3.2DNA分子的结构-公开课

(共38张PPT)
你有什么
证据？
又是来
骗钱的！
孩子是你的！
你要负责！！
中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志，受到各界好评。
DNA——不朽的双螺旋
2004年雅典奥运会开幕式经典场景
美国生物学家
沃森（ J.D.Watson 1928－ ）；
英国生物物理学家
克里克（ F.Crick 1916－2004年）
DNA双螺旋结构的构建（1953）
当时科学界对DNA已有的认识
（A）
（G）
（C）
（T）
基本结构单位：脱氧核糖核苷酸
磷酸
N
含氮碱基
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
脱氧核糖
1′
2′
3′
4′
5′
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
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
C
T
1′
2′
3′
4′
5′
1′
2′
3′
4′
5′
【模型建构2】 一条脱氧核苷酸链
3、5磷酸二酯键
用X射线衍射技术研究DNA
富兰克林和她拍摄的DNA分子的X衍射图片
推算出DNA分子是规则的双螺旋结构；
磷酸根基团和脱氧核糖在螺旋外侧；
碱基在螺旋内侧；
腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T）
鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C）
碱基组成% 碱基比例
A G C T A/T G/C
人 30.9 19.9 19.8 29.4
鸡（母） 28.8 20.5 21.5 29.2
鲑 29.7 20.8 20.4 29.1
海胆 32.8 17.7 17.3 32.1
小麦胚 27.3 22.7 22.8 27.1
酵母 31.3 18.7 17.1 32.9
大肠杆菌 24.7 26.0 25.7 23.6
噬菌体λ 21.3 28.6 27.2 22.9
不同生物DNA的碱基组成
1.05
1.02
1.02
1.02
1.01
0.95
1.04
0.92
1.04
0.97
1.02
1.02
1.00
1.00
1.03
1.00
Chargaff法则
A=T C=G
格里菲斯 用数学方法进行计算碱基之间的吸引力
T A
A T
氢键
C G
C G
氢键
沃森和克里克构建的DNA分子模型
1958年富兰克林因患卵巢癌而英年早逝，年仅37岁
1962年，威尔金斯与克里克、沃森分享了诺贝尔生理学或医学奖。
注意的问题
双链的排列方向是正向平行还是反向的？
基本骨架：磷酸-脱氧核糖的排列方式是怎样的？
内测的碱基是如何配对的？
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。
（2）基本骨架:脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧；碱基在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。
【练习】
　1．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
1
2
3
4
5
6
7
8
10
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
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
你注意到了吗？
两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
DNA分子的结构特性
基本骨架稳定不变，碱基配对的方式稳定不变。
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。
多样性：
稳定性：
DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。
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。请同学们计算DNA分子有多少种？
4 种 4n(n表示碱基对数)
4000
DNA分子的结构小结
★化学元素组成：
基本组成单位：四种脱氧核苷酸
一分子含氮碱基
一分子脱氧核糖
一分子磷酸
★空间结构
规则的双螺旋结构
两条脱氧核苷酸长链
基本骨架：磷酸和脱氧核糖
碱基
碱基互补配对原则
★分子结构的稳定性、多样性和特异性
C、H、O、N、P
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
∵A=T， C=G
∴ A+G=
A+C=
T+G= 50%
T+C =
T +C
A +G
A +C
T +G
A +G
T +C
T +G
A +C
=
=
=
=
1
①双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱基之和的比值等于1
规律总结：
A+T
G+C
A2 +T2
G2 +C2
A1+T1
G1+C1
=n
=n
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。
规律总结：
=n
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
T1 +A1
C1 +G1
=
两互补碱基之和比值相等
T1+C1
=
n
A1+G1
A2+G2
T2+C2
=
1
n
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
T1+C1
A1+G1
=
③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数。
④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比。
A+T
A+T+G+C
=
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
m%
m%
m%
T1 +A1 +C1 +G1
T1 +A1
=
有关DNA中的碱基计算
1、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=50%。
所以， A=50%–23%=27%
A=T G=C
2、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？
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？
A+G
T+C
=
1
0.4
=2.5
互补链中：
整个DNA分子中：
A+G
T+C
=
1
0.4 0.4
A=T G=C
3、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。
解析一：
设DNA分子碱基总数为100.
已知：A+T=54，则G+C=46
所以，G1+C1 =G2 +C2 =23
已知：G1 =
×100×22%=11
1
2
所以, C2=G1=11
则: G2=23–11=12
G2
A2 +T2 +G2 +C2
=
12
1
2
×100
=
24%
解析二:
已知
A+T
总
= 54%,
则
= 46%
G+C
总
所以
G1+C1
1/2总
= 46%.
已知
1/2总
G1
= 22%
所以
1/2总
C1
= 46%–22%= 24%
因为G2=C1
所以
1/2总
G2
= 24%
24%
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
∴ A + G T ＋ C
（ ） （ ）
50％
也可以写成以下形式：
A + G
T ＋ C
1
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
……
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+T+C+G
A+T+C+G
A + C
T + G
A + C
T + G
相等
50％
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、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，其种类数最多可达 （ ）
A、4120 B、1204 C、460 D、604
C
练习：
5. 已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m 时,求:
(1)在另一互补链中这一比例是多少
1/m
(2)这个比例关系在整个分子中又是多少
1
(3)在另一互补链中这一比例是多少
n
(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少
n
6.从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例
是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,又知DNA的
一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应
的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )
Ａ、26%　　　Ｂ、24% 　Ｃ、14% Ｄ、11%　
A
当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)= n 时,求:
7．已知1个DNA分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000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．1800个和800个
B．1800个和l800个
C．3600个和800个
D．3600个和3600个
C