3.2 DNA分子的结构（共20张PPT）

第3章 基因的本质
第2节 DNA分子的结构
2004年7月28日，“分子生物学之父”克里克在圣地牙哥加州大学医院与世长辞，享年88岁。1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。
种瓜为什么能得瓜，就是遗传物质由亲代传给子代的结果。遗传物质为什么能自我复制呢？它是怎样复制的呢？这些机理都蕴藏在克里克和沃森的DNA双螺旋结构模型的伟大发现之中。
DNA双螺旋结构模型的构建
早在19世纪，人们就发现了DNA的化学成分：
脱氧
核糖
碱基
磷酸
A
G
C
T
A
G
C
T
腺嘌呤脱氧核苷酸
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
脱氧核苷酸的种类
20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。
1943年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因。
1951年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术对DNA结构进行研究，发现DNA是一种螺旋结构。
女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。
讨论
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？又涉及到哪些学科的知识和方法？而这些，对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示？
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？
沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？
DNA的空间结构
以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的DNA照片
从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构
从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构
放大
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
碱基对
另一碱基对
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。
A
T
G
C
氢键
故：双链DNA分子中，碱基数量关系为：
A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1 A=T;G=C
碱基对
另一碱基对
A
T
G
C
氢键
双链DNA与单链DNA的判断
如一DNA分子中： A+G/T+C=1 且A=T,G=C ，则为双链DNA。
如一DNA分子中： A+G/T+C≠1 且A ≠ T,G ≠ C ，则为单链DNA。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
DNA分子的结构特点
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。
DNA分子的结构特点
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
（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。
DNA分子的结构特点
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。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
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分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。
DNA分子的特异性
①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。
②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。
③遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了
遗传信息。
DNA分子各种碱基的数量关系
① 在整个DNA分子中，A=T、G=C；
A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1
② DNA分子的一条链中的A+T=另一条链的T + A ；
同理，G+C = C+G
③两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即
A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%
④如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是a；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是1/b
⑤在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率
等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。
即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总( A+T)%
同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总( G+C)%