1、1第第3 3章章 基因的本質基因的本質第第2 2節節 DNADNA分子的結構分子的結構人教版必修22 這是這是20世紀繼愛因斯坦發現相對論之后的又一劃時代發現，它標志著世紀繼愛因斯坦發現相對論之后的又一劃時代發現，它標志著生物學的研究進入分子的層次。因為這項生物學的研究進入分子的層次。因為這項“生物科學中最具有革命性的發生物科學中最具有革命性的發現現”，兩位科學家獲得了，兩位科學家獲得了1962年度諾貝爾生理學或醫學獎。年度諾貝爾生理學或醫學獎。 1953年，美國科學家沃森（年，美國科學家沃森（JD.Watson，1928）和英國科學家克里）和英國科學家克里克（克（F.Crick，191620

2、04），共同提出了），共同提出了DNA分子的雙螺旋結構模型。分子的雙螺旋結構模型。1 1、DNADNA雙螺旋結構模型的構建雙螺旋結構模型的構建3在生命的旋梯上 沃森和克里克沃森和克里克4早凋的早凋的“科學玫瑰科學玫瑰” 富蘭克林富蘭克林（ R.E.Franklin） 她和同事威爾金斯她和同事威爾金斯在在1951年率先采用年率先采用X射線衍射技術拍攝到射線衍射技術拍攝到D晶體照片，為推算出晶體照片，為推算出DNA分子呈螺旋結構分子呈螺旋結構的結論，的結論，提供了決定性的實驗依據提供了決定性的實驗依據。 但但“科學玫瑰科學玫瑰”沒等到分享榮耀，在沒等到分享榮耀，在研究成果被承認之前就已凋謝。研究成

3、果被承認之前就已凋謝。(英，英，R.E.Franklin, 19201958）5X衍射技術是用衍射技術是用X光透過物質的結晶體，使光透過物質的結晶體，使其在照片底片上衍射出晶體圖案的技術。其在照片底片上衍射出晶體圖案的技術。這個方法可以用來推測晶體的分子排列。這個方法可以用來推測晶體的分子排列。DNA的的X射線衍射圖射線衍射圖富蘭克林拍攝的富蘭克林拍攝的DNA的的X射線衍射圖射線衍射圖6復習提問復習提問DNADNA的基本組成元素有哪些？的基本組成元素有哪些？C、 H、 O、 N、 PDNADNA的基本組成單位是什么？由哪幾種物質組成？的基本組成單位是什么？由哪幾種物質組成？脫氧核苷酸脫氧核苷酸

4、 = = 含氮堿基含氮堿基 + + 脫氧核糖脫氧核糖 + + 磷酸磷酸7脫氧脫氧核糖核糖含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸A G C TDNA的基本單位腺嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶2 2、DNADNA的化學組成的化學組成8脫氧脫氧核糖核糖含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸脫氧核苷脫氧核苷脫氧核苷酸脫氧核苷酸9鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸A腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸GCT10ATGC11AGCT氫鍵氫鍵ATGC3 3、DNADNA分子的平面結構分子的平面結構124 4、DNADNA的雙螺旋結構的雙螺旋結構構成方構

5、成方式式位置位置雙螺旋外側雙螺旋外側雙螺旋內側雙螺旋內側堿基對堿基對主鏈主鏈（1 1）脫氧核糖與磷酸交替排）脫氧核糖與磷酸交替排列；列；（2）兩條主鏈呈反向平行；）兩條主鏈呈反向平行；（3）盤繞成規則的雙螺旋。）盤繞成規則的雙螺旋。（1）主鏈上對應堿基以氫鍵連結成對；（2 2）堿基互補配對（）堿基互補配對（A AT T，G GC C）；）；13145 5、DNADNA多樣性和特異性多樣性和特異性（1 1）多樣性）多樣性 同學們嘗試兩個符號牌的排列方式，這兩個符號同學們嘗試兩個符號牌的排列方式，這兩個符號 牌可以寫出相同符號牌可以寫出相同符號A A或或B B，又可以寫成又可以寫成A A和和B B

6、，它它 們由左向右的書寫類型有多少種？們由左向右的書寫類型有多少種？四種：四種：AAAA、BBBB、ABAB、BABA堿基對排列順序的千變萬化，構成了堿基對排列順序的千變萬化，構成了DNADNA分子的分子的多樣性。多樣性。（2 2）特異性）特異性堿基對的特定排列順序，又構成了每一個堿基對的特定排列順序，又構成了每一個DNADNA分子的特異性。分子的特異性。（3 3）穩定性）穩定性15設設DNADNA一條鏈為一條鏈為1 1鏈，互補鏈為鏈，互補鏈為2 2鏈。根據堿基互補配對原則鏈。根據堿基互補配對原則可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， G G1 1 = C =

7、 C2 2 ， G G2 2 =C =C1 1。則在則在DNADNA雙鏈中：雙鏈中： A = T A = T ， G = C G = C可引申為：可引申為：嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數 A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1雙鏈雙鏈DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一條鏈的等于其中任何一條鏈的A+T/G+CA+T/G+C。A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2G G 2 2 +C +C2 2= = =A A 1 1T T 2 2T T

8、1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA雙鏈雙鏈16雙鏈雙鏈DNADNA分子中，互補的兩條鏈中分子中，互補的兩條鏈中A+G/T+CA+G/T+C互為倒數?；榈箶怠? =A A1 1+G+G1 1T T1 1 +C +C1 1T T2 2 +C +C2 2A A2 2 +G +G2 2A A 1 1+C1+C1T T 1 1 +G +G1 1T T2 2 +G +G2 2A A2 2 +C +C2 2= =雙鏈雙鏈DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整個占整個DNADNA分子堿基總數的百分比等于其中任何一條鏈中分子堿基總數的百分比等于其中任何

9、一條鏈中A+TA+T占該鏈堿基總數的百分比，其中任何一條鏈占該鏈堿基總數的百分比，其中任何一條鏈A+TA+T是整個是整個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 217同理：同理：G+CG+CA+T+G+CA+T+G+C= = =A A1 1 +T

10、+T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1G G1 1 +C +C 1 1A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2GG2 2 +C +C2 2（G+CG+C）1 12 2GG1 1 +C +C1 1G G2 2 +C +C2 2= = =181 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因為因為DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，所以，A=50%A=50%23%=27%23%=27%2 2、在、在DNADNA的一個單鏈中，的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4A+G/T+

11、C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個上述比例在其互補鏈和整個DNADNA分子中分分子中分別是多少？別是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; 194 4、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子中，分子中，A A與與T T之和占整個之和占整個DNADNA堿基總數的堿基總數的54%54%，其中一條鏈上，其中一條鏈上GG占該鏈占該鏈堿基總數的堿基總數的22%22%。求另一條鏈上。求另一條鏈上G G占其所在鏈堿基總數的百分含量。占其所在鏈堿基總數的百分含量。2424%3 3、若、若DNADNA的一個單鏈中，的一個單鏈中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述上述比例在其互補鏈和整個比例在其互補鏈和整

12、個DNADNA分子中分別是多少？分子中分別是多少？0.4 0.40.4 0.4205 5、某、某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整個占整個DNADNA分子堿基總數的分子堿基總數的34%34%，其中一條鏈上的，其中一條鏈上的C C占該鏈堿基占該鏈堿基總數的總數的28%28%，那么，對應的另一條互補鏈上的，那么，對應的另一條互補鏈上的C C占該鏈堿基總數的比例是多少？占該鏈堿基總數的比例是多少？38%38%6 6、在含有四種堿基的、在含有四種堿基的DNADNA區段中，有腺嘌呤區段中，有腺嘌呤a a個，占該區段全部堿基的比例為個，占該區段全部堿基的比例為b b，則則 （ ) ) b0.5 B.

13、 b0.5b0.5 B. b0.5C.C.胞嘧啶為胞嘧啶為a(1/2ba(1/2b1) D.1) D.胞嘧啶為胞嘧啶為b(1/2a b(1/2a 1) 1)C C7 7、分析一個、分析一個DNADNA分子時，發現分子時，發現30%30%的脫氧核苷酸含有的脫氧核苷酸含有A A，由此可知，該分子中一條鏈由此可知，該分子中一條鏈上上GG含量的最大值可占此鏈堿基總數的多少？含量的最大值可占此鏈堿基總數的多少？40%40%21化學組成化學組成單位單位雙螺雙螺旋結旋結構構基本單位基本單位脫氧核苷酸脫氧核苷酸種類種類四種四種主要特主要特點點堿基互補配對原則堿基互補配對原則DNADNA分子的多樣性分子的多樣性

14、和特異性和特異性由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。外側由脫氧核糖和磷酸交替連接構成基本骨架外側由脫氧核糖和磷酸交替連接構成基本骨架 ，堿基排列在內側。堿基排列在內側。DNADNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。對。堿基堿基4 4種、堿基對種、堿基對2 2種、排列順序不種、排列順序不同同A A A A C C C C G G GGA A T TT T T T G G G G C C C C T T A A結構結構221 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子的堿基中，鳥嘌呤占分子的堿基中，鳥嘌呤占30%30%，

15、則胸腺嘧啶為，則胸腺嘧啶為_2 2、一個、一個DNADNA分子的堿基中，腺嘌呤占分子的堿基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有100100個堿基對的個堿基對的DNADNA分子中，胞分子中，胞嘧啶應是嘧啶應是_3 3、 DNADNA分子的一條單鏈中，分子的一條單鏈中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整個求整個DNADNA分子中分子中G= _G= _ 20% 60個個29%235.5.已知在已知在DNADNA分子中的一條單鏈分子中的一條單鏈( (A+G)/(T+C)= m A+G)/(T+C)= m 時時, ,求求: :(1)(1)在另一互補鏈中這一比例是多少在另一互補鏈

16、中這一比例是多少? ? 1/m(2) (2) 這個比例關系在整個分子中又是多少這個比例關系在整個分子中又是多少? ?1(3)(3)在另一互補鏈中這一比例是多少在另一互補鏈中這一比例是多少? ?n(4)(4)這個比例在整個這個比例在整個DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ?n當在一單鏈中當在一單鏈中, ,如果如果( (A+T)/(G+C)=n A+T)/(G+C)=n 時時, ,求求: :246.6.從某生物組織中提取從某生物組織中提取DNADNA進行分析進行分析, ,其四種堿基數的比例是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部其四種堿基數的比例是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數的堿基數的46% ,46%

17、 ,又知又知DNADNA的一條鏈的一條鏈( (H H鏈鏈) )所含的堿基中所含的堿基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤, ,問與問與H H鏈相對應的另一鏈相對應的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的 ( ) ( )、26%26% 、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A257 7、沃森和克里克于、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模型，為合理地解釋模型，為合理地解釋遺傳物質的遺傳物質的 奠定了基礎。奠定了基礎。8 8、DNADNA又稱又稱 ，組成它的基本單位是，組成它的基本單位是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 組成）。組成組成）。組成DNADNA的堿基共有的堿基共有 種（符號表示為種（符號表示為 ），脫氧核苷共有），脫氧核苷共有 種（名稱是種（名稱是 、 、 、 ）。）。1953 1953 DNADNA雙螺旋雙螺旋各種功能各種功能脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基4 4A T G CA T G C4