DNA分子的结构课件【上课材料】

第二节第二节 DNA分子的结构分子的结构1公开课2公开课资料资料1 1：2020世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分子的基本单分子的基本单位是位是脱氧核苷酸脱氧核苷酸。资料资料2 2：DNADNA是由是由4 4种脱氧核苷酸连接而成的长链，这种脱氧核苷酸连接而成的长链，这4种脱氧核种脱氧核苷酸分别含有苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基四种碱基。资料资料4 4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A A）的量总是等于胸腺嘧啶（的量总是等于胸腺嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，鸟嘌呤（，鸟嘌呤（G G）的量总）的量总是等于胞嘧啶（是等于胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。一、一、DNADNA双螺旋结构模型的建构双螺旋结构模型的建构资料资料3：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的的X射线衍射图谱射线衍射图谱，沃森和，沃森和克里克推算出克里克推算出DNA分子呈螺分子呈螺旋结构，随后构建出磷酸旋结构，随后构建出磷酸脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺旋内部双链螺旋旋内部双链螺旋。3公开课脱氧核苷酸脱氧核苷酸1、DNA的化学组成 基本单位：基本单位：P脱氧核糖含氮碱基磷酸脱氧核糖含氮碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸元素组成：元素组成：C H O N P4公开课2、组成脱氧核苷酸的碱基碱基：胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（G）因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4种种腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸5公开课早凋的早凋的“科学玫瑰科学玫瑰”富兰克林富兰克林 （R.E.Franklin）她和同事威尔金斯在她和同事威尔金斯在1951年率先采用年率先采用X射线衍射射线衍射技技术拍摄到术拍摄到DNA晶体照片，晶体照片，为推算出为推算出DNA分子呈螺旋分子呈螺旋结构的结论，提供了决定结构的结论，提供了决定性的实验依据。性的实验依据。(英，英，R.E.Franklin,19201958）但但“科学玫瑰科学玫瑰”没等到分没等到分享荣耀，在研究成果被承享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。认之前就已凋谢。6公开课富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的DNA的的X射线衍射图射线衍射图 X衍射技术是用衍射技术是用X光光透过物质的结晶体，透过物质的结晶体，使其在照片底片上使其在照片底片上衍射出晶体图案的衍射出晶体图案的技术。这个方法可技术。这个方法可以用来推测晶体的以用来推测晶体的分子排列。分子排列。DNA的的X射线衍射图射线衍射图7公开课 1953年，美国科学家年，美国科学家沃森沃森（JD.Watson，1928）和英国科学）和英国科学家家克里克克里克（F.Crick，19162004），共），共同提出了同提出了DNA分子的分子的双螺旋结构模型双螺旋结构模型。这这是是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项入分子的层次。因为这项“生物科学中最生物科学中最具有革命性的发现具有革命性的发现”，两位科学家获得了，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。年度诺贝尔生理学或医学奖。8公开课在生命的旋梯上 沃森和克里克沃森和克里克9公开课DAN模型构建A脱氧核苷酸脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNA双链双链10公开课3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？的什么部位？2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于它们分别位于DNA的什么部位呢？的什么部位呢？1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？立体结构？【思考思考3】总结总结DNA分子的结构特点分子的结构特点11公开课【模型建构模型建构2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNADNA模型建构模型建构12公开课【模型建构模型建构3】DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP13公开课【模型建构模型建构3】DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP14公开课【模型建构模型建构3】DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP15公开课P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】DNA双链双链16公开课P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】DNA双链双链17公开课P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】DNA双链双链18公开课P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构模型建构3】DNA双链双链19公开课AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接，排列在排列在外侧外侧，构成，构成基本基本骨架骨架；碱基在；碱基在内侧内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点）20公开课DNA的的 结构和组成可用五四三结构和组成可用五四三二一表示分别表示的是什么？二一表示分别表示的是什么？五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、G、C、T，相应的，相应的有四种脱氧核苷酸有四种脱氧核苷酸三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮磷酸、脱氧核糖、含氮碱基碱基两条长链：两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链两条反向平行的脱氧核苷酸链一种螺旋：一种螺旋：规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构21公开课4 4、下图是、下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出1 11010的名称。的名称。PPPPACTG123456789101 23 45 67 89 10胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段22公开课AAATTTGGGGCCCATC 思考1：结构中的哪个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？两条长链上的脱两条长链上的脱氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交替排列的顺序是替排列的顺序是稳定不变的。稳定不变的。长链中的碱基对长链中的碱基对的排列顺序是千的排列顺序是千变万化的。变万化的。23公开课DNA双螺旋结构模型24公开课答：答：DNA通过通过碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序 （即为脱氧核苷酸的排列顺序）（即为脱氧核苷酸的排列顺序）储存大量的遗传信息储存大量的遗传信息思考题：思考题：DNA是遗传物质，储存着大是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么量的遗传信息，那么DNA是通过什么储是通过什么储存大量的遗传信息？存大量的遗传信息？25公开课基础知识简答基础知识简答1、沃森和克里克提出了著名的、沃森和克里克提出了著名的 模型，为模型，为合理地解释遗传物质的各种功能合理地解释遗传物质的各种功能 奠定了基础。奠定了基础。2、DNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由（由一分子一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 组成）。组成）。组成组成DNA的碱基共有的碱基共有 种（符号表示为种（符号表示为 ），脱氧核苷），脱氧核苷共有共有 种（名称是种（名称是 、）。）。DNA双螺旋双螺旋脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4A T G C4胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸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胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸26公开课3、DNA的双螺旋结构是由的双螺旋结构是由 平行的平行的 长链长链 而成，而成，排在外侧的排在外侧的 和和 交替连接构成基本骨架，通过交替连接构成基本骨架，通过 连连接起来的接起来的 排列在内侧。碱基对的组成规律是排列在内侧。碱基对的组成规律是 与与 配配对，对，（A）一定与）一定与 （T）配对，）配对，（G）一定与一定与 （C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫做做 原则。原则。4、DNA的碱基只有的碱基只有 种，碱基对只有种，碱基对只有 种，而分子结构具种，而分子结构具有有 性，这完全是碱基对的性，这完全是碱基对的 千变万化的结果。千变万化的结果。两条两条脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸盘旋盘旋脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸氢键氢键碱基对碱基对嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶碱基互补配对碱基互补配对4两两多样多样排列次序排列次序27公开课拓展题：你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？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。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也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A+GT C1（）（）（）（）规律概括：在规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，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5028公开课29公开课