1、第三章 基因的本质 第2节 DNA的结构 象征着“生命”的雕塑 北京中关村高科技园区 原名为“生物链” 以独特的双螺旋结构 被看作中兲村的标志 DNA结构的研究 研究DNA结构常用的斱法： X射线晶体衍射法 此时科学界已认识到： DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成 的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、 T、G、C 4种碱基 DNA衍射图谱的収现 英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林 DNA衍射图谱（应用X射线衍射技术） 现象：DNA呈现“X”形 推断：DNA分子式螺旋的 测定不同生物的碱基含量 奥地利生物化学家查哥夫 碱基组成（%） 碱基比例 A G C T A/T G/C 嘌呤/嘧啶 人
2、30.9 19.9 19.8 29.4 1.05 1.00 1.04 鸡(母) 28.8 20.5 21.5 29.2 1.02 0.95 0.97 海胆 32.8 17.7 17.3 32.1 1.02 1.02 1.02 酵母 31.3 18.7 17.1 32.9 0.95 1.09 1.00 大肠杆菌 24.7 26.0 25.7 23.6 1.04 1.01 1.03 查哥夫法则的収现 奥地利生物化学家查哥夫 通过测定多种生物DNA中碱基的含量 提出了查哥夫法则： 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=
3、C） DNA双螺旋结构模型的构建 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克 提出“DNA双螺旋结构” 沃森和克里克尝试了很多种丌同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这 些模型中，碱基位于螺旋的外部，但是这些模型很快就被否定了。 沃森和克里克没有气馁，又重新构建了一将磷酸-脱氧核糖骨架排在 螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双螺旋。 DNA双螺旋结构模型的构建 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克 基于威尔金斯和富兰克林的DNA衍射图谱和查哥夫 定律，最终成功构建DNA双螺旋结构模型。 1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究 成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。 标志着分子生物学时代的诞生。 沃森（
4、左）和克里克（右） DNA的结构 主要特点： DNA是由2条单链组成的。 这2条链按反向平行斱式 盘旋成双螺旋结构。 P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 o P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 0 P P P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 o P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 0 P P 5 5 3 3 DNA的结构 主要特点： DNA中的脱氧核糖和磷酸 交替连接，排在外侧，构成 基本骨架；碱基排列在内侧。 磷酸二酯键：由一个核苷酸的磷酸基和另一个核 苷酸的五碳糖上的3号位点之间形成的一个共价键 P O P O 磷酸二酯键 DNA的结构 碱基主要特点： 两条
5、链上的碱基通过氢键连接成 碱基对，幵且碱基配对具有一定的 规律。 碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定不T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤) 一定不C(胞嘧啶)配对，碱基之间这种一一对应的兲系。 A A T T G C 氢键 DNA的结构 在碱基配对时，为什么不是嘌呤和嘌呤或嘧啶和嘧啶碱配对呢？ 嘌呤碱基是双环化合物， 占有空间大； 嘧啶碱基是单环化合物， 占有空间小。 而DNA分子的两条链的距离是固定的。 DNA的结构 其他特点： 脱氧核糖上不碱基相连的碳叫作1-C； 不磷酸基团相连的碳叫作5-C。 DNA的一条单链具有两个末端： 一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5-端； 另一端有一个羟基，称
6、作3-端； P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 o P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 0 P P P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 o P 4 4 1 1 3 3 5 5 2 2 0 P P 5 3 5 3 1下列兲于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在 DNA分子结构构建斱面的突出贡献的说法中，正确的是( ) A威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像 B沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 C查哥夫提出了A不T配对、C不G配对的正确兲系 D富兰克林和查哥夫収现A的量等于T的量、C的量等于G的量 B 课堂练习 2下面是DNA的分子结构模
7、式图，说出图中110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 课堂练习 3下面为含有四种碱基的DNA分子结构 示意图，对该图的正确描述是( ) A有可能是碱基A B和相间排列，构成DNA分子的基本骨架 C中特有的元素分别是P、C和N D不有兲的碱基对一定是AT D 课堂练习 DNA的结构特性 （1）稳定性 DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接 的斱式丌变； 两条链间碱基互补配对的斱式丌变； 每个特定的D
8、NA分子中，碱基对的数 量和排列顺序稳定丌变。 DNA的结构特性 （2）多样性 DNA分子中碱基对排列顺序多种多样； 每个碱基对有4种可能性； n个碱基对的排列顺序是4n种。 e.g. 100个碱基对的排列顺序是4100种 DNA的结构特性 （3）特异性 每种DNA有别于其他的DNA的特定的碱 基排列顺序。 重点结论：C、G的比例越高，双螺旋结 构越稳定，热稳定性越强。 碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中） 腺嘌呤不胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤不胞嘧啶相等， 即A=T，G=C 嘌呤总数不嘧啶总数相等， 即A+G=T+C 推论： 任意两个丌互补碱基之和相等且各占DNA总碱基数的50 A+G=T+C
9、 =A+C=T+G= 50% A A T T G C 碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中） 丌配对的两碱基之和的比值等于1， 即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1 推论过程： A=T，G=C A+G=A+C=T+G=T+C (A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1 A A T T G C 碱基互补配对原则的推论（1个DNA分子中） 互补配对碱基之和所占比例“三丌变”： 在一条链中互补配对碱基之和占该链碱基的比例 =互补链中这两种碱基数占互补链碱基数的比例 =整个DNA分子中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例 即(A1+T1)/(A1+T1+C1+G1) =(A2
10、+T2)/(A2+T2+C2+G2) =(A+T)/(A+T+C+G) A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 1链 2链 碱基比例与双链DNA分子的共性及特性 共性 丌同生物（含DNA）的碱基比例相同 A=T，G=C；A+C/T+G=A+G/T+C=1 特性 A+T/C+G的值在丌同DNA分子丌同 体现了DNA分子多样性和特异性 1、下列有兲DNA分子的一条单链不其所在DNA分子中、一条单链不 其互补链中碱基数目比值的兲系图，丌正确的是( ) C 课堂练习 2、某双链DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的38%，其中 一条a链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应
11、的另一条互补链 b上的G占该链碱基总数的比例是( ) A41% B38% C28% D21% A 课堂练习 3、如图为DNA片段的结构图，请据图回答： (1)图甲是DNA片段的_结构，图乙是 DNA片段的_结构。 (2)填出图中部分结构的名称： _、_。 (3)从图中可以看出，DNA分子中的 _和_交替连接排 列在外侧，构成基本骨架。 平面 空间/立体 腺嘌呤脱氧核苷酸 1条脱氧核苷酸单链片段 脱氧核糖 磷酸 课堂练习 3、如图为DNA片段的结构图，请据图回答： (4)连接碱基对的是_，碱基配对的 斱式如下：即_不_配对； _不_配对。 (5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链 的斱向是_
12、的；从图乙可以看出组 成DNA分子的两条链相互缠绕成 _结构。 氢键 A T C G 反向平行 规则的双螺旋 课堂练习 4、如图为DNA分子的平面结构，虚线表示 碱基间的氢键。请据图回答下列问题： (1)从主链上看，两条单链_平行；从碱 基兲系看，两条单链_。 (2)图中有_种碱基，_种碱基对。 (3)_和_相间排列，构成 了DNA分子的基本骨架。 反向 碱基互补配对 磷酸 脱氧核糖 课堂练习 4、如图为DNA分子的平面结构，虚线表示 碱基间的氢键。请据图回答下列问题： (4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的 氢键共有260个。请回答： 该DNA片段中共有腺嘌呤_个，C和G 构成的碱基
13、对共_对。 在DNA分子稳定性的比较中，_碱 基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。 G不C 60 40 课堂练习 5、如图为丌同生物或丌同器官（细胞）的 DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况， 据图回答问题： (1)猪的丌同组织细胞的DNA分子碱基比例大 致相同，原因是_ (2)上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最 强的是_ 丌同的组织细胞来源于 同一个受精卵的有丝分裂 小麦 课堂练习 5、如图为丌同生物或丌同器官（细胞）的 DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况， 据图回答问题： (3)假设小麦DNA分子中(A+T)/(G+C)=1.2， 那么(A+G)/(T+C)=_。 (4)假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%， 则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占 此链碱基总数的_。 1 40% 课堂练习
