《DNA結(jié)構(gòu)》-教學(xué)課件

第四章

遺傳的分子基礎(chǔ)第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)第一頁，共25頁。DNA的結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)提問DNA的基本組成元素有哪些？C、H、O、N、PDNA的基本組成單位是什么？由哪幾種物質(zhì)組成？第二頁，共25頁。DNA的基本單位——脫氧核苷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）脫氧核苷脫氧核苷酸磷酸脫氧核糖含氮堿基第三頁，共25頁。面對(duì)DNA雙螺旋模型的美國生物學(xué)家沃森（左）和英國生物物理學(xué)家克里克（右）。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建第四頁，共25頁。

這是20世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論之后的又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子的層次。因?yàn)檫@項(xiàng)“生物科學(xué)中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)”，兩位科學(xué)家獲得了1962年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

1953年，美國科學(xué)家沃森（J．D.Watson，1928—）和英國科學(xué)家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。一、回眸歷史第五頁，共25頁。沃森、克里克和英國物理學(xué)家威爾金斯因發(fā)現(xiàn)生命的雙螺旋而榮獲1962年諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)。左一：威爾金斯左三：克里克左五：沃森第六頁，共25頁。

1、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，利用了他人的哪些經(jīng)驗(yàn)和成果？思考（1）英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林（2）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫第七頁，共25頁。早凋的“科學(xué)玫瑰”－－富蘭克林（

R.E.Franklin）

她和同事威爾金斯在1951年率先采用X射線衍射技術(shù)拍攝到DＮＡ晶體照片，

但“科學(xué)玫瑰”沒等到分享榮耀，在研究成果被承認(rèn)之前就已凋謝。(英，R.E.Franklin,1920－1958）

為推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論，提供了決定性的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。第八頁，共25頁。DNA衍射圖譜第九頁，共25頁。（1）同一生物的不同組織的DNA堿基組成相同；（2）幾乎所有生物的DNA，腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。（3）不同生物來源的DNA堿基組成不同，表現(xiàn)為A+T/G+C的比值不同。奧地利著名生物化學(xué)家查戈夫研究成果：第十頁，共25頁。在生命的旋梯上沃森和克里克第十一頁，共25頁。1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》雜志上發(fā)表了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而帶來了遺傳學(xué)的徹底變革，更宣告了分子生物學(xué)的誕生。第十二頁，共25頁。二、DNA的空間結(jié)構(gòu)圖圖的上半部分是以超高分辨率掃描式電子顯微鏡拍到的照片。圖的下半部分是DNA的人工模型。從圖上可辨認(rèn)出DNA是由兩條鏈交纏在一起的螺旋結(jié)構(gòu)第十三頁，共25頁。DNA的結(jié)構(gòu)模式圖從圖中可見DNA具有規(guī)則的雙螺旋空間結(jié)構(gòu)放大DNA的空間結(jié)構(gòu)圖第十四頁，共25頁。AGCT氫鍵ATGC平面結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)DNA分子的空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)第十五頁，共25頁。堿基對(duì)另一堿基對(duì)嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對(duì)，形成堿基對(duì)，且A只和T配對(duì)、C只和G配對(duì)，這種堿基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系就叫做堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。ATGC氫鍵第十六頁，共25頁。1、DNA分子結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)DNA分子是有

條鏈組成，

盤旋成

結(jié)構(gòu)。

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；

排列在內(nèi)側(cè)。堿基通過

連接成堿基對(duì)，并遵循

原則。反向平行雙螺旋脫氧核糖和磷酸堿基對(duì)氫鍵堿基互補(bǔ)配對(duì)2三、DNA模型分析第十七頁，共25頁。DNA結(jié)構(gòu)特性之一：☆遺傳信息：脫氧核苷酸（或堿基對(duì)的排列順序）的排列順序多樣性怎么體現(xiàn)？1.堿基對(duì)的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。2.組成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目又極多,使DNA具有多樣性DNA的多樣性在分子水平上決定了生物的多樣性思考：DNA能否儲(chǔ)存大量的遺傳信息？第十八頁，共25頁。1）多樣性：堿基對(duì)的數(shù)目和排列順序，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。

在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對(duì)，請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算DNA分子有多少種？4

種40003)特異性DNA的多樣性和特異性從分子水平上說明了生物體具有多樣性和生物個(gè)體之間存在差異的原因。2、DNA分子的結(jié)構(gòu)特性2)穩(wěn)定性

研究表明：DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與四種堿基的含量有關(guān)：

G和C的含量越多，DNA的結(jié)構(gòu)就越穩(wěn)定。第十九頁，共25頁。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脫氧核苷酸8.堿基對(duì)9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈的片段1．下面是DNA的分子的結(jié)構(gòu)模式圖，說出圖中1－10的名稱。

【課堂反饋】第二十頁，共25頁。2．已知1個(gè)DNA分子中有4000個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧啶有2200個(gè)，這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是（） A．4000個(gè)和900個(gè) B．4000個(gè)和l800個(gè) C．8000個(gè)和1800個(gè) D．8000個(gè)和3600個(gè)C第二十一頁，共25頁。2.拓展題 你能根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推導(dǎo)出相關(guān)的數(shù)學(xué)公式嗎？推導(dǎo)后，嘗試進(jìn)一步總結(jié)這些公式，從中概括出一些規(guī)律。 ∵A=TG=C∴A+G=T+C∴

也可以寫成以下形式：規(guī)律概括：在DNA雙鏈中，任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和

，并為堿基總數(shù)的

。A+G()=T+C()=50%A+GT+C=(()=(）()=1A+G+T+CA+G+T+CA+CT+CT+G)A+G恒等一半第二十二頁，共25頁。①雙鏈DNA分子中：

(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1∵A=T，G=C∴A+G=T+C=A+C=T+G=50%兩個(gè)互補(bǔ)堿基相等任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和恒等且各占DNA總堿基數(shù)的50％不互補(bǔ)堿基之和的比值等于1．

A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈利用堿基互補(bǔ)配原則的計(jì)算規(guī)律第二十三頁，共25頁。1、在一條雙鏈DNA分子中，腺嘌呤占35%，它所含的胞嘧啶應(yīng)占（）A、15%B、30%C、35%D、70%2、在雙鏈DNA中有鳥嘌呤P個(gè)，占全部堿基的比例為N/M（M＞2N），則該DNA分子中腺嘌呤的數(shù)目是（）A、PB、（