DNA分子的结构

早在19世纪，人们就发现了DNA的化学成分：

　　1953年４月２５日，英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的成果，　ＤＮＡ双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为２０世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志．１９６２年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学和医学奖． 思考：这一成果为何在当时引起极大的关注？

早凋的“科学玫瑰” －富兰克林（ R.E.Franklin） 她和同事威尔金斯 在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DＮＡ晶体照片，为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。 但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。 （英，R.E.Franklin, 1920－1958）

问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？ 富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图 X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。 问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？ DNA的X射线衍射图

１９５２年，查哥夫在已经进行多年的对各种ＤＮＡ样品的研究中发现，ＤＮＡ中四种核苷酸的量不一定相等．但是，在各种ＤＮＡ中嘌呤的量和嘧啶的量总相等，且Ａ的量和Ｔ的量相等，Ｇ的量和Ｃ的量相等． 思考：通过吸收查哥夫的成果，两位科学家作出的模型一定是正确的吗？

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？

DNA的分子结构 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

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 C G （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。 G C A T G C

你知道右图ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的哪个结构是千变万化的？ A T C G 你知道右图ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的哪个结构是千变万化的？ A T 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 C G G C 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。 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。 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稳定性：

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

②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。 碱基互补配对原则应用 设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则 可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在DNA双链中： A = T ， G = C A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 可引申为： ①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1 ②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+T G+C A1+T1 G1+C1 A2 +T2 G 2 +C2 =

A1+G1 T1 +C1 T2 +C2 A2 +G2 A 1+C1 T1 +G1 T2 +G2 A2 +C2 ③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。 A1+G1 T1 +C1 T2 +C2 A2 +G2 = A 1+C1 T1 +G1 T2 +G2 A2 +C2 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 A+T+G+C A1 +T1 +G1 +C1 A1 +T1 = A2 +T2 +G2 +C2 A2 +T2 A1 +T1 （A+T） 1 2 = A2 +T2

G1 +C1 G2 +C2 G+C A+T+G+C A1 +T1 +G1 +C1 G1 +C 1 A2 +T2 +G2 +C2 G2 +C2 = A1 +T1 +G1 +C1 G1 +C 1 A2 +T2 +G2 +C2 G2 +C2 同理： （G+C） 1 2 G1 +C1 G2 +C2 =

1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？ 因为DNA分子中，A+G=T+C。所以， 解析： 因为DNA分子中，A+G=T+C。所以， A=50%–23%=27% 2、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

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%

4、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？ 38% 5、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a 个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ ) b≤0.5 B. b≥0.5 C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a － 1) C 6、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？ 40%

20% 60个 29% 1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____ 练习： 1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____ 20% 2、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____ 60个 3、 DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____ 29%

n n 1 5.已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m 时,求: (1)在另一互补链中这一比例是多少? 1/m (2) 这个比例关系在整个分子中又是多少? 1 当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n 时,求: n (3)在另一互补链中这一比例是多少? (4)这个比例在整个DNA分子中又是多少? n

6:从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( ) Ａ、26%　　　 Ｂ、24% 　 Ｃ、14% Ｄ、11%　 A

基础知识简答 1、沃森和克里克于 年提出了著名的 模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。 2、DNA又称 ，组成它的基本单位是 1、沃森和克里克于 年提出了著名的 模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。 2、DNA又称 ，组成它的基本单位是 （由一分子 、一分子 、一分子 组成）。组成DNA的碱基共有 种（符号表示为 ），脱氧核苷共有 种（名称是① 、② 、③ 、④ 。 1953 DNA双螺旋 各种功能 脱氧核糖核酸 脱氧核苷酸 磷酸 含氮碱基 脱氧核糖 4 A T G C 4 胞嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸

胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 脱氧核糖 磷酸 碱基对 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段 氢键 4、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。 P A C T G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 胞嘧啶（C） 腺嘌呤（A） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 脱氧核糖 磷酸 碱基对 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段 氢键

两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于50%（1/2）。 有关DNA中的碱基计算 1、与DNA结构有关的碱基计算 ① （A+G）/（T+C）= 1 （A+C）/（T+G）= 1 两条链不互补的碱基之和相等。 ② （A+G）/（A+T+G+C）= 1 / 2 两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于50%（1/2）。

一条链中互补碱基的和等于另一条链中互补碱基的和。 1 ③ （A1+T1）/（A2+T2）= （G1+C1）/（G2+C2）= 1 一条链中互补碱基的和等于另一条链中互补碱基的和。 ④ （A1+G1）/（T1+C1）= a， 则（A2+G2）/（T2+C2）= 1 / a 一条链中不互补碱基的和之比等于另一条链中这种比值的倒数。 ⑤ （A+T）/（A+T+G+C）=a， 则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）= a 两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。

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)%