第2节 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。

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 A G C

一、DNA双螺旋结构模型的构建 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

一、DNA双螺旋结构模型的构建 请同学们阅读课本47-48页，思考一下DNA双螺旋结构模型的构建过程是怎样的？ 1、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得其相关数据

一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.双螺旋之母 富兰克林 （1920～1958） 具有非凡才能的英国女生物学家富兰克林（Franklin）,凭独特的思维，运用X射线衍射，拍摄到清晰而优美的DNA图谱，分辨出DNA分子的维度、角度和形状，精确计算出DNA分子内部结构的轴向与距离。 她还发现DNA是螺旋结构，至少有两股，其化学信息面朝里，这距成功仅为一步之遥……

一、DNA双螺旋结构模型的构建 2.双螺旋之母 富兰克林 （1920～1958） 富兰克林非常有个性，经常对人进行直言不讳地尖锐批评，而不被学术界所包容。由于长期受X射线的影响，1958年因卵巢癌去世，享年37岁。 若没有富兰克林的X射线成果，要确定DNA的螺旋结构几乎不可能。不过，威尔金斯把复制富兰克林的研究成果并提供给沃森。

1952年，美国生化学家查哥夫（Chargaff）发现： DNA中碱基分子A和T，C和G的数量相等 3.当量定律的发现 1952年，美国生化学家查哥夫（Chargaff）发现： DNA中碱基分子A和T，C和G的数量相等 DNA来源 A T G C （A+T）/（G+C） 大肠杆菌 25.4 24.8 24.1 25.7 1.01 小麦 28.0 23.2 22.7 1.21 鼠 25.6 21.9 22.8 猪肝 29.7 20.5 1.43 猪胸腺 26.8 28.9 20.4 20.7 猪脾 29.2 20.8 酵母 32.9 18.7 17.5 1.08

一、DNA双螺旋结构模型的构建 1953年，两位年轻科学家：美国的J.D.Watson (沃森 24岁)和英国的F.Crick(克里克 36岁）以威尔金斯和富兰克林的DNA晶体X射线衍射图谱以及查哥夫的当量定律为基础，在《nature》上发表了论文《核酸的分子结构--脱氧核糖核酸的一个结构模型》，引起极大的轰动。

二、DNA分子的结构 请同学们结合刚才所掌握的内容，讨论以下问题： 1.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？

二、DNA分子的结构 1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ 2 反向平行方式盘旋成双螺旋结构 氢键 平面结构 立体结构 T A G C T A 氢键 T G C 平面结构 立体结构

二、DNA分子的结构 立体结构

二、DNA分子的结构 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 2、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？ T 磷酸 C G 脱氧核糖 A T A T 含氮碱基 C G 基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，排列在DNA分子的外侧。

二、DNA分子的结构 3.DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？ 碱基对 排列在内侧 另一碱基对 氢键 T 碱基对 排列在内侧 C G 另一碱基对 A T 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叫碱基互补配对原则。 A T C G

二、DNA分子的结构 双链反向平行盘旋成双螺旋结构。 脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧构成基本骨架；碱基排在内侧。 C G A T 脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧构成基本骨架；碱基排在内侧。 A T C G G C 碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基互补配对。A＝T、G≡C A T G C

三、DNA分子的特性 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分子的特异性体现在特定的碱基排序中 C G 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。 A T A T C G DNA分子的特异性体现在特定的碱基排序中 G C 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的 A T G C

三、DNA分子的特性 1、稳定性 2、多样性 3、特异性 碱基对的排序——遗传信息 脱氧核糖和磷酸基团交替连接 方式不变 严格的"碱基互补配对原则" 2、多样性 碱基对的排序千变万化 DNA的碱基有4种：A、T、G、C DNA的碱基对有2种：A＝T、C≡G n个碱基对的组合方式有：4n种 3、特异性 每个DNA分子都有特定的排列顺序

小结 DNA结构 化学组成 双螺旋结构 基本单位：脱氧核苷酸 主要特点 DNA分子的稳定性、多样性和特异性 种类：四种 ①脱氧核苷酸双链反向平行的盘旋。 DNA结构 主要特点 ②脱氧核糖和磷酸交替连接构成骨架，碱基在内侧。 双螺旋结构 ③碱基通过氢键连接成碱基对 碱基互补配对原则： A一定与T配对；G一定与C配对。 DNA分子的稳定性、多样性和特异性

根据碱基互补配对原则： A -- T G -- C 推导： A = T G = C A + G = T + C 因而在所有的双链DNA分子中， （A + G ）∕（T + C ）=1 这个比例不因生物种类的不同而不同.

= 1 = 由碱基互补配对原则推出的有关规律: 1、任何两个不互补的碱基之和相等， 即A+C=A+G=T+C=T+G=50% 在DNA双螺旋结构中,两条链分别是a 链和b 链. —A —A —C —C— G —G—A— T— —T —T —G —G —C —C —T —A— a链 b链 1、任何两个不互补的碱基之和相等， 即A+C=A+G=T+C=T+G=50% 任何两个不互补的碱基之和之比为1， 即 A+C A+G T+G T+C = 1 = 2、双链DNA分子中，一条链的 则另一条链的 A+C T+G =k = k 1

由碱基互补配对原则推出的有关规律: 3、双链DNA分子中，一条链的 与另一 A+T 条链的 相等，则整个DNA分子的 C+G 也相等。 在DNA双螺旋结构中,两条链分别是a 链和b 链. —A —A —C —C— G —G—A— T— —T —T —G —G —C —C —T —A— a链 b链 3、双链DNA分子中，一条链的 与另一 条链的 相等，则整个DNA分子的 也相等。 A+T C+G 4、在不同的DNA分子中,互补碱基之和的比值 是不同的,如 也因生物的种类不同 而不同。 A+T C+G

√ √ 课堂练习 1.假设一DNA分子片段中含碱基C共312个，占全部碱基的26%，则此DNA分子片段中碱基A占的百分比和数目分别为 A、26%、312个 B、24%、288个 C、13%、156个 D 、12%、144个 √ 2.根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中因生物种类不同而不同的是： A.(A+C)/(T+G) B.(C+G)/(A+T) C.(A+G)/(C+T) D.A/T和G/C　 √

课堂练习 3、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

课堂练习 4.若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子的碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是 A 9% B 27% C 28% D 46% √ 步骤： 1、画链 2、假设— 填数 3、配对 4、计算 A=T（U） G = C G=27 G=27 C=27 C=27 A=18 T=18 T=？ A=？ 直观假设法 100

谢谢！！