1、DNADNA的结构的结构问题探讨 坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑,以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗?上网查阅有关DNA的信息，收集你感兴趣的资料与同学交流共享。DNA DNA全称叫全称叫 ，是主要的遗传物质。，是主要的遗传物质。它的基本组成单位是它的基本组成单位是 。含氮碱基含氮碱基A A脱氧脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸回顾回顾：脱氧脱氧核糖核糖核酸核酸P P脱氧脱氧核糖核糖T T G G含氮含氮碱基碱基腺嘌呤腺嘌呤 （A A）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）腺嘌呤脱氧腺嘌呤脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸胸腺嘧啶脱氧胸腺嘧啶脱氧核糖核糖
2、核苷酸核苷酸 胞嘧啶脱氧胞嘧啶脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸鸟嘌呤脱氧鸟嘌呤脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）C C3DNADNA双双螺螺旋旋结结构构模模型型的的构构建建科科学学史史威尔金斯和富兰克林提威尔金斯和富兰克林提供供_DNA的结构单位的结构单位:4种脱氧核苷种脱氧核苷酸，分别含有酸，分别含有_4种种碱基碱基沃森和克里克推算出沃森和克里克推算出DNA呈呈_结构结构构建模型构建模型从查哥夫处得知从查哥夫处得知_重新构建模型，让重新构建模型，让A与与T，C与与G配对，配对，模型构建成功模型构建成功双螺旋双螺旋三螺旋三螺旋DNA衍射图谱衍射图谱A.G.C.T螺旋螺旋失败失败A与与
3、T，G与与C的量相等的量相等根据课本根据课本p48-49内容，概述双螺旋结构模型的构建科学史。完成以内容，概述双螺旋结构模型的构建科学史。完成以下概念图。下概念图。一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程威尔金斯威尔金斯富富兰兰克克林林DNA衍射衍射图谱图谱沃沃森森和和克克里里克克查哥夫查哥夫DNA模型构建中重大贡献的科学家模型构建中重大贡献的科学家一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程沃森和克里克沃森和克里克19531953年，美国的年，美国的J.D.Watson J.D.Watson(沃森沃森 2 24 4岁岁)和英国的和英国的F.CrickF.Crick(克里克克里克 3636岁岁），在，在自
4、然杂志上发表了论文自然杂志上发表了论文核酸的分子核酸的分子结构结构脱氧核糖核酸的一个结构模型脱氧核糖核酸的一个结构模型，引起极大的轰动。引起极大的轰动。一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程瑞典斯德哥尔摩音乐厅，诺贝尔奖颁奖典礼上的合影。左一：威尔金斯；左三：克里克；右二：沃森根据课本根据课本p48-49内容内容,思考以下内容：思考以下内容：一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程1、请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。（1）.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？（2）.DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？（3）.D
5、NA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？DNA是由两条链构成的。这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。DNA双螺旋结构模型的成功，给你什么启示？要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；研究小组成员在知识背景上最好互补，对所从事的研究要有兴趣和激情。一、DNA的双螺旋结构模型的探索历程1.DNA分子的结构层次元素组成：_C、H、O、N、P3种小分子磷酸脱氧核糖含氮碱基O12
6、453基本单位O12453脱氧核糖核苷酸二、DNA的结构53O1122445533AO1122445533CO1122445533GO1122445533T磷酸二酯键二、DNA的结构脱氧核苷酸长链如何形成？脱氧核糖与磷酸交替连接构成基本骨架如何形成双链的DNA？5335O1122445533O1122445533O1122445533O1122445533ACGTO1 12 23 34 45 5O1 12 23 34 45 5O1 12 23 34 45 5O1 12 23 34 45 5TGCA两条反向平行的脱氧核苷酸长链氢键二、DNA的结构形成双螺旋结构平面结构双螺旋结构二、DNA的结构
7、和和 交替连接，交替连接，构成基本骨架；构成基本骨架；（2 2）外侧：）外侧：碱基碱基内侧内侧:脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸（3 3）碱基互补配对原则）碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过 连接形成 ，且A A只 和配对、G G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 氢键氢键碱基对碱基对氢键氢键T TC C碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基对碱基对规律：14二、DNA的结构特点（1 1）由）由 条单链按条单链按_方式盘旋成方式盘旋成_结构结构反向平行反向平行双螺旋双螺旋2 2练一练C练一练(1)DNA(1)DNA分子中，两条长链上的什么结构是稳定不变的？分子中，两条长链上的什么结构是稳定不
8、变的？(2)DNA(2)DNA分子只含有分子只含有4 4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？足够量的遗传信息？(3)(3)每个每个DNADNA分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？脱氧核糖和磷酸交替连接排脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧恒定，内侧配对稳列在外侧恒定，内侧配对稳定，空间结构稳定。定，空间结构稳定。碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化是特定的是特定的稳定性稳定性多样性多样性特异性特异性三、DNA的特性D与d基因不同的根本原因是什么？在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA
9、分子有多少种？44000模型制作l目的要求通过制作模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝，运用家中已有的材料等。l材料用具.制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时,须注意各分子的大小比例。.磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。.制作两条长链时，注意每条链上碱基总数要一致碱基对间应是互补配对的两条链方向是相反的。l模型设计 已知某已知某DNA的一条链的碱基顺序为的一条链的碱基顺序为 -T-T-C-G-A-C-G-T-C-C-A-T-G-,它的另外一条链的碱基顺序为它的另外一条链的碱基顺序为:-A-A-G-C-T-G-C-A-G-G
10、-T-A-C-四、四、碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用-T-T-C-G-A-C-G-T-C-C-A-T-G-A-A-G-C-T-G-C-A-G-G-T-A-C-T1=A1=C1=G1=1:2:C C总总=G=G总总A2T2G2C2A A总总=T=T总总规律一：双链规律一：双链DNADNA中，中，A=T,C=GA=T,C=G,任意任意两个两个不不 互补碱基之和恒等互补碱基之和恒等 A=T A=T，C=GC=G A+G=A+G=?+?+?A+C=A+C=?+?+?在整个在整个DNADNA中：中：T+CT+C CTGAGACTGACT=?50%50%T+GT+G并占碱基总数的并占碱基总数
11、的50%50%。=某生物细胞某生物细胞DNADNA的碱基中，腺嘌呤的分子数的碱基中，腺嘌呤的分子数占占22%22%，那么，胞嘧啶的分子数占，那么，胞嘧啶的分子数占（）A.11%B.22%A.11%B.22%C.28%D.44%C.28%D.44%C【针对性练习【针对性练习1】A A2 2+C+C2 2+G+G2 2+T+T2 2=A+C+G+TA+C+G+TT T1 1T T2 2G G2 2A A2 2C C2 2A A1 1C C1 1G G1 12 2链链1 1链链T T1 1A A1 1+T+T1 1A A1 1+C+C1 1+G+G1 1+T+T1 1T T2 2+A+A2 2=A
12、A1 1+T+T1 1+T+T2 2+A+A2 2A A1 1+C+C1 1+G+G1 1+T+T1 1+A+A2 2+C+C2 2+G+G2 2+T+T2 2=T+AT+A规律二：规律二：双链双链DNA中，中，互补的互补的两个碱基之两个碱基之和占全部碱基的比等于在任何一条单链中，和占全部碱基的比等于在任何一条单链中，这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。双链碱基数双链碱基数单链碱基数单链碱基数单链碱基数单链碱基数 双链碱基数双链碱基数 某某DNADNA中中A+TA+T占整个占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的44%44%，其，其中一条链上的中一条链上的G
13、G占该链碱基总数的占该链碱基总数的21%21%，那，那么，对应的另一条互补链上的么，对应的另一条互补链上的G G占该链碱基占该链碱基总数的比例是（总数的比例是（）A.35%B.29%A.35%B.29%C.28%D.21%C.28%D.21%A【针对性练习【针对性练习2】T T2 2G G2 2A A2 2C C2 2A A1 1C C1 1G G1 12 2链链1 1链链T T1 1规律三：规律三：双链双链DNA中，中，两条链间的非两条链间的非互补互补碱碱基和基和之比互为倒数之比互为倒数=A A1 1+G G1 1 T T1 1+C C1 1m=A A2 2+G G2 2 T T2 2+C
14、C2 21/m则互补链上简记为：简记为：DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为乘积为1 某某DNADNA双链中，双链中，一条链中一条链中 则互补链中的比值是则互补链中的比值是 一条链中一条链中 则互补链中的比值是则互补链中的比值是【针对性练习【针对性练习3】=A+A+T T C C+G G0.4=A+A+C C T T+G G0.40.42.5例题：例题：在现代刑侦领域中在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦人员只需要人员只需要一一滴血迹、一块精斑或是滴血迹、一块精斑或是一一根头发等样品
15、就可以进行根头发等样品就可以进行DNA指纹鉴定。指纹鉴定。此外此外DNA指纹技术还可以用亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。指纹技术还可以用亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。(1)利用指纹技术进行利用指纹技术进行DNA指纹鉴定的原理是：指纹鉴定的原理是：(2)现有从受害者体内取出的精液样品现有从受害者体内取出的精液样品，请利用请利用DNA指纹技术来确认怀疑对象。指纹技术来确认怀疑对象。鉴定步骤鉴定步骤：用合适的酶将待检测的样品用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段切成片段用电泳的方法将这些片段按大小分开用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤再经过一系列步骤，最后形成如图所示最后形成如图所示的的D
16、NA指纹图。指纹图。请从上图的请从上图的DNA指纹图中判断出怀疑对象中指纹图中判断出怀疑对象中 号是犯罪嫌疑人号是犯罪嫌疑人，原因是原因是 五、应用-DNA指纹技术原理：原理：DNA分子的特异性分子的特异性1号号DNA指纹图与受害者体内分离的精液样品指纹图与受害者体内分离的精液样品的的DNA指纹图相同指纹图相同DNA分子的特异性分子的特异性2.DNA双螺旋双螺旋结构的主要特结构的主要特点点1.DNA双螺旋模型的建构过程双螺旋模型的建构过程3.碱基数量碱基数量的计算规律的计算规律4.DNA的结构的结构特性特性碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：A-T,G-C内侧：碱基之间通过氢键连接内侧：碱基之
17、间通过氢键连接外侧外侧：脱氧核糖和磷酸交替连脱氧核糖和磷酸交替连 接，构成基本骨架接，构成基本骨架双链，双螺旋结构双链，双螺旋结构沃森、克里克于沃森、克里克于19531953年构建出年构建出DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型稳定性、多样性、特异性稳定性、多样性、特异性DNA双链中双链中:A=T,G=C,A+G=T+C=50%DNADNA的的结结构构课后习题课后习题胞嘧啶脱氧核糖 胸腺嘧啶鸟嘌呤 腺嘌呤 一条脱氧核苷酸链的片段 氢键碱基对 脱氧核苷酸 磷酸 课后习题C课后习题C【拓展训练】【拓展训练】现有现有2n个个碱基碱基，构成，构成DNA的碱基对排的碱基对排列方式列方式最多最多有多少种
18、？有多少种？4n种种变式：现有现有2n个个碱基对碱基对，已知，已知 A:T:C:G=1:2:3:4则构成则构成DNA的碱基对排列方式有多少种？的碱基对排列方式有多少种？小于小于42n种种例例1 1、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，其中一条链上中一条链上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占其所在链碱占其所在链碱基总数的百分含量。基总数的百分含量。解：已知解：已知DNADNA：A+TA+TA+T+G+CA+T+G+C=54%54%DNA1DNA1：A A
19、1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1 1G G1 1=22%22%求：求：DNA2DNA2：A A2 2+T+T2 2+G+G2 2+C+C2 2G G2 2=？C C1 1=？G G2 21 1 G G1 1 （A A1 1+T+T1 1 ）C C1 1=例例2 2、已知在、已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m(A+G)/(T+C)=m 时时,求求:(1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?(2)(2)这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少?解：已知解：已知DNA1DNA1：T T1 1+C
20、+C1 1A A1 1+G+G1 1=m=m求：求：DNA2DNA2：T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=？DNADNA：T+CT+CA+GA+G=？汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品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_1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_20%60个个3.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？0.4 0.44.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？2.5 1四.DNA分子中有关碱基数量的计算
