DNA分子的结构

2004年7月28日，“分子生物学之父”克里克在圣地牙哥加州大学医院与世长辞，享年88岁。 1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。 种瓜为什么能得瓜，就是遗传物质由亲代传给子代的结果。遗传物质为什么能自我复制呢？它是怎样复制的呢？这些机理都蕴藏在克里克和沃森的DNA双螺旋结构模型的伟大发现之中。

DNA双螺旋结构模型的构建 早在19世纪，人们就发现了DNA的化学成分： 磷酸 脱氧 核糖 碱基 T C A G

脱氧核苷酸的种类 A G 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 C T 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸

DNA双螺旋结构模型的构建 20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。 1943年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因。 1951年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术对DNA结构进行研究，发现DNA是一种螺旋结构。 女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。

讨论1： 沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？ 沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？ 沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？

讨论2： DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？

DNA的空间结构 从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构 以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的DNA照片。

DNA的空间结构 放大 从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构 DNA的结构模式图

A T 磷酸 C G A T 脱氧核糖 A T 含氮碱基 C G G C A T G C

嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。 另一碱基对 氢键 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。

DNA分子的结构特点 （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 A T C G A T A T C G G C A

DNA分子的结构特点 （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 T C G （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 A T A T （2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。 C G G C A T G C

DNA分子的结构特点 （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 T C G （1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 A T A T （2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。 C G G C （3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。 A T G C

你注意到了吗？ 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。 A T C G A T A

你注意到了吗？ 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。 DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。

DNA分子的特异性： ①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。 不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。 ③遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。

DNA分子的结构 小结 ★化学组成： 一分子含氮碱基 一分子脱氧核糖 基本组成单位：四种脱氧核苷酸 一分子磷酸 两条脱氧核苷酸长链 ★空间结构 碱基对 规则的双螺旋结构 氢键 碱基互补配对原则 ★分子结构的多样性和特异性

拓展题： 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，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。 ∵ A ＝ T ，G ＝ C ∴ A + G ＝ T + C ∴ A + G T ＋ C （ ） （ ） 50％ A+T+C+G A+T+C+G 也可以写成以下形式： T + G A + G T ＋ C 1 （ ） …… A + C T + G A + C 规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的 。 相等 50％

DNA分子各种碱基的数量关系 ： ① 在整个DNA分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 ② DNA分子的一条链中的A+T=另一条链的T + A ； 同理，G+C = C+G ③两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50% ④如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是a；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是1/b ⑤在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率 等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双 链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。 即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总( A+T)% 同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总( G+C)%