32第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)

1、 19531953年，年，美國(guó)科學(xué)家美國(guó)科學(xué)家沃森沃森（J JD.WatsonD.Watson，19281928）和英國(guó)科學(xué)家）和英國(guó)科學(xué)家克里克里克克（F.CrickF.Crick，1916200419162004），共同提出），共同提出了了DNADNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 這是這是20世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論之后的世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論之后的又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子的水平。分子的水平。因?yàn)檫@項(xiàng)因?yàn)檫@項(xiàng)“生物科學(xué)中最具有革生物科學(xué)中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)命性的發(fā)現(xiàn)”，兩位科學(xué)家獲得了，兩位科學(xué)家獲得了1962年

2、度諾年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 沃森、克里克和英國(guó)物理學(xué)家威爾金斯因沃森、克里克和英國(guó)物理學(xué)家威爾金斯因發(fā)現(xiàn)生命的雙螺旋而榮獲發(fā)現(xiàn)生命的雙螺旋而榮獲19621962年諾貝爾獎(jiǎng)。年諾貝爾獎(jiǎng)。左一：威爾金斯左一：威爾金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森回眸歷史回眸歷史一、一、DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程1 1、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，利用、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，利用 了了他人的哪些經(jīng)驗(yàn)和成果？他人的哪些經(jīng)驗(yàn)和成果？ 組成組成DNADNA分子的單位是脫氧核苷酸，分子的單位是脫氧核苷酸，DNADNA是由含是由含4 4

3、種堿基的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成的種堿基的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成的 英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNADNA的的X X射線衍射圖譜射線衍射圖譜 美國(guó)生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子的方法即美國(guó)生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子的方法即按照按照X X射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法奧地利生物化學(xué)家查戈夫的研究成果奧地利生物化學(xué)家查戈夫的研究成果2、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，出沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，出現(xiàn)了哪些錯(cuò)誤？他們是如何對(duì)待和糾正這些現(xiàn)了哪些錯(cuò)誤？他們是如何對(duì)待和糾正這些錯(cuò)誤的？錯(cuò)誤的？3、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程

4、中涉及到哪沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中涉及到哪些學(xué)科的知識(shí)些學(xué)科的知識(shí), ,用到了哪些方法用到了哪些方法? ?這對(duì)你理解生這對(duì)你理解生物科學(xué)的發(fā)展有什么啟示物科學(xué)的發(fā)展有什么啟示? ?X射線衍射結(jié)構(gòu)分析的方法（包括了數(shù)學(xué)計(jì)算方射線衍射結(jié)構(gòu)分析的方法（包括了數(shù)學(xué)計(jì)算方法）法） 建構(gòu)模型的方法建構(gòu)模型的方法物理學(xué)物理學(xué) 生物化學(xué)生物化學(xué) 數(shù)學(xué)數(shù)學(xué) 分子生物學(xué)分子生物學(xué)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得，都是多學(xué)科現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得，都是多學(xué)科交叉運(yùn)用的結(jié)果，反過來(lái)，多學(xué)科交叉的運(yùn)用，交叉運(yùn)用的結(jié)果，反過來(lái)，多學(xué)科交叉的運(yùn)用，又會(huì)促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展。又會(huì)促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展。脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA的

5、基本單位：的基本單位：P脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA的元素組成：的元素組成：C H O N PDNA的中文名稱：的中文名稱：脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸一、一、DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1 1、脫氧核苷酸模型的構(gòu)建、脫氧核苷酸模型的構(gòu)建 組成脫氧核苷酸的堿基堿基：嘧啶堿基嘧啶堿基: 胞嘧啶（胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）嘌呤堿基嘌呤堿基: 腺嘌呤（腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（鳥嘌呤（G）因此，脫氧核苷酸也有因此，脫氧核苷酸也有4種種腺膘呤脫氧核苷酸腺膘呤脫氧核苷酸A胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸C鳥

6、瞟呤脫氧核苷酸鳥瞟呤脫氧核苷酸GT胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸兩個(gè)脫氧核苷酸通兩個(gè)脫氧核苷酸通過過磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵連接連接P脫氧核糖脫氧核糖N磷酸二磷酸二酯鍵酯鍵123452、脫氧核苷酸鏈模型的構(gòu)建、脫氧核苷酸鏈模型的構(gòu)建脫氧核苷酸連成長(zhǎng)鏈過程演示脫氧核苷酸連成長(zhǎng)鏈過程演示磷磷酸酸二二酯酯鍵鍵3 3、DNADNA分子平面模型的構(gòu)建分子平面模型的構(gòu)建4、DNA的空間結(jié)構(gòu)-雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建二、二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：磷酸、脫氧核糖交替磷酸、脫氧核糖交替連接連接 構(gòu)成基本骨架；構(gòu)成基本骨架；3 3、2 2條鏈上的堿基通條鏈上的堿基通 過過氫鍵氫鍵形成形成堿基對(duì)堿基對(duì)

7、，并遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)并遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則原則內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè): :2 2、外側(cè)：、外側(cè)：1 1、2 2條鏈條鏈反向平行反向平行；堿基對(duì)堿基對(duì)。AT之間形成之間形成2個(gè)氫鍵個(gè)氫鍵CG之間形成之間形成3個(gè)氫鍵個(gè)氫鍵DNA堿堿基基互互補(bǔ)補(bǔ)配配對(duì)對(duì)情情況況圖圖解解1 1、下面是、下面是DNADNA的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說出的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說出圖中圖中1 11010的名稱。的名稱。 12345678109GTCA1.1.胞嘧啶胞嘧啶2.2.腺嘌呤腺嘌呤3.3.鳥嘌呤鳥嘌呤4.4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.5.脫氧核糖脫氧核糖6.6.磷酸磷酸7.7.胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸8.8.堿基對(duì)堿基對(duì)9.9.氫鍵氫

8、鍵10.10.一條脫氧核苷酸鏈一條脫氧核苷酸鏈的片段的片段課堂反饋課堂反饋學(xué)習(xí)新知學(xué)習(xí)新知遺傳信息遺傳信息: :DNADNA上脫氧核苷酸上脫氧核苷酸( (或堿基或堿基對(duì)或堿基或堿基對(duì)) )的排列順序的排列順序多樣性：多樣性：堿基對(duì)排列順序千變?nèi)f化堿基對(duì)排列順序千變?nèi)f化特異性：特異性：每種生物的每種生物的DNADNA分子都有分子都有特異的堿基數(shù)目特異的堿基數(shù)目和排列順序和排列順序。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：分子骨架中分子骨架中脫氧核糖和磷酸交替排列方式固脫氧核糖和磷酸交替排列方式固定不變定不變；堿基互補(bǔ)配對(duì)方式不變；堿基互補(bǔ)配對(duì)方式不變四、四、DNA的特性：的特性：DNA的相關(guān)計(jì)算的相關(guān)計(jì)算1.在在DNA

9、中，中， 脫氧核苷酸數(shù)脫氧核苷酸數(shù)=脫氧核糖數(shù)脫氧核糖數(shù) =磷酸數(shù)磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)含氮堿基數(shù)2.含有含有n個(gè)堿基對(duì)的個(gè)堿基對(duì)的DNA，其堿基對(duì)，其堿基對(duì)排列順序可能有排列順序可能有4n種種 一個(gè)一個(gè)DNA分子含有分子含有3000個(gè)堿基，其個(gè)堿基，其堿基對(duì)排列順序可能有堿基對(duì)排列順序可能有 種？種？415003.3.雙鏈雙鏈DNADNA，兩，兩互補(bǔ)堿基的數(shù)目相等互補(bǔ)堿基的數(shù)目相等 ( (A=T，G=C) )任意兩個(gè)不互補(bǔ)任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和的比值堿基之和的比值等于等于1 1A=T，G=CAG TCA+GA+GA A+G+T+CG+T+CT+CT+C= = =A A+G+T+CG+T+C50%

10、A+GA+GT+CT+CT+CT+C= =A A+GG= =A+CA+CT+GT+G= =T+GT+GA+CA+C= =1任意兩個(gè)任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和相等不互補(bǔ)堿基之和相等任意兩個(gè)任意兩個(gè)不互不互補(bǔ)堿基之和補(bǔ)堿基之和，各占?jí)A基總數(shù)各占?jí)A基總數(shù)的的50%,50%,1 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析： 因?yàn)橐驗(yàn)镈NADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C= =50%所以，所以，A=50%23%=27%A=50%23%=27%設(shè)設(shè)DNADNA一條鏈為一條鏈為1 1鏈，互補(bǔ)鏈為鏈，互補(bǔ)鏈為2 2鏈。鏈。根據(jù)堿基

11、互補(bǔ)配對(duì)原則根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA雙雙鏈鏈A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2GG2 2+C+C2 2= = =A A1 1+T+T1 1+ +A A2 2+T+T2 2GG1 1+C+C1 1+ + GG2 2+C+C2 2= =互補(bǔ)堿基之和的比值互補(bǔ)堿基之和的比值：雙鏈：雙鏈DNADNA分子中分子中 A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一條鏈的等于其中任何一條鏈的A+T/G+CA+T/G+C。A+TA+TG+CG+C可知：可知： A

12、 A1 1=T=T2 2 A A2 2=T=T1 1， G G1 1 = C = C2 2 G G2 2 =C=C1 1。非互補(bǔ)堿基之和的比值非互補(bǔ)堿基之和的比值：雙鏈：雙鏈DNADNA分分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中子中，互補(bǔ)的兩條鏈中A+G/T+CA+G/T+C互為倒互為倒數(shù)。數(shù)。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2= =在在DNADNA的一個(gè)單鏈中，的一個(gè)單鏈中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNADNA分子中分別是多少？分子中分別是多少？若若DNADNA的一個(gè)單

13、鏈中，的一個(gè)單鏈中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述比例在，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNADNA分子中分別是多少？分子中分別是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; 0.4 0.40.4 0.4雙鏈雙鏈DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整個(gè)占整個(gè)DNADNA分子堿基總數(shù)分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中的百分比等于其中任何一條鏈中A+TA+T占該鏈堿基占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈A+TA+T是整個(gè)是整個(gè)DNADNA分分子子A+TA+T的一半。的一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= = =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2= =A A1 1 +T +T1 1 （A+TA+T）1 12 2= = =A A2 2 +T +T2 23 3、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，A A與與T T之和之和占整個(gè)占整個(gè)DNADNA堿基總數(shù)的堿基總數(shù)的54%54%，其中，其中一條鏈上一條鏈上GG占該鏈堿基總數(shù)的占該鏈堿基總數(shù)的22%22%。求另一條鏈上求另一條鏈上