第3章 基因的本质.ppt

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　　第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构

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　　DNA的双螺旋结构的确立，标志着生物科学的发展进入了分子生物学阶段，在生物学发展中具有里程碑式的意义。

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　　知识回顾

　　DNA的中文全称：_________________

　　DNA的组成元素：_________________

　　DNA的结构单位：_________________

　　脱氧核糖核酸

　　C、H、O、N、P

　　脱氧核糖核苷酸

　　1分子脱氧核苷酸： ________ + ____________ +______________

　　1分子磷酸

　　1分子脱氧核糖

　　1分子含氮碱基

　　(Gp:) 磷酸

　　(Gp:) 脱氧核糖

　　(Gp:) 含氮碱基

　　A

　　G

　　C

　　T

　　DNA是主要的遗传物质，它的结构是怎样的?

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　　DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。4种脱氧核苷酸分别含有______________4种碱基

　　(1)当时科学界对DNA的认识

　　A、T、C、G

　　(Gp:) P

　　(Gp:) A

　　(Gp:) P

　　(Gp:) T

　　(Gp:) P

　　(Gp:) G

　　(Gp:) P

　　(Gp:) C

　　一、DNA双螺旋结构模型的构建

　　1.模型的构建过程

　　(Gp:) …

　　(Gp:) P

　　(Gp:) A

　　(Gp:) P

　　(Gp:) T

　　(Gp:) P

　　(Gp:) G

　　(Gp:) P

　　(Gp:) C

　　(Gp:) P

　　(Gp:) G

　　(Gp:) P

　　(Gp:) C

　　磷酸二酯键

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　　(2)1951年，英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱。

　　沃森与克里克共同分析，推算DNA分子呈______结构。

　　螺旋

　　(3)沃森和克里克尝试搭建双螺旋和三螺旋结构模型。

　　配对违反了化学规律

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　　威尔金斯和富兰克林提供的 ，

　　尝试建构模型： 、

　　沃森和克里克推算出DNA呈_______结构

　　失败

　　DNA衍射图谱

　　DNA的结构单位 ，

　　四种脱氧核苷酸

　　螺旋

　　双螺旋

　　三螺旋

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　　(4)1952年，从奥地利生物化学家查哥夫处得知:在DNA中，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量;鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。

　　A=T G=C

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　　标题： DNA的平面结构

　　(Gp:) A

　　(Gp:) T

　　(Gp:) G

　　(Gp:) C

　　(Gp:) A

　　(Gp:) T

　　(Gp:) G

　　(Gp:) C

　　DNA的立体结构

　　氢键

　　重建模型：

　　让A与T配对、G与C配对

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　　重建模型：

　　形成DNA双螺旋结构

　　验证

　　让A与T配对、G与C配对

　　(1)DNA具有恒定的 ， (2)能解释 ， (3)制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符

　　直径

　　A、T、G、C的数量关系

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　　(5)1953年沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在英国《自然》杂志上。

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　　(6)1962年，沃森、克里克和威尔金斯获诺贝尔奖。

　　左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森

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　　思考与讨论

　　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? 3.DNA中的碱基是如何配对的?它们位于DNA的什么部位?

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　　1.DNA的立体结构

　　双螺旋解开放大

　　二、DNA的结构

　　(Gp:) G

　　(Gp:) A

　　(Gp:) G

　　(Gp:) G

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) T

　　(Gp:) A

　　(Gp:) T

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) T

　　(Gp:) G

　　(Gp:) G

　　(Gp:) A

　　(Gp:) G

　　DNA平面结构模式图

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　　2.DNA双螺旋结构的主要特点：

　　(1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

　　5'

　　3'

　　5'

　　3'

　　DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′-端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′-端，两条单链走向相反，一条单链从5′-端到3′-端，另一条单链从3′-端到5′-端。

　　(Gp:) G

　　(Gp:) A

　　(Gp:) G

　　(Gp:) G

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) T

　　(Gp:) A

　　(Gp:) T

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) T

　　(Gp:) G

　　(Gp:) G

　　(Gp:) A

　　(Gp:) G

　　(Gp:) O

　　(Gp:) CH2

　　(Gp:) OH

　　(Gp:) H

　　(Gp:) 磷酸基团

　　(Gp:) 碱基

　　(Gp:) 3′

　　(Gp:) 2′

　　(Gp:) H

　　(Gp:) H

　　(Gp:) 1′

　　(Gp:) 4′

　　(Gp:) 5′

　　(Gp:) H

　　(Gp:) H

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　　(1)DNA的两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

　　(Gp:) G

　　(Gp:) A

　　(Gp:) G

　　(Gp:) G

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) T

　　(Gp:) A

　　(Gp:) T

　　(Gp:) C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) T

　　(Gp:) G

　　(Gp:) G

　　(Gp:) A

　　5'

　　3'

　　5'

　　3'

　　(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基排列在内侧。

　　(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。

　　G

　　DNA结构模式图

　　2.DNA双螺旋结构的主要特点：

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　　碱基对

　　另一碱基对

　　A

　　T

　　G

　　C

　　氢键

　　G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。——G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。

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　　归纳：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”

　　五种元素：

　　四种碱基：

　　三种物质：

　　两条长链：

　　一种螺旋：

　　C、H、O、N、P

　　A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸

　　磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

　　两条反向平行的脱氧核苷酸链

　　规则的双螺旋结构

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　　某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要： (1)代表磷酸的球形塑料片几个? (2)代表四种碱基的长方形塑料片几个? (3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个?

　　三、制作DNA双螺旋结构模型

　　20

　　20

　　20

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　　四、DNA分子的结构特性

　　2.多样性：碱基数量的不同，碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。

　　3.特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。

　　1.稳定性：主链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。 碱基对：严格遵循碱基互补配对原则。

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　　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。

　　五、DNA有关碱基数量的计算

　　规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。即：A+G=T+C

　　(Gp:) A1

　　(Gp:) T2

　　(Gp:) T1

　　(Gp:) A2

　　(Gp:) G1

　　(Gp:) C2

　　(Gp:) C1

　　(Gp:) G2

　　(Gp:) DNA双链 1 2

　　例：已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶?

　　练一练：某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少?

　　因为DNA分子中，A+G=T+C。所以：

　　A=50%–23%=27%

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　　其他占位符： 21

　　(Gp:) A+T

　　(Gp:) G+C

　　(Gp:) A2+T2

　　(Gp:) G2+C2

　　(Gp:) A1+T1

　　(Gp:) G1+C1

　　(Gp:) =

　　=

　　规律三：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。

　　=

　　n

　　n

　　n

　　(Gp:) A1

　　(Gp:) T2

　　(Gp:) T1

　　(Gp:) A2

　　(Gp:) G1

　　(Gp:) C2

　　(Gp:) C1

　　(Gp:) G2

　　(Gp:) DNA双链 1 2

　　例：若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少?

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　　规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。

　　互为倒数

　　例：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?

　　(Gp:) A1

　　(Gp:) T2

　　(Gp:) T1

　　(Gp:) A2

　　(Gp:) G1

　　(Gp:) C2

　　(Gp:) C1

　　(Gp:) G2

　　(Gp:) DNA双链 1 2

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　　(Gp:) 规律一：不互补两碱基之和等于碱基总数的__。 规律二：一条单链的　　　值与其互补链的　　　值互为__。 规律三：一条链的　　　值与其互补链的　　　值__， 与整个DNA分子的　　　值__。

　　(Gp:) A + G

　　(Gp:) T + C

　　(Gp:) A + G

　　(Gp:) T + C

　　(Gp:) G+C

　　(Gp:) A+T

　　(Gp:) G+C

　　(Gp:) A+T

　　(Gp:) G+C

　　(Gp:) A+T

　　一半

　　倒数

　　相等

　　相等

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　　1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____

　　2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____

　　3.DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____

　　20%

　　60个

　　29%

　　4.经测定,青蛙体细胞中一段DNA分子中A有600个,占全部碱基总数的24%。那么,该DNA片段中C所占比例和数量分别是 (　　) A.24%,600个 B.24%,650个 C.26%,600个 D.26%,650个

　　D

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　　化学组成单位

　　基本单位——脱氧核苷酸

　　种类：

　　四种

　　主要特点

　　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。

　　标题： DNA的结构

　　DNA双螺旋结构的构建

　　(碱基互补配对原则)

　　、小结

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　　DNA指纹技术

　　下图中怀疑对象中，谁最可能是嫌疑犯?DNA指纹技术还有哪些用途?