分 子 的 双 螺 旋 结 构 模 型 。 这 是 20世 纪 继 爱 因 斯 坦 发 现 相 对 论 之 后 的又 一 划 时 代 发 现 ， 它 标 志 着 生 物 学 的 研 究 进 入分 子 的 水 平 。 因 为 这 项 “ 生 物 科 学 中 最 具 有 革命 性 的 发 现 ” ， 两 位 科 学 家 获 得 了 1962年 度 诺贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 。 沃 森 、 克 里 克

2、和 英 国 物 理 学 家 威 尔 金 斯 因发 现 生 命 的 双 螺 旋 而 荣 获 1962年 诺 贝 尔 奖 。 左 一 ： 威 尔 金 斯 左 三 ： 克 里 克 左 五 ： 沃 森回眸历史 一 、 DNA双 螺 旋 结 构 模 型 的 构 建 历 程1、 沃 森 和 克 里 克 在 构 建 模 型 的 过 程 中 ， 利 用 了他 人 的 哪 些 经 验 和 成 果 ？ 组 成 DNA分 子 的 单 位 是 脱 氧 核 苷 酸 ， DNA是 由 含4种 碱 基 的 脱 氧 核 苷 酸 长 链 构 成 的 英 国 科 学 家 威 尔 金 斯 和 富 兰 克 林 提 供 的 DNA的X

3、射 线 衍 射 图 谱 美 国 生 物 化 学 家 鲍 林 揭 示 生 物 大 分 子 的 方 法 即按 照 X射 线 衍 射 分 析 的 实 验 数 据 建 立 模 型 的 方 法奥 地 利 生 物 化 学 家 查 戈 夫 的 研 究 成 果 2、 沃 森 和 克 里 克 在 构 建 模 型 的 过 程 中 ， 出现 了 哪 些 错 误 ？ 他 们 是 如 何 对 待 和 纠 正 这 些错 误 的 ？3、 沃 森 和 克 里 克 在 构 建 模 型 的 过 程 中 涉 及 到 哪些 学 科 的 知 识 ,用 到 了 哪 些 方 法 ?这 对 你 理 解 生物 科 学 的 发 展 有 什 么

4、启 示 ?X射 线 衍 射 结 构 分 析 的 方 法 （ 包 括 了 数 学 计 算 方法 ） 建 构 模 型 的 方 法物 理 学 生 物 化 学 数 学 分 子 生 物 学现 代 科 学 技 术 中 许 多 成 果 的 取 得 ， 都 是 多 学 科交 叉 运 用 的 结 果 ， 反 过 来 ， 多 学 科 交 叉 的 运 用 ，又 会 促 进 学 科 的 发 展 。 脱 氧 核 苷 酸DNA的 基 本 单 位 ：P 脱 氧 核 糖 含 氮 碱 基 磷 酸脱 氧 核 糖含 氮 碱 基脱 氧 核 苷 酸DNA的 元 素 组 成 ： C H O N PDNA的 中 文 名 称 ： 脱 氧 核

5、 糖 核 酸一 、 DNA双 螺 旋 结 构 模 型 的 构 建1、 脱 氧 核 苷 酸 模 型 的 构 建 组 成 脱 氧 核 苷 酸 的 碱 基 ：嘧 啶 碱 基 : 胞 嘧 啶 （ C） 胸 腺 嘧 啶 （ T）嘌 呤 碱 基 : 腺 嘌 呤 （ A） 鸟 嘌 呤 （ G ）因 此 ， 脱 氧 核 苷 酸 也 有 4种 腺 膘 呤 脱 氧 核 苷 酸A 胞 嘧 啶 脱 氧 核 苷 酸C鸟 瞟 呤 脱 氧 核 苷 酸G T胸 腺 嘧 啶 脱 氧 核 苷 酸 两 个 脱 氧 核 苷 酸 通过 磷 酸 二 酯 键 连 接P 脱 氧 核 糖 N磷 酸 二酯 键 123452、 脱 氧 核 苷 酸

6、 链 模 型 的 构 建 脱 氧 核 苷 酸 连 成 长 链 过 程 演 示磷酸二酯键 3、 DNA分 子 平 面 模 型 的 构 建 4、 DNA的 空 间 结 构 -双 螺 旋 结 构 模 型 的 构 建 二 、 DNA双 螺 旋 结 构 特 点 ：磷 酸 、 脱 氧 核 糖 交 替连 接 构 成 基 本 骨 架 ；3、 2条 链 上 的 碱 基 通 过 氢 键 形 成 碱 基 对 ，并 遵 循 碱 基 互 补 配 对原 则内 侧 :2、 外 侧 ：1、 2条 链 反 向 平 行 ；碱 基 对 。 A T之 间 形 成 2个 氢 键 C G 之 间 形 成 3个 氢 键 DNA碱基互补配对

7、情况图解 1、 下 面 是 DNA的 分 子 结 构 模 式 图 ， 说 出图 中 1 10的 名 称 。 1234 5 67810 9GTCA1.胞 嘧 啶2.腺 嘌 呤3.鸟 嘌 呤4.胸 腺 嘧 啶5.脱 氧 核 糖6.磷 酸7.胸 腺 嘧 啶 脱 氧 核 苷 酸8.碱 基 对9.氢 键10.一 条 脱 氧 核 苷 酸 链的 片 段 课堂反馈 学习新知 遗 传 信 息 :DNA上 脱 氧 核 苷 酸 (或 碱 基 或 碱 基 对 )的 排 列 顺 序 多 样 性 ： 碱 基 对 排 列 顺 序 千 变 万 化 特 异 性 ： 每 种 生 物 的 DNA分 子 都 有 特 异 的 碱 基

8、数 目和 排 列 顺 序 。 稳 定 性 ： 分 子 骨 架 中 脱 氧 核 糖 和 磷 酸 交 替 排 列 方 式 固定 不 变 ； 碱 基 互 补 配 对 方 式 不 变四 、 DNA的 特 性 ： DNA的 相 关 计 算1.在 DNA中 ， 脱 氧 核 苷 酸 数 =脱 氧 核 糖 数 =磷 酸 数 =含 氮 碱 基 数2.含 有 n个 碱 基 对 的 DNA， 其 碱 基 对排 列 顺 序 可 能 有 4n种 一 个 DNA分 子 含 有 3000个 碱 基 ， 其碱 基 对 排 列 顺 序 可 能 有 种 ？41500 3.双 链 DNA， 两 互 补 碱 基 的 数 目 相 等

9、(A=T， G=C) 任 意 两 个 不 互 补碱 基 之 和 的 比 值等 于 1A=T， G =C A G T C A+GA+G+T+C T+C= =A+G+T+C 50%A+GT+C T+C=A+G=A+CT+G= T+GA+C= 1任 意 两 个 不 互 补 碱 基 之 和 相 等任 意 两 个 不 互补 碱 基 之 和 ，各 占 碱 基 总 数的 50%, 1、 某 双 链 DNA分 子 中 ， G占 23%， 求 A占 多 少 ？解 析 ： 因 为 DNA分 子 中 ， A+G=T+C=50%所 以 ，A=50% 23%=27% 设 DNA一 条 链 为 1链 ， 互 补 链 为

10、2链 。根 据 碱 基 互 补 配 对 原 则 A 1 T 2T 1 A2G 1 C 2C 1 G 2DNA双链A1+T1G1+C1 A2+T2G2+C2= =A1+T1+A2+T2G1+C1+G2+C2=互 补 碱 基 之 和 的 比 值 ： 双 链 DNA分 子 中 A+T/G+C等 于 其 中 任 何 一 条 链 的 A+T/G+C。A+TG+C可 知 ： A1=T2 A2=T1， G1 = C2 G2 =C1。 非 互 补 碱 基 之 和 的 比 值 ： 双 链 DNA分子 中 ， 互 补 的 两 条 链 中 A+G/T+C互 为 倒数 。 A1+G1T1+C1 T2+C2A2+G2=

11、在 DNA的 一 个 单 链 中 ， A+G/T+C=0.4， 上 述 比 例 在其 互 补 链 和 整 个 DNA分 子 中 分 别 是 多 少 ？若 DNA的 一 个 单 链 中 ， A+T/G+C=0.4， 上 述 比 例 在其 互 补 链 和 整 个 DNA分 子 中 分 别 是 多 少 ？2.5 1 ; 0.4 0.4 双 链 DNA分 子 中 ， A+T占 整 个 DNA分 子 碱 基 总 数的 百 分 比 等 于 其 中 任 何 一 条 链 中 A+T占 该 链 碱 基总 数 的 百 分 比 ， 其 中 任 何 一 条 链 A+T是 整 个 DNA分子 A+T的 一 半 。A+T

12、A+T+G+C A1 +T1 +G1 +C1A1 +T1= = A2 +T2 +G2 +C2A2 +T2A1 +T1 （ A+T）12= =A2 +T2 3、 某 双 链 DNA分 子 中 ， A与 T之 和占 整 个 DNA碱 基 总 数 的 54%， 其 中一 条 链 上 G占 该 链 碱 基 总 数 的 22%。求 另 一 条 链 上 G占 其 所 在 链 碱 基 总 数的 百 分 含 量 。 24%解 析 ： 因 为 DNA分 子 中 ， A+T=54%所 以 ， 每 条 链 中 ， A1+T1=A2+T2=54%故 ： G1+C1=46%已 知 第 一 条 链 中 ： G1=22% 则 C1=24%第 二 链 中 ： G2=C1=24%