高中生物 必修二 DNA分子的结构

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%
ALeabharlann TCGA
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
（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。
（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。
（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。
A
T
C
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
（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。
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
（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。
（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。
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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)%
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DNA的空间结构
放大
从图中可见 DNA具有规则 的双螺旋空间 结D构NA的结构
模式图
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
磷酸
脱氧核糖 含氮碱基
A
T
C
G
碱基对 另一碱基对 氢键
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。
DNA分子的结构
小结
★化学组成：
一分子含氮碱基
基本组成单位：四种脱氧核苷酸 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 碱基对 氢键
碱基互补配对原则
★分子结构的多样性和特异性
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。
2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结 构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学 家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁， 他们又重新构建了一个将磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的 双链螺旋。 沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的， 即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年， 沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：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。 于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构 建出了正确的DNA模型。
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。 一个最短的DNA分子也有4000个碱基对， 可能的排列方式就有44000种。
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。
∵ A ＝ T ，G ＝ C
∴ A+G＝T+C
∴ A+G
T＋C
（
）（
）
A+T+C+G
A+T+C+G
50％
也可以写成以下形式：
A + G （ A + C ） （ T + G ） …… 1 T＋C （ T+G ） （A+C ）
规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之 和 相等 ，并为碱基总数的 50％ 。
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2000:54:5700:54Oc t-2020- Oct-20
讨论2：
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. DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的 什么部位？
DNA的空间结构
从图上可辨认出DNA 是由两条链交缠在 一起的螺旋结构
以超高分辨率扫描式电子 显微镜拍到的DNA照片。
DNA亲子鉴定用于以下一些案件中： 1．户口申报中亲生血缘关系鉴定 2．离婚、财产继承案中的亲生血缘关系鉴定 3．婴儿错抱案、拐卖儿童案中身份的鉴定 4．移民案中有关人员的亲缘关系鉴定 5．强奸致孕案中确定胎儿的亲生父亲 6．其他一些需要确认争议个体间亲缘关系的鉴定
父亲、母亲、孩子三人都参加鉴定，是完整的DNA亲子鉴定，因为 三联体鉴定较单亲鉴定有更高的精确率，往往可以达到99.9999%或则更 高。但父子或父女DNA亲子鉴定，有1.4%可能的基因突变,这种情况，
2. 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？
3. 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？
1.主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知 识。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模 型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反 过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化 学、生物物理学等。
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：
磷酸
脱氧
碱GACT基
核糖
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
❖ 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1：
1. 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？