2004 年印尼大海啸后的现场

第第 22 节节DNADNA 的分子结构

1’

2’3’

4’ 含氮碱基脱氧核糖

磷酸 5’

一、 DNA 双螺旋结构模型的构建课堂活动 : 画出一个脱氧核苷酸

鸟嘌呤脱氧核苷酸

胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸

二、脱氧核苷酸的种类二、脱氧核苷酸的种类A

腺嘌呤脱氧核苷酸G

C T

阅读课本 47-48 页，思考并讨论下列问题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？2 、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？

3 、通过阅读沃森和克里克构建 DNA 模型的故事，给你带来什么启示？

DNA 衍射图谱

英国物理化学家富兰克林和同事生物物理学家威尔金斯在 1951 年率先采用 X 射线衍射技术拍摄到 D ＮＡ晶体照片

（英， R.E.Franklin, 1920 － 1958 ）

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。

DNA 的 X 射线衍射图

富兰克林拍摄的 DNA 的 X 射线衍射图

问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？DNA 分子呈螺旋结构 DNA 分子呈双螺旋结构

两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？尝试多种不同的双螺旋结构

模型构建中最大的问题——两条链的连接——即碱基是如何配对的。

查哥夫（ E.Chargaff,1905--）奥地利著名生物化学家 .测定多种生物 DNA中碱基的含量。提出了查哥夫（ Chargaff）法则，即 T与 A物质的量相等，且 G与 C的物质的量相等 。

有化学家指出： A 与 A 配对，T 与 T 配对违反了化学规律

化学家的帮助

A

CG

T腺嘌呤

鸟嘌呤 胞嘧啶

胸腺嘧啶

　　 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．

思考与讨论 2

1 、 DNA 是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？

2 、 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？

3 、 DNA 中的碱基是如何配对的？它们位于 DNA 的什么部位？

DNA 分子结构的主要特点DNA 分子是由 条链组成， 盘旋成 结构。 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。碱基通过 连接成碱基对，并遵循

原则。

反向平行双螺旋

脱氧核糖和磷酸碱基对氢键

碱基互补配对

2

2.DNA 双螺旋结构（ 1） DNA 分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构

C

T

T

G

A

C

A

G

DNA平面结构

5’

5’3’

3’

4 1

23

OH

H

CH2

H

p =

OH

O

OH

O

CH2

H

1

23

OH

H

4

4

构成方式

磷酸二酯键磷酸二酯

键

AA

AA

AA

TT

TT

TT

GG

GG

GG

GG

CC

CC

CC

AA TT

CC

DNA 平面结构

磷酸、脱氧核糖交替连接—— 构成基本骨架；

（ 2） .外侧：

碱基；内侧 :

A

G

C

T

氢键A

T

G

C

⑶碱基互补配对原则

磷酸二酯键

脱氧核苷酸

碱基对

思考：在一个 DNA 分子中，那些碱基比例较高，则该 DNA 分子就比较稳定？

化学组成单位

双螺旋结构

基本单位——脱氧核苷酸种类： 四种

主要特点

碱基互补配对原则：

①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。②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。③DNA 分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。

—A —A —C —C— G —G—A— T—

—T —T —G —G —C —C —T —A—

DNA的结构

DNA 双螺旋结构的构建

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( 碱基互补配对原则 )

【课堂反馈】　 1 ．下面是 DNA 的分子的结构模式图，说出图中 1－ 10的名称。

1

2

3

4 5

67

810

9

G

T

C

A

1. 胞嘧啶2. 腺嘌呤3. 鸟嘌呤4. 胸腺嘧啶5. 脱氧核糖6. 磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对9. 氢键10. 一条脱氧核苷酸链的片段

2. 生物界这样形形色色，丰富多彩的根本原因在于：A. 蛋白质的多种多样B.DNA 分子的多种多样C. 自然环境的多种多样D. 非同源染色体组合形式多样3. 某 DNA 分子含腺嘌呤 200 个，占碱基总数的 20% ，该 DNA 分子中含胞嘧啶：A.350 B.200 C.300 D.600

3.DNA 分子的基本骨架是A.通过氢键相互连接的碱基对B.通过氢键相互连接的核苷酸对 C. 交替连接的脱氧核糖和磷酸D.通过共价键依次相连的脱氧核糖和碱基4.由 120 个碱基组成的 DNA 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，其种类最多可达： A.4120 B.1204 C.460 D.604

4. 一段多核苷酸链中的碱基组成为 30% 的 A，30% 的 C， 20% 的 G， 20% 的 T, 它是一段：A. 双链 DNA B. 单链 DNA C. 双链 RNA D. 单链 RNA5. 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A.b≤0.5 B. 胞嘧啶为 a(1/2b-1) 个 C.b≥0.5 D. 胞嘧啶为 b(1/2b-1) 个

6. 关于 DNA 的描述错误的是：A. 每一个 DNA 分子由两条平行的脱氧核苷酸链缠绕而成 B. 两条链的碱基以严格的互补关系配对 C.DNA 双链的互补碱基对之间以氢键相连 D. 两条链反向平行排列7. 为保持 DNA 两条脱氧核苷酸链之间的距离不变，碱基对应保持：A.A-T 碱基对相等 B.A-T ； G-C 碱基对都相等C.G-C 碱基对相等 D.A-G ； T-C 碱基对都相等

8.DNA 的一条链中，（ G+T ） /（ A+C ） =2 ，（ A+T ） /（ G+C ） =0.5 ，则该 DNA 分子中另一条互补链上同样的碱基比例分别为： A.2 和 2 B.0.5 和 0.5 C.2 和 0.5 D.0.5和 29. 已知 1个 DNA 分子中有 4000 个碱基对，其中胞嘧啶有 2200 个，这个 DNA 分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是： A.4000 个和 900 个 B.4000 个和 1800个 C.8000 个和 1800 个 D.8000 个和 3600个

思考• X 链 10A—30G—30C--20T• Y 链 ？ T— ？ C— ？ G-- ？ A• ？ X 链（ A+G） / （ T+C） = ？• ？ Y 链（ A+G） / （ T+C） = ？• ？ DNA 中（ A+G） / （ T+C） = ？• ？ X 链（ A+T） / （ G+C） = ？• ？ Y 链（ A+T） / （ G+C） = ？• ？ DNA 中（ A+T） / （ G+C） = ？

10 30 30 204/5

5/41

1/2

1/21/2你能从上述结果中总结出什么规律吗？

成倒数关系比值相等

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=1A 1 T 2

T 1 A2

G 1 C 2

C 1 G 2

DNA 双链

例题 1 、某双链 DNA 分子中， G占 23%，求 A占多少？27%

例 2 ．已知 1 个 DNA 分子中有 4000个碱基对，其中胞嘧啶有 2200个，这个 DNA 分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ）A ． 4000个和 900个 B． 4000个和 l800个C． 8000个和 1800个D ． 8000个和 3600个

C

③双链 DNA 分子中，互补的两条链中 A+G/T+C互为倒数。（不互补的碱基之和的比值）A1+G1T1 +C1

= a T2 +C2

A2 +G2 = 1/a

例题 3 、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？2.5 1 ;

A 1 T 2

T 1 A2

G 1 C 2

C 1 G 2

DNA双链

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。 ( 互补碱基之和的比值 )A 1 T 2

T 1 A2

G 1 C 2

C 1 G 2

DNA 双链A+TG+C

A1+T1

G1+C1

A2 +T2G 2 +C2

= =

即，若： A+T=整个 DNA 的 n% ， G+C=整个 DNA 的 m%

则： A1+T1=1 链的 n% ， G1+C1=1 链的m%

A2+T2=2 链的 n% ， G2+C2=2 链的 m% 例题 2 、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%

A 1 T 2

T 1 A2

G 1 C 2

C 1 G 2

DNA 双链

例4：某双链 DNA 分子中， A占整个 DNA 碱基总数的 27%，其中一条链上 A占该链碱基总数的 22%。求另一条链上 A占其所在链碱基总数的百分含量。

4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半

32%

3. 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 ∴ 也可以写成以下形式： 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 。

A+G( )= T+C

( )=50%

A+G T+C = ( )

( )=( ） ( )=1

A+G+T+C A+G+T+C

A+CT+CT+GA+G

恒等 一半