3.2 DNA的结构课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第3章 第2节 DNA的结构
目录
概念一、
概念二、 DNA结构的特点
概念三、 DNA结构的特性
DNA双螺旋结构模型的构建
一、DNA双螺旋结构模型的构建
沃森（左）和克里克（右）
克里克：
物理学家，对X射线衍射图谱的分析十分熟悉，能够帮助沃森理解晶体学的原理。
沃森：
生物学家，能够帮助克里克理解生物学的知识内容。
1、建立者：沃森与克里克
一、DNA双螺旋结构模型的构建
2、构建过程：
资料1
双环化合物
单环化合物
P
OH
OH
O
O
CH2
H
O
H
OH
H
H
H
碱基
脱氧(核糖)核苷酸
20世纪30年代，科学家们认识到：DNA是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的长链，但是对DNA的空间结构还一无所知。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
一、DNA双螺旋结构模型的构建
P
OH
OH
O
O
CH2
H
O
H
OH
H
H
H
碱基
脱氧(核糖)核苷酸
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料1
20世纪30年代，科学家们认识到：DNA是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的长链，但是对DNA的空间结构还一无所知。
磷酸二酯键
活动1：你能利用模型尝试建构由5个脱氧核糖核苷酸组成的DNA单链模型吗？（每小组构建两条DNA单链模型）
同一条链之间的脱氧核苷酸如何连接？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1951年，生物学家沃森与物理学家克里克合力推出了三股螺旋的DNA结构。
当他们邀请威尔金斯和富兰克林前来观看时，被两人评价为“一无是处”。
沃森和克里克
三股螺旋的DNA结构模型示意图
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料2
在 1951 年 11 月，美国生物物理学家威尔金斯和同事富兰克林应用了X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。
该照片至今仍被公认为所有 X 射线照片中最美之一。
莫里斯·威尔金斯
罗莎琳德·富兰克林
DNA晶体衍射图谱
一、DNA双螺旋结构模型的构建
揭秘DNA双螺旋结构的小剧场 回顾
螺旋细铜丝的单丝衍射图
DNA晶体衍射图谱
DNA衍射图谱呈X状，证明DNA为螺旋状
DNA衍射图谱第4级亮条纹消失，证明DNA为双链
一、DNA双螺旋结构模型的构建
（b）菱形说明DNA分子是长链；
（c）直线的间距是DNA分子重复单元（一个完整的螺旋）的间距；
（d）缺少了两条直线，是这是因为另一条螺旋的干扰。
（a）X形说明DNA分子是螺旋结构；
因（c）判断富兰克林研究的DNA的每一个螺旋周期由10个碱基对，即20个碱基组成。
10个碱基对，就是20个碱基，不能被3整除，所以不可能是三螺旋。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
活动2：如果DNA是双链螺旋结构，你能构建出几种可能的平面模型？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料3
DNA是一个亲水分子。碱基疏水，磷酸——脱氧核糖骨架亲水。
资料5
DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm。
资料4
1952年，奥地利生物化学家查哥夫研究数据如下：
资料6
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱旋转180o后与未反转的一模一样。
旋转180o
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA的粗提取实验
资料3
DNA是一个亲水分子。碱基疏水，磷酸——脱氧核糖骨架亲水。
碱基位于内测
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料3
DNA是一个亲水分子。碱基疏水，磷酸——脱氧核糖骨架亲水。
资料5
DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm。
资料4
1952年，奥地利生物化学家查哥夫研究数据如下：
资料6
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱旋转180o后与未反转的一模一样。
旋转180o
一、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA的结构不稳定
A
P
T
P
C
P
G
P
T
P
T
P
G
P
C
P
T
P
A
P
发生改变：
这种构造会对DNA的结构有什么影响？
嘌呤与嘧啶配对。
资料4
DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm。
假说一：A与T配对，G与C配对；
假说二：A与C配对，G与T配对。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料3
DNA是一个亲水分子。碱基疏水，磷酸——脱氧核糖骨架亲水。
资料5
DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm。
资料4
1952年，奥地利生物化学家查哥夫研究数据如下：
资料6
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱旋转180o后与未反转的一模一样。
旋转180o
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1952年，奥地利生物化学家查哥夫研究数据如下：
DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。
查哥夫
2个氢键
3个氢键
资料5
碱基互补配对原则
假说一：A与T配对，G与C配对
正确
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料3
DNA是一个亲水分子。碱基疏水，磷酸——脱氧核糖骨架亲水。
资料5
DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm。
资料4
1952年，奥地利生物化学家查哥夫研究数据如下：
资料6
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱旋转180o后与未反转的一模一样。
旋转180o
一、DNA双螺旋结构模型的构建
资料6
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱旋转180o后与未反转的一模一样。
说明DNA两条链为中心对称
DNA的两条链方向是相反的
旋转180o
一、DNA双螺旋结构模型的构建
3′
5′
5′
3′
反向平行
活动3：
你能继续完善本小组的模型吗？
比一比哪个小组的DNA双螺旋平面结构制作最科学又美观？
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA双螺旋结构的主要特点：
5'
3'
5'
3'
二、DNA结构的特点
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。
DNA双螺旋结构的主要特点：
5'
3'
5'
3'
磷酸二酯键
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
二、DNA结构的特点
DNA双螺旋结构的主要特点：
5'
3'
5'
3'
G
A
G
G
C
C
C
T
A
T
C
C
T
G
G
A
G
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的规律：A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种配一一对应的关系，叫做碱基互补配对。
氢键
二、DNA结构的特点
三、DNA结构的特性
内部碱基对稳定—通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则；
空间结构稳定—规则的双螺旋结构；
①稳定性：
外部稳定的基本骨架—磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
三、DNA结构的特性
为什么G//C碱基对含量越多DNA越稳定？
氢键越多，结构越稳定，而G—C碱基对之间含有的氢键多，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。
稳定性
外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。
三、DNA结构的特性
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。
计算DNA分子有多少种？
44000
③特异性：
碱基对的特定排列顺序。
②多样性：
碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。
人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有多少种？
1
三、DNA结构的特性