寻找生命的螺旋 深圳市育才中学 黄俊芳

第三章 第二节 DNA分子的结构

鲍 林 鲍林（1901－1994）是美国现代化学的奠基人，一生获得两次诺贝尔奖。 他在分子结构的研究上有一套独特的方法。 鲍 林 鲍林（1901－1994）是美国现代化学的奠基人，一生获得两次诺贝尔奖。 他在分子结构的研究上有一套独特的方法。 他是最早认定DNA分子具有螺旋结构的科学家。

威尔金斯和富兰克林 威尔金斯是最先研究DNA分子结构的专家，精确地计算出DNA分子内部结构的轴向与距离; 富兰克林是当时世界上最优秀的X射线衍射专家,拥有最清晰的DNA分子X射线衍射照片。

DNA分子结构的发现者———沃森与克里克 1951年，沃森与克里克在剑桥大学卡文迪什实验室相遇。 沃 森 试想一下，一对年轻的学生利用业余时间在没有研究资金支持的情况下，战胜了鲍林等著名科学家，他们是怎样做到的呢？ 克里克 角色扮演

DNA分子的基础知识 1、组成DNA的单体是脱氧核苷酸，其化学组成包括 A 脱氧核糖、核酸、磷酸 B 核糖、碱基、磷酸 C 核糖、核苷、磷酸

DNA分子的基础知识 2、下列脱氧核苷酸模式图的表示，正确的是 P A P B 碱基 碱基 4’ 1’ 脱氧 核糖 3’ 2’ 4’ 1’ 5’ 3’ 2’

DNA分子的基础知识 3、请将下列的碱基名称和碱基符号一一连接起来。 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胸腺嘧啶 A 胞嘧啶 T

研 究 方 法 学习了鲍林的直觉研究法 先根据理论来 建立模型， 再用X射线衍射技术 来检验模型。 即模型建构法。 “拼拼凑凑”

研 究 历 程 第一幕：三链螺旋的DNA结构 第二幕：DNA衍射图谱的获得及双螺旋 的确定 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第四幕：碱基怎么配对 第五幕：验证模型的准确性

三链螺旋的DNA结构 失败 经过几个月的学习、争辩、思索，你们终于提出了一个三链螺旋的DNA结构的设想。

研 究 历 程 第一幕：三链螺旋的DNA结构 第二幕：DNA衍射图谱的获得及双螺旋 的确定 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第四幕：碱基怎么配对 第五幕：验证模型的准确性

DNA衍射图谱的获得及双螺旋的确定 1、你们能看出左右对称吗？ 2、请由中心向外用手指围绕黑色线段转一转，你能感受到螺旋吗？

研 究 历 程 第一幕：三链螺旋的DNA结构 第二幕：DNA衍射图谱的获得及双螺旋 的确定 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第四幕：碱基怎么配对 第五幕：验证模型的准确性

磷酸—脱氧核糖骨架在内还是在外 该怎么办？ DNA分子结构：磷酸—脱氧核糖骨架在外、碱基在内的双螺旋结构。 出现分歧：一种意见是应把骨架放中间；另一种则是应把骨架放外侧。 于是克里克请数学家帮忙，计算结果表明嘌呤碱基有吸引嘧啶碱基的趋势。 DNA分子结构：磷酸—脱氧核糖骨架在外、碱基在内的双螺旋结构。 该怎么办？

磷酸 脱氧核糖 ？ 脱氧核苷酸 碱基 四人小组活动： 任意取四个脱氧核苷酸连成一条短链。 链 组成DNA分子的两条链，方向是相反的。

研 究 历 程 第一幕：三链螺旋的DNA结构 第二幕：DNA衍射图谱的获得及双螺旋 的确定 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第四幕：碱基怎么配对 第五幕：验证模型的准确性

碱基怎么配对 1952年春天，奥地利著名的生物化学查哥夫提出：DNA分子中嘌呤和嘧啶的总分子数相等，其中腺嘌呤A与胸腺嘧啶T数量相等，鸟嘌呤G与胞嘧啶C数量相等。 你们俩受到了怎样的启发？

碱基互补配对原则 四人小组活动： 给刚才的短链完成碱基互补配对，并将对应链的脱氧核苷酸一一连接起来。 橙色—A 绿色—T 红色—G 蓝色—C 氢键

研 究 历 程 第一幕：三链螺旋的DNA结构 第二幕：DNA衍射图谱的获得及双螺旋 的确定 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第三幕：磷酸—脱氧核糖骨架在内还 是在外 第四幕：碱基怎么配对 第五幕：验证模型的准确性

验证模型的准确性 1953年4月，沃森和克里克将论文《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》发表在英国《自然》杂志上，引起极大的轰动。 威尔金斯和富兰克林用X射线数据分析证实了双螺旋结构模型是正确的。

DNA分子的主要特点 1、DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 3、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并按碱基互补配对原则配对，即A与T配对，G与C配对。

获诺贝尔生理学或医学奖 1962年，沃森、克里克和威尔金斯分享了诺贝尔医学和生理学奖，而富兰克林因长期接触射线患癌症于1958年病逝而未被授予该奖。 克里克在领奖台上说：“我觉得，我们两人中无论谁都不可能独立发现它。”因为“我们一起工作时，时常互相补充，互相批评以及相互激发出对方的灵感。这样，使我们与其他也在致力于这一研究的人相比，占了很大优势。”

欣赏DNA的外在美和内在美 每个人的DNA分子都是不一样的，碱基排列顺序决定了DNA分子的多样性。 3.4nm 2nm

双 链 螺 旋 结 构 极 性 反 向 平 行 碱 基 互 补 配 对 排 列 顺 序 无 穷 DNA的结构特点 双 链 螺 旋 结 构 极 性 反 向 平 行 碱 基 互 补 配 对 排 列 顺 序 无 穷

绘 图 作 业 画出DNA分子的平面结构模式图 要求： （1）至少含有五个脱氧核苷酸对； （2）分别标示出磷酸、脱氧核糖、碱基、氢键的位置 （3）用虚线方框分别标出其中的 一个脱氧核苷酸、 一个碱基对、 一条脱氧核苷酸链。 画在最底下的是一个双螺旋，直径是两个纳米，是真正的纳米结构，微观的东西。但是这样的东西要每隔一定距离，绕到一团蛋白上，这个蛋白叫组蛋白，绕两圈半，再往前拉，再绕两圈半，再往前走，可以叫做丝线上绕上珠子，编辫子，辫子卷成麻花，麻花排成饼，饼要摞起来，最后变成在显微镜底下看的时候像一个叉。