1、第二节 DNA的结构 1.了解科学家构建模型的研究历程,领悟模型构建在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。2.理解并掌握DNA分子的结构特点。3.通过理解DNA分子的结构特点，掌握有关的计算规律。2学习目标DNADNA全称是全称是；DNADNA的基本组成元素是的基本组成元素是；组成组成DNADNA的基本单位是的基本单位是。基本单位的组成物质。基本单位的组成物质 。1、DNA的化学组成脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸C C、H H、O O、N N、P P脱氧核苷酸脱氧核苷酸复习提问2、脱氧核苷酸的组成成分及种类磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸 1234含碱基含碱基脱
2、氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸544123OHHCH2Hp=OHOOHOCH2H123OHH44磷酸二酯键一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程读课本读课本48-4948-49页思考与讨论，梳理探究历程回答下列问题：页思考与讨论，梳理探究历程回答下列问题：1 1、根据威尔金斯和富兰克林、根据威尔金斯和富兰克林DNADNA的的X X射线衍射图谱，沃森和克里克得出什么结论？射线衍射图谱，沃森和克里克得出什么结论？2 2、从查哥夫那里了解到：在、从查哥夫那里了解到：在DNADNA中，腺嘌呤的量总等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的中，腺嘌呤的量总等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总等于胞嘧啶的量后，沃森和克里克最终构建了量总
3、等于胞嘧啶的量后，沃森和克里克最终构建了DNADNA的模型，在这个模型中：的模型，在这个模型中：DNADNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？DNADNA的基本骨架是由哪些物质组成？它们分别位于的基本骨架是由哪些物质组成？它们分别位于DNADNA的什么部位？的什么部位？DNADNA的碱基如何配对？它们位于的碱基如何配对？它们位于DNADNA的什么部位的什么部位？推算出推算出DNADNA呈螺旋结构呈螺旋结构两条两条 DNA 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基本骨
4、架：脱氧核糖和磷酸组成基本骨架：脱氧核糖和磷酸组成 排列在排列在DNADNA的外侧的外侧碱基通过氢键配对，配对方式具有一定的规律：碱基通过氢键配对，配对方式具有一定的规律：A A与与T T配对，配对，G G与与C C配对配对 碱基位于碱基位于DNADNA的内侧的内侧二、DNA的结构（1 1）DNADNA分子是由分子是由 条条 脱氧核苷酸脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成 。两两反向平行反向平行双螺旋结构双螺旋结构读课本读课本5050页页DNADNA结构相关内容，回答下列问题结构相关内容，回答下列问题二、DNA的结构（2 2）DNADNA中的中的 交交替连接，排列在外侧，替连接，排列在外侧，构成基本
5、构成基本骨架骨架；排列在内侧排列在内侧。（3 3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过 连连结起来，形成碱基对，且遵结起来，形成碱基对，且遵循循 。脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸 碱基碱基氢键氢键碱基碱基互补配对原则。互补配对原则。思考：思考：1 1、碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？、碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义？2 2、为什么碱基对中、为什么碱基对中G/CG/C含量越高，含量越高，DNADNA分子越稳定？分子越稳定？根据碱基互补配对原则，根据碱基互补配对原则，DNADNA两条链的碱基之间有两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息的准确性。准确的一一对
6、应关系，保证了遗传信息的准确性。GCGC之间含有三个氢键，氢键越多，之间含有三个氢键，氢键越多，DNADNA分子越稳定。分子越稳定。小规律小规律：“五四三二一五四三二一”五种元素五种元素：C C、H H、O O、N N、P P四种碱基四种碱基：A A、G G、C C、T T三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链：两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链两条反向平行的脱氧核苷酸链一种螺旋：一种螺旋：规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构910思考：1、在双链DNA中，一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？2、两条链中相邻的脱氧核苷酸通过什么相连？单链
7、中相邻两个脱氧核苷酸通过什么相连？3、双链DNA、环状DNA中分别有几个游离的磷酸基团？CTTGACAG5531 23 45 67 89 101.1.下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出1 11010的名称。胞嘧啶（胞嘧啶（C C）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段56随堂检测12345678109GTCA碱基对的排列顺序的千变万化。碱基对的排列顺序的千变万化。在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约
8、有分子也大约有40004000个碱基对，碱基对个碱基对，碱基对有：有：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。请同学们计算。请同学们计算DNADNA分子有多少种？分子有多少种？4 4 种种400040002.2.特异性特异性：每个每个DNADNA的碱基排列顺序是特定的，且不同生物的碱基排列顺序是特定的，且不同生物DNADNA碱基碱基排列顺序也不同排列顺序也不同3.3.稳定性稳定性：碱基对之间的氢键维系碱基对之间的氢键维系DNADNA的双链结构，保持结构的稳定性。的双链结构，保持结构的稳定性。1.1.多样性：多样性：三、DNA的结构特性化学组成单位双螺旋结构基本单位脱氧核苷酸种类：四种主要特点碱
9、基互补配对原则：由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。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。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。A A C C G GA TT T G G C C T ADNA的结构DNA双螺旋结构的特性 (碱基互补配对原则)四、四、碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用例题1、A A与与T T之间有之间有 个氢键，个氢键，G G与与C C之间有之间有 个氢键。个氢键。若碱基对数若碱基对数为为n n，则氢键数为，则氢键数为2n2n3n3n，若已知，若已知A A有有m m个，则氢键数为个，则氢键数为 ；若；若已知已知G G有有m m个，则氢键
10、数为个，则氢键数为 。2 23 33n3nm m2n+m2n+m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？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。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 A T ，G C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A+GT C1（）（）（）（）规律2：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的 。A+C T+GA+C T+G相等50规律规律1:嘌呤数嘌呤数=嘧啶数嘧啶数A+T+C+GA+T+C+
11、G=1、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_60个2（课后3）、在含有四种碱基的DNA区段中,有腺嘌呤a个,占该区段全部碱基的比例为b,则（）Ab0.5 Bb0.5C胞嘧啶为a(1/2b-1)个D胞嘧啶为b(1/2a-1)个CA+C=50,A=20%则C=30%碱基总数=200所以C=200*30%=60个3、在双链在双链DNA分子中，当分子中，当(A+G)/(T+C)在一条多脱氧核在一条多脱氧核苷酸链上的比例为苷酸链上的比例为0.4时，则在时，则在另一互补链另一互补链和和整个整个DNA中，中，这种比例分别是这种比例分别是 A.0.4
12、，1 B.1，1 C.0.6，1 D.2.5，1DA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2T 1+C 1=nA1+G 1A 2+G 2T 2+C2=1n规律3：DNA双链中，一条单链A+G/T+C值，与其互补链A+G/T+C的值互为倒数.思考：在双链DNA分子中A=T；T1=A2;G1=C2；C1=G2 A 1 1+T1G 1 1+C1 1=nA 2 2+T2G 2 2+C2 2=?A+TG+C=？nnA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2A+TG+C=A 1+A2+T1+T2G 1+G2+C1+C2A 1+T1+A2+T2G 1+C1+G2+C2=2(A 1+T1)2(G 1+
13、C1)=n=规律4：双链DNA分子中一条单链A+T/G+C值等于其互补链的A+T/G+C等于双链DNA分子中A+T/G+C值。4.A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2A=n,G=m/2-nA1+T1=A1+A2=A=n(A1+T1)/(G1+C1)=(A1+A2)/(G1+G2)=A/G=n/(m/2-n)氢键=2n+(m/2-n)34.思考：DNA一条链中，A1占比例为a1，另一条链中A2占比例为a2，则整个DNA分子，A的比例为 .A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2(a1+a2)/22=a1+a2nA22n=A2n=A1+A2n+A11/2()n=a1A1n=a2A2
14、规律5：双链DNA分子中某碱基占整个DNA分子的比例等于该碱基在两条单链中所占比例的平均值。即：A%=(A1%+A2%)/2A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2A+T=64%A=T=32%假设每条DNA链中含有n个碱基：5.n=30%A12n=32%A2n=?A22n=32%-15%A12n-A课后题答案：课后题答案：1.(1)(2)1.(1)(2)4.C4.C设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ，A A2 2=T=T1 1，G G1 1=C=C2 2 ，G G2
15、2=C=C1 1。则在则在DNADNA双链中：双链中：A=T A=T，G=CG=C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2GG2 2+C+C2 2=例题2、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？A=50%
16、A=50%23%=27%23%=27%四、四、碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双双链链 双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。互为倒数。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1=a=aT T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=1/a=1/aA A1 1+C+C1 1T T1 1+G+G1 1T T2 2+G+G2 2A A2 2+C+C2 2=例题3、在在DNADNA的一个单链中
17、，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个，上述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 ,1 2.5 ,1 四、四、碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+TA+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链占该链碱基总数的百分比，其中任何
18、一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的一半。的一半。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1 1A A1 1+T+T1 1=A A2 2+T+T2 2 +G+G2 2+C+C2 2A A2 2+T+T2 2=A A1 1+T+T1 1（A+TA+T）1 12 2=A A2 2 +T+T2 2例题4、某双链某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%54%，其中一条链上其中一条链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上G G占其所在占其所在链碱基总数的百分含量。链碱基总数的百分含量。24%24%（G+CG+C）1 12 2G G1 1+C+C1 1GG2 2+C+C2 2=四、四、碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用
