32DNA的分子结构.pptx

温温故故知知新新细菌转化实验、噬菌体侵染细菌实细菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验证明了验证明了_是遗传物质。是遗传物质。DNADNA温温故故知知新新DNADNA作为遗传物质具有的特点：作为遗传物质具有的特点：1 1、结构相对稳定、结构相对稳定2 2、能携带遗传信息、能携带遗传信息3 3、能够进行自我复制、能够进行自我复制【问问】DNADNA有什么样的结构能有什么样的结构能够满足这些功能要求？够满足这些功能要求？雅典奥运会开幕式经典场景雅典奥运会开幕式经典场景 第2节 DNA分子的结构探探究究历历程程2020世纪世纪40-5040-50年代化学和遗传年代化学和遗传学研究取得重大进展：学研究取得重大进展：1 1、DNADNA的丝状结构的揭示的丝状结构的揭示3 3、DNADNA基本单位：基本单位：2 2、DNADNA化学元素组成：化学元素组成：C C、H H、O O、N N、P P 脱氧核苷酸脱氧核苷酸含氮碱基：含氮碱基：A A、T T、G G、C C碱基碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸探探究究历历程程【问问】已知生物大分子之一的蛋已知生物大分子之一的蛋白质螺旋结构及白质螺旋结构及DNA XDNA X衍射图推测衍射图推测DNADNA特点是什么？特点是什么？【结构特点】【结构特点】DNADNA分子呈螺旋结构分子呈螺旋结构沃森和克里克尝试了碱基位于外部沃森和克里克尝试了碱基位于外部的不同结构模型：的不同结构模型：单单链链螺螺旋旋结结构构模模型型双双链链螺螺旋旋结结构构模模型型三三链链螺螺旋旋结结构构模模型型通过衍射验证及数据计算，证明通过衍射验证及数据计算，证明与实际不符，被否定。与实际不符，被否定。探探究究历历程程后来发现碱基具有后来发现碱基具有疏水性疏水性，大家，大家有何联想？有何联想？【结论结论】碱基在内的螺旋结构碱基在内的螺旋结构探探究究历历程程沃森和克里克进一步研究重点：沃森和克里克进一步研究重点：双双链链螺螺旋旋结结构构模模型型A-AT-TC-CG-G配对方式配对方式化学家指出配对违反化学规律，又被否定。化学家指出配对违反化学规律，又被否定。探探究究历历程程19521952春，沃森和克里克得知春，沃森和克里克得知查哥夫查哥夫理论：理论：A的量的量=T的量的量 C的量的量=G的量的量据此，你认为据此，你认为DNADNA的结构该如的结构该如何修正？何修正？【结论结论】A A与与T T配对，配对，C C与与G G配对的双链结构配对的双链结构探探究究历历程程螺旋一定的角度螺旋一定的角度由于由于核苷酸各部分之间的作用力，核苷酸各部分之间的作用力，它们既不在同一直线也不在同一它们既不在同一直线也不在同一个平面上个平面上【结论】【结论】DNADNA的结构为：规则的双螺旋结构的结构为：规则的双螺旋结构探探究究历历程程 19531953年月日，英国的年月日，英国的自然自然杂志刊登了美国的杂志刊登了美国的沃森沃森和英国的和英国的克克里克里克在英国剑桥大学合作的成果，在英国剑桥大学合作的成果，DNADNA双螺旋结构的分子模型双螺旋结构的分子模型，这一成就后，这一成就后来被誉为来被誉为2020世纪以来生物学方面最伟世纪以来生物学方面最伟大的发现，大的发现，也也 被认为是分子生物被认为是分子生物 学诞生的标志。学诞生的标志。19621962年，沃森和年，沃森和 克里克三人共同克里克三人共同 获得了诺贝尔生获得了诺贝尔生 理学和医学奖。理学和医学奖。探探究究历历程程DNADNA模型构建中重大贡献的科学家：模型构建中重大贡献的科学家：鲍鲍 林林化学家化学家美国美国威尔金斯威尔金斯生物物理学家生物物理学家英国英国富兰克林富兰克林化学家化学家英国英国克克 里里 克克物理学家物理学家英国英国沃沃 森森生物学家生物学家美国美国查哥夫查哥夫生物化学家生物化学家奥地利奥地利【问问】你受到怎样的启发？你受到怎样的启发？探探究究历历程程科学精神科学精神多学科的综合应用多学科的综合应用精诚的合作精诚的合作失败面前锲而不舍的精神失败面前锲而不舍的精神 探探究究历历程程以超高分辨率扫描式电子以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的显微镜拍到的DNADNA照片。照片。从图从图上可辨认上可辨认出出DNADNA是是由两条链由两条链交缠在一交缠在一起的螺旋起的螺旋结构结构1.DNA1.DNA的化学组成的化学组成DNADNA全称是全称是；DNADNA的基本组成的基本组成元素是元素是 ；组成；组成DNADNA的的基本单位是基本单位是。脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸C C、H H、O O、N N、P P脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸2.2.脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类含氮碱基：含氮碱基：A A、T T、G G、C C碱基碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸二酯键磷酸二酯键AG GTA磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基3.3.多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链CC思考：思考：2 2条脱氧核苷酸连条脱氧核苷酸连如何连接成如何连接成1 1个个DNADNA分子？分子？TG GAG GTCTG GAG GTC思考：思考：DNADNA分子是分子是如何维系它的结构如何维系它的结构稳定性？稳定性？2 2条链上的碱基通条链上的碱基通过过_连接成连接成碱基对碱基对氢键氢键碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键连接成碱基对，且嘌呤和嘧啶之间通过氢键连接成碱基对，且A A只只和和T T配对、配对、C C只和只和G G配对，碱基之间的这种一一对应的配对，碱基之间的这种一一对应的关系就叫做关系就叫做碱基互补配对原则碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键A =T A =T/G G C C？2 2）脱氧核糖和磷酸交替脱氧核糖和磷酸交替连接，连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。4.DNA4.DNA分子的结构特点分子的结构特点1 1）由）由两条两条脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸长链反向平行反向平行盘旋成双螺旋结构盘旋成双螺旋结构。TG GAG GTCAG GTACC3 3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢键氢键连接成碱基对，连接成碱基对，且遵循且遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则。由由2 2条链按条链按反向平行反向平行方式盘绕成方式盘绕成双螺旋结构双螺旋结构TG GAG GTCAG GTACC两条长链上的脱氧核两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。列顺序是千变万化的。多样性多样性稳定性稳定性 DNADNA分子的分子的特异性特异性特异性特异性就体现在就体现在特定的碱基特定的碱基（对）排列顺序（对）排列顺序中。中。3 3）特异性）特异性 每个每个DNADNA分子中的碱基对都有分子中的碱基对都有特定排列顺序特定排列顺序，又构成了每一个又构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。5 5、DNADNA分子的结构特性分子的结构特性2 2）多样性）多样性 同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号牌可以写同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号牌可以写出相同符号出相同符号A A或或B B，又可以写成，又可以写成A A和和B B，它们由左向右的书写类型，它们由左向右的书写类型有多少种？有多少种？四种：四种：AAAA、BBBB、ABAB、BABA 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有40004000个碱基对，个碱基对，碱基对有：碱基对有：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。请同学们计算。请同学们计算DNADNA分子分子有多少种？有多少种？4 种种 4n(n表示碱基对数表示碱基对数)4000 碱基对排列顺序的千变万化，构成了碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分子分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。DNADNA分子的结构分子的结构化学组成：化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸基本组成单位：四种脱氧核苷酸空间结构空间结构双双螺螺旋旋结结构构分子结构的稳定性、多样性和特异性分子结构的稳定性、多样性和特异性由由两条反向平行的脱氧核苷酸长链两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNADNA分子两条链上的碱基通过分子两条链上的碱基通过氢键氢键连接成碱基连接成碱基对。对。碱基互补配对原则碱基互补配对原则A A C C G GA TT T G G C C T A1.1.胞嘧啶胞嘧啶2.2.腺嘌呤腺嘌呤3.3.鸟嘌呤鸟嘌呤4.4.胸腺嘧啶胸腺嘧啶5.5.脱氧核糖脱氧核糖6.6.磷酸磷酸7.7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.8.碱基对碱基对9.9.氢键氢键10.10.一条脱氧核苷酸链的片一条脱氧核苷酸链的片段段3.3.下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名称。的名称。12345678109G GT TC CA A2 2已已知知1 1个个DNADNA分分子子中中有有40004000个个碱碱基基对对，其其中中胞胞嘧嘧啶啶有有22002200个个，这这个个DNADNA分分子子中中应应含含有有的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸的的数数目和腺嘌呤的数目分别是目和腺嘌呤的数目分别是 （）A A40004000个和个和900900个个 B B40004000个和个和l800l800个个C C80008000个和个和18001800个个D D80008000个和个和36003600个个C3.3.拓展题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。后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。A A T T ，G G C C A+G A+G T+C T+C A+G A+G T T C C （）=（）=50也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A+GT C1（）（）（）（）规律规律1 1：在：在DNADNA双链双链中，任意两个中，任意两个不互补碱基不互补碱基之和之和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+T+C+GA+T+C+GA+C T+GA+C T+G相等相等50501 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，分子的碱基中，鸟嘌呤鸟嘌呤30%30%，则胸腺嘧啶为则胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，分子的碱基中，腺嘌呤占腺嘌呤占20%20%，那么在含有那么在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，胞分子中，胞嘧啶应是嘧啶应是_._.3 3、DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子中分子中G=_G=_20%20%6060个个29%29%思考：已知在思考：已知在DNADNA分子中的分子中的一条单链一条单链(A+G)/(T+C)=m(A+G)/(T+C)=m 时时,求求:(1):(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?(2)(2)这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少?（A+G）/(A+G)=1(A1+G1)/(T1+C1)=(A1+G1)/(T1+C1)=(T2+C2)/(A2+G2)=m(T2+C2)/(A2+G2)=m设一条链为设一条链为1 1链，另一条链为链，另一条链为2 2链，链，根据碱基互补配对原则：根据碱基互补配对原则：则：则：(A2+G2)/(T2+C2)=(A2+G2)/(T2+C2)=1/mA=T,C=G,A=T,C=G,(A+G)/(T+C)=(A+G)/(T+C)=规律规律2 2：双链：双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C 互为倒数互为倒数规律规律3 3：双链：双链DNADNA分子中，嘌呤碱之和等于嘧啶碱之和分子中，嘌呤碱之和等于嘧啶碱之和A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链 例题例题2 2、在、在DNADNA的一个的一个单链中，单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整上述比例在其互补链和整个个DNADNA分子中分别是多少分子中分别是多少？2.5 1 2.5 1 A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A 2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链n(2)2)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少?思考：在双链思考：在双链DNADNA的一单链中的一单链中,如果如果(A+T)/(G+C)=n(A+T)/(G+C)=n 时时,求求:(1):(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?(A1+T1)/(G1+C1)=(A1+T1)/(G1+C1)=(T2+A2)/(C2+G2)(T2+A2)/(C2+G2)设一条链为设一条链为1 1链，另一条链为链，另一条链为2 2链，链，根据碱基互补配对原则：根据碱基互补配对原则：则：则：(A2+T2)/(G2+C2)=(A2+T2)/(G2+C2)=n(A+T)/(G+C)=(A+T)/(G+C)=(A1+A2+T1+T2)/(G1+G2+C1+C2)=(A1+A2+T1+T2)/(G1+G2+C1+C2)=2(A1+T1)/2(G1+C1)=2(A1+T1)/2(G1+C1)=n规律规律4 4：双链：双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+T/G+CA+T/G+C比值相等，在整个比值相等，在整个DNADNA分子中，分子中，A+T/G+CA+T/G+C与分子内与分子内任何一条链上的该比值相同任何一条链上的该比值相同A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链 例题例题3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，C C与与G G之和占整个之和占整个DNADNA碱碱基总数的基总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上A A占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上A A占其所在链碱基总数的百分含量。占其所在链碱基总数的百分含量。A+T=46%A+T=46%CCG=54%G=54%A1+A2+T1+T2+G1+G2+C1+C2A1+A2+T1+T2+G1+G2+C1+C2A1+A2+T1+T2A1+A2+T1+T2A+TA+TA+T+G+CA+T+G+C=2(A2(A1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1)1)2(A2(A1 1+T+T1)1)=2 2（A A2 2+T+T2 2+G+G2 2 +C+C2 2）2(A2(A2 2+T+T2 2）=A1=22%A1=22%A1+T1=46%A1+T1=46%A2=T1=24%A2=T1=24%4 4、从某生物组织中提取、从某生物组织中提取DNADNA进行分析进行分析,其四其四种碱基数的比例是种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的部碱基数的46%46%,又知又知DNADNA的一条链的一条链(H(H链链)所含所含的碱基中的碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤,问与问与H H链相对应的另一链相对应的另一条链中条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的腺嘌呤占该链全部碱基数的()()、26%26%、24%24%、14%14%、11%11%A A 5 5、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条。求另一条链上链上G G占其所在链碱基总数的百分含量。占其所在链碱基总数的百分含量。解析一：解析一：解析一：解析一：设设DNA分子碱基总数为分子碱基总数为100.已知：已知：A+T=54，则，则G+C=46所以，所以，G1+C 1=G 2+C 2=23已知：已知：G 1=10022%=1112所以所以,C 2=G 1=11则则:G 2=2311=12G 2A 2+T 2+G 2+C 2=1212100=24%解析二解析二解析二解析二:已知已知A+T总总=54%,则则=46%G+C总总所以所以G1+C 11/2总总=46%.已知已知1/2总总G 1=22%所以所以1/2总总C 1=46%22%=24%因为因为 G2=C1所以所以1/2总总G 2=24%24%6 6、某、某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的34%34%，其中一条链上的其中一条链上的C C占该链碱基总数的占该链碱基总数的28%28%，那么，对应的，那么，对应的另一条互补链上的另一条互补链上的C C占该链碱基总数的比例是多少？占该链碱基总数的比例是多少？38%7 7、由、由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，可因其碱基对组分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达多可达 （）A A、4 4120120 B B、1201204 4 C C、4 46060 D D、60604 4C C