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第二节第二节 DNADNA的分子结构的分子结构 1.1.概述概述DNADNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。2.2.制作制作DNADNA分子双螺旋结构模型。分子双螺旋结构模型。3.3.讨论讨论DNADNA分子双螺旋结构模型的构建历程。分子双螺旋结构模型的构建历程。 美国美国“9.11”9.11”事件，共有事件，共有29982998人遇难，医疗人员通人遇难，医疗人员通过过“DNADNA检测检测”为遇难者找到各自的亲人。为遇难者找到各自的亲人。为什么为什么检测检测DNADNA就就可以确可以确定他们定他们的身份的身份呢呢? ?脱氧核苷酸脱氧核苷酸基本元素基本元素: : C C、H H、O O、N N、P P种类种类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 组成：组成： 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 一、一、DNADNA的基本组成单位的基本组成单位H HH HH你认识它们吗？试着写出它们的名字吧！你认识它们吗？试着写出它们的名字吧！胸腺嘧啶胸腺嘧啶（T T）胞嘧啶胞嘧啶（C C）鸟嘌呤鸟嘌呤（G G）腺嘌呤腺嘌呤（A A）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G GA AC CT T19511951年前后，富兰克林和年前后，富兰克林和威尔金斯利用威尔金斯利用X X射线衍射射线衍射技术技术得到了清晰的得到了清晰的DNADNA分分子结晶衍射图。子结晶衍射图。图形特点：图形特点：很规则、具有简单对称性很规则、具有简单对称性关键结论：关键结论：DNADNA呈规则呈规则双螺旋双螺旋结构结构二、二、DNADNA双螺旋结构双螺旋结构2020世纪世纪4040年代，科学家对年代，科学家对不同生物来源不同生物来源的的DNADNA碱基组成进行了分析。碱基组成进行了分析。来源来源碱基组成碱基组成腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）人人30.930.919.9 19.9 19.819.829.429.4母鸡母鸡28.828.820.520.521.521.529.229.2酵母酵母31.331.318.718.717.117.132.932.9大肠杆菌大肠杆菌24.724.726.026.025.725.723.623.6你能发现你能发现DNADNA分子中四种碱基之间存在怎样的数量关系吗？分子中四种碱基之间存在怎样的数量关系吗？1.1.所有所有DNADNA分子中碱基含量分子中碱基含量 A=TA=T，G=CG=C 腺嘌呤和胞嘧啶总数等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶总数，腺嘌呤和胞嘧啶总数等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶总数，即即A+C=G+TA+C=G+T。 2.2.同一种生物的体细胞内同一种生物的体细胞内DNADNA的碱基含量相同。的碱基含量相同。不同种不同种生物碱基含量生物碱基含量不同不同。DNA平面结构图DNA立体结构图碱基之间是如何进行配对的呢？碱基之间是如何进行配对的呢？嘌呤配对嘌呤配对嘧啶配对嘧啶配对嘌呤和嘧啶配对嘌呤和嘧啶配对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，形成嘌呤和嘧啶之间通过氢键连接，形成碱基对碱基对，且，且A A只和只和T T配对、配对、C C只和只和G G配对，这种碱基之间的一一对应的配对，这种碱基之间的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氢键氢键每个螺距有每个螺距有1010个碱基对，个碱基对，两个相邻碱基对平面的垂两个相邻碱基对平面的垂直距离为直距离为0.34nm0.34nm。AATTGGGCCATC（1 1）DNADNA分子是由两条反分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成的盘旋成的双螺旋结构双螺旋结构。DNADNA分子的结构特点分子的结构特点AATTGGGCCATC（2 2）DNADNA分子中的脱氧核糖分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外和磷酸交替连接，排列在外侧，侧，构成基本骨架构成基本骨架；碱基在；碱基在内侧。内侧。AATTGGGCCATC（3 3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基氢键连接起来，形成碱基对，且遵循对，且遵循碱基互补配对碱基互补配对原则原则。不同的不同的DNADNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。若一个多样。若一个DNADNA分子由分子由n n个碱基对构成，则可能出现的组个碱基对构成，则可能出现的组合为合为4 4n n种，体现出种，体现出DNADNA分子作为遗传物质的多样性。分子作为遗传物质的多样性。每一种每一种DNADNA分子都有特定的碱基对排列顺序，构成了分子都有特定的碱基对排列顺序，构成了DNADNA分分子的特异性。子的特异性。DNADNA分子中的碱基顺序编码、储存遗传信息。分子中的碱基顺序编码、储存遗传信息。 知识拓展知识拓展 你能根据碱基互补配对原则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。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 C5050A+T+C+GA+T+C+G也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：1 1T + G A + GT CA + C A + C T + G相等相等5050规律概括：在规律概括：在DNADNA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 。DNADNA分子中各种碱基的数量关系分子中各种碱基的数量关系 ： 在整个在整个DNADNA分子中，分子中，A=TA=T、G=CG=C； A+G=T+CA+G=T+C，A+C=T+GA+C=T+G； (A+G(A+G）/ /（T+CT+C）=1=1 DNA DNA分子的一条链中的分子的一条链中的A+T=A+T=另一条链中的另一条链中的T+A T+A ； 同理，一条链中的同理，一条链中的G+C=G+C=另一条链中的另一条链中的C+GC+G如果一条链中的如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a(A+T)/(G+C)=a，则另一条链中的则另一条链中的(A+T) (A+T) /(G+C)/(G+C)也等于也等于a a；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G)/(T+C)=b(A+G)/(T+C)=b, ,则另一则另一条链中条链中(A+G)/(T+C)(A+G)/(T+C)的比例是的比例是1/b1/b。在在DNADNA分子的一条链中分子的一条链中A+TA+T的和占该链碱基比例等于另一的和占该链碱基比例等于另一条链中条链中A+TA+T的和占该链碱基比例，还等于双链的和占该链碱基比例，还等于双链DNADNA分子中分子中A+TA+T的和占整个的和占整个DNADNA分子的碱基比例。分子的碱基比例。即：即： (A(A1 1+T+T1 1)% = ( A)% = ( A2 2+T+T2 2)% = )% = 总总( A+T)%( A+T)%同理：同理： (G(G1 1+C+C1 1)% = ( G)% = ( G2 2+C+C2 2)% = )% = 总总( G+C)%( G+C)%1.1.组成脱氧核糖核酸的核苷酸共有（组成脱氧核糖核酸的核苷酸共有（ ）A.4A.4种种 B.5B.5种种 C.8C.8种种 D.20D.20种种A A2.2.一个一个DNADNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%40%，两者，两者之和占之和占DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的24%24%，则该，则该DNADNA分子的另一条链上，分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的胸腺嘧啶占该链碱基数目的( ( ) )A A44% B44% B24%24%C C14% D14% D28%28%D D【解析【解析】画出画出DNADNA简图简图( (如下图如下图) )：依题意，列出等量关系：依题意，列出等量关系：(A(A1 1-G-G1 1)/G)/G1 140%A40%A1 11.4G1.4G1 1， 而而(A(A1 1+G+G1 1)/200)/20024%A24%A1 1G G1 14848。 由由、可得，可得，A A1 128%28%，所以所以T T2 228%28%。 3.3.细胞内某一细胞内某一DNADNA片段中有片段中有30%30%的碱基为的碱基为A A，则该片段中，则该片段中( )( ) A AG G的含量为的含量为30% B30% BU U的含量为的含量为30%30% C C嘌呤含量为嘌呤含量为50% D50% D嘧啶含量为嘧啶含量为40%40%【解析【解析】DNADNA片段中嘌呤和嘧啶各占片段中嘌呤和嘧啶各占50%50%。C C4.4.如图为如图为DNADNA分子结构示意图，对该图的正确描述是分子结构示意图，对该图的正确描述是( () )A.A.和和相间排列，构成了相间排列，构成了DNADNA分子分子的基本骨架的基本骨架B.B.的名称是胞嘧啶脱氧的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸核苷酸C.C.当当DNADNA复制时，复制时，的形成的形成需要需要DNADNA连接酶连接酶D.DNAD.DNA分子中特定的脱氧核分子中特定的脱氧核苷酸序列苷酸序列代表了遗传信息代表了遗传信息D D5.5.下列对双链下列对双链DNADNA分子的叙述，哪项是不正确的分子的叙述，哪项是不正确的( () )A A若一条链中若一条链中G G的数目为的数目为C C的的2 2倍，则另一条链倍，则另一条链中中G G的数目为的数目为C C的的0.50.5倍倍B B若一条链若一条链中中A A和和T T的数目相等，则另一条链的数目相等，则另一条链中中A A和和T T的数目的数目也相等也相等C C若一条链若一条链中中的的ATGCATGC12341234，则另一条链，则另一条链中中相应碱基比为相应碱基比为21432143D D若一条链若一条链中中的的GTGT1212，另一条链，另一条链中中的的CACA2121D DB B6.6.一条双链一条双链DNADNA分子中，分子中，G G和和C C占全部碱基的占全部碱基的4444，其中一条，其中一条链的碱基中，链的碱基中，2626是是A A，2020是是C C，那么其互补链中的，那么其互补链中的A A和和C C分别占该链全部碱基的百分比是（）分别占该链全部碱基的百分比是（）A.28A.28和和2222 B.30B.30和和2424C.26C.26和和2020 D.24D.24和和3030A AT TG GT TA AC CG GC CY YZ Z2020Z Z2626Z ZX XZ ZY YZ Z2020Z Z2626Z ZX XZ ZZ Z个个Z Z个个【解析【解析】则则A A占的百分比为占的百分比为X%=30%X%=30% C C占的百分比为占的百分比为Y%=24%Y%=24%基本组基本组成单位成单位双双螺螺旋旋结结构构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类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 主要特点主要特点 碱基互补配对原则碱基互补配对原则由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架基本骨架 ，内侧由碱基对组成。，内侧由碱基对组成。碱基对碱基对由氢键相连接。由氢键相连接。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。
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