优选课件：高中生物人教版2019必修二第三章第二节DNA的结构
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DNA的结构
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
沃森（J.D. Wstson)&克里克（F. Crick） 卡文迪许实验室
生物学家
物理学家
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
查加夫
他们开始着手制作一个双链结构，含氮 碱基排列在脱氧核糖核苷酸链的内侧， 并让A和T配对，C和G配对。
这才终于找到一种规则的DNA结构， 但还有不少地方仍需做修正。
1953年4月25日
英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是 沃森和克里克的、一篇是威尔金斯的、一篇是富 兰克林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同 时获得了诺贝尔生理学或医学奖。
2）稳定性 3）特异性
稳定性脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，碱基互补配对的 方式不变。 →氢键有利于维持双螺旋结构的稳定构象 →G、C碱基比例大，DNA相对更稳定
特异性每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱 基排列顺序。
3、DNA杂交技术的应用
DNA杂交技术可以用于两个物种亲缘关系的判断，若两个物种的 DNA样本经处理后形成的DNA互补区段越多，则两个物种的亲缘
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
1952年
奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两 人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A 与T的数量相等，C与G的数量相等。
腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）
1951年
威尔金斯在一场关于DNA演讲上展示了两张用X射线做的
DNA衍射照片。
威尔金斯
现象：DNA呈现“X”形
推断：DNA分子式螺旋的
沃森
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
1951年
富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。
m%
A1+AT1+1+TG1 1+C=1 m%
A2+AT22++TG22+C=2 m%
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
17
三、DNA的相关计算
规律三：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何
一条链的A+T/G+C。
A+T G+C
=
n
A1+T1 G1+C1
=n
A2+T2 = G2+C2
1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占
30%，则胸腺嘧啶为2__0_%__
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6__0_个__
16
三、DNA的相关计算
规律二：双链DNA中互补碱基和与碱基总数
之比，与任意一条链的这种比值相等。
A+T = A+T+G+C
1、DNA双螺旋结构 5’
（1）由 2 条单链按 _反__向__平__行__ 方 式 盘 旋成_双__螺__旋__结构
3',5'-磷酸二酯键
3’
3’ AT
CG
TA
GC 5’ 9
DNA的结构
The structure of DNA
1、DNA双螺旋结构 氢键
A
T
C碱基对G
T
A
C
G
AT
G
C
T
A
(2) 外侧： 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；
三、DNA的相关计算
大试牛刀2
从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶 之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中 28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。
（1）全部碱基中腺嘌呤占_2__7__%
（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全
部碱基_2__6__%
21
沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝
尔生理学和医学奖。
8
DNA的结构
The structure of DNA
（A1+G1）/（T1+C1）= a （A2+G2）/（T2+C2）= 1/a （A+G）/（T+C）= 1
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
例题：在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述 G1 C2
比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
C1
G2
2.5，1 19
三、DNA的相关计算
14
三、DNA的相关计算 在 双 链 DNA 中 ， 根 据 碱 基 互 补 配 对 原 则 ， 可 知 ： A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2 ,整个DNA中 A=T， G=C，得 A+G =T+C A+C = T+G
两双链不互补的碱基之和相等
变式：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
G1
C2
=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1
C1
G2
（A+G）或（A+C)或(T+G)或（T+C)/（A+T+G+C）= 1/2
规律一：在双链DNA中，任意两个不互补碱基之和
相等，并为碱基总数的50%（1/2）
15
三、DNA的相关计算
16
小试牛刀1
所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA
的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线
Hale Waihona Puke 索。富兰克林外侧
内侧
1951年10月
生物学家沃森与物理学家克里克首次在卡 文迪许实验室相遇，两人合力推出了三股 螺旋的DNA结构，他们把磷酸排在内侧， 含氮碱基排在外侧。当他们邀请威尔金斯 和富兰克林前来观看时，被两人评价为 “一无是处” ，并告知他们含氮碱基应该 排列在内侧。沃森和克里克默默地记录下 了这个关键信息。
规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基 之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同。该 比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 规律六：若单A链1 ＝b%，则双A链1 ＝b2%。
规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则 A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为 2c%，最小值为0。
内侧: 碱基 (3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 氢键 连接形成 碱基对 ，且A只和 T 配对、G只和 C 配
对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 碱基互补配对原则 。
DNA的结构
The structure of DNA
1、DNA双螺旋结构 氢键
A
T
C碱基对G
T
A
C
G
AT
G
C
T
A
(4) 总结： 氢键关系: A=T G≡C 五种元素： C、H、O、N、P 四种脱氧核苷酸： A、T、C、G 三种物质： 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条长链： 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋： 规则的双螺旋结构
关系_越__近__。
三、DNA的相关计算
图中1为DNA分子片段的一条链，2为碱基 对，3为氢键，4为一个脱氧核苷酸。
(1)双链DNA中，游离的磷酸基团有 2个。每个脱 氧核糖一般连接着 2个磷酸，一条单链上有 1个脱
氧核糖只连接一个磷酸。
(2)○与 、 、 ▭之间的数量关系为 1：。1：1
(3)A与T之间有 2个氢键，G与C之间有 3个氢键。若碱基对数为n，则 氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为 3n－；若m已知G有m个 ，则氢键数为 2n。+m
DNA的结构
The structure of DNA
2、DNA的结构特性
在生物体内，最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：
A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？
1）多样性 碱基对的排列顺序的千变万化。含n个碱基对的DNA, 4 4000 种
可有4n种排列方式能储存了大量的遗传信息
n
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
例 题 ： 若 DNA 的 一 个 单 链 中 ， G1 C2
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？
C1
G2
0.4 0.4
18
三、DNA的相关计算
规律四：在已知链与互补链之间（A+G）/（T+C）互为
倒数，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）比值为 1
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
沃森（J.D. Wstson)&克里克（F. Crick） 卡文迪许实验室
生物学家
物理学家
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
查加夫
他们开始着手制作一个双链结构，含氮 碱基排列在脱氧核糖核苷酸链的内侧， 并让A和T配对，C和G配对。
这才终于找到一种规则的DNA结构， 但还有不少地方仍需做修正。
1953年4月25日
英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是 沃森和克里克的、一篇是威尔金斯的、一篇是富 兰克林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同 时获得了诺贝尔生理学或医学奖。
2）稳定性 3）特异性
稳定性脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，碱基互补配对的 方式不变。 →氢键有利于维持双螺旋结构的稳定构象 →G、C碱基比例大，DNA相对更稳定
特异性每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱 基排列顺序。
3、DNA杂交技术的应用
DNA杂交技术可以用于两个物种亲缘关系的判断，若两个物种的 DNA样本经处理后形成的DNA互补区段越多，则两个物种的亲缘
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
1952年
奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两 人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A 与T的数量相等，C与G的数量相等。
腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）
1951年
威尔金斯在一场关于DNA演讲上展示了两张用X射线做的
DNA衍射照片。
威尔金斯
现象：DNA呈现“X”形
推断：DNA分子式螺旋的
沃森
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
1951年
富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。
m%
A1+AT1+1+TG1 1+C=1 m%
A2+AT22++TG22+C=2 m%
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
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三、DNA的相关计算
规律三：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何
一条链的A+T/G+C。
A+T G+C
=
n
A1+T1 G1+C1
=n
A2+T2 = G2+C2
1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占
30%，则胸腺嘧啶为2__0_%__
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6__0_个__
16
三、DNA的相关计算
规律二：双链DNA中互补碱基和与碱基总数
之比，与任意一条链的这种比值相等。
A+T = A+T+G+C
1、DNA双螺旋结构 5’
（1）由 2 条单链按 _反__向__平__行__ 方 式 盘 旋成_双__螺__旋__结构
3',5'-磷酸二酯键
3’
3’ AT
CG
TA
GC 5’ 9
DNA的结构
The structure of DNA
1、DNA双螺旋结构 氢键
A
T
C碱基对G
T
A
C
G
AT
G
C
T
A
(2) 外侧： 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；
三、DNA的相关计算
大试牛刀2
从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶 之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中 28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。
（1）全部碱基中腺嘌呤占_2__7__%
（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全
部碱基_2__6__%
21
沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型
DNA双螺旋结构模型的构建
Construction of DNA double helix structure model
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝
尔生理学和医学奖。
8
DNA的结构
The structure of DNA
（A1+G1）/（T1+C1）= a （A2+G2）/（T2+C2）= 1/a （A+G）/（T+C）= 1
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
例题：在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述 G1 C2
比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
C1
G2
2.5，1 19
三、DNA的相关计算
14
三、DNA的相关计算 在 双 链 DNA 中 ， 根 据 碱 基 互 补 配 对 原 则 ， 可 知 ： A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2 ,整个DNA中 A=T， G=C，得 A+G =T+C A+C = T+G
两双链不互补的碱基之和相等
变式：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
G1
C2
=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1
C1
G2
（A+G）或（A+C)或(T+G)或（T+C)/（A+T+G+C）= 1/2
规律一：在双链DNA中，任意两个不互补碱基之和
相等，并为碱基总数的50%（1/2）
15
三、DNA的相关计算
16
小试牛刀1
所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA
的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线
Hale Waihona Puke 索。富兰克林外侧
内侧
1951年10月
生物学家沃森与物理学家克里克首次在卡 文迪许实验室相遇，两人合力推出了三股 螺旋的DNA结构，他们把磷酸排在内侧， 含氮碱基排在外侧。当他们邀请威尔金斯 和富兰克林前来观看时，被两人评价为 “一无是处” ，并告知他们含氮碱基应该 排列在内侧。沃森和克里克默默地记录下 了这个关键信息。
规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基 之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同。该 比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 规律六：若单A链1 ＝b%，则双A链1 ＝b2%。
规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则 A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为 2c%，最小值为0。
内侧: 碱基 (3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 氢键 连接形成 碱基对 ，且A只和 T 配对、G只和 C 配
对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 碱基互补配对原则 。
DNA的结构
The structure of DNA
1、DNA双螺旋结构 氢键
A
T
C碱基对G
T
A
C
G
AT
G
C
T
A
(4) 总结： 氢键关系: A=T G≡C 五种元素： C、H、O、N、P 四种脱氧核苷酸： A、T、C、G 三种物质： 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条长链： 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋： 规则的双螺旋结构
关系_越__近__。
三、DNA的相关计算
图中1为DNA分子片段的一条链，2为碱基 对，3为氢键，4为一个脱氧核苷酸。
(1)双链DNA中，游离的磷酸基团有 2个。每个脱 氧核糖一般连接着 2个磷酸，一条单链上有 1个脱
氧核糖只连接一个磷酸。
(2)○与 、 、 ▭之间的数量关系为 1：。1：1
(3)A与T之间有 2个氢键，G与C之间有 3个氢键。若碱基对数为n，则 氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为 3n－；若m已知G有m个 ，则氢键数为 2n。+m
DNA的结构
The structure of DNA
2、DNA的结构特性
在生物体内，最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：
A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？
1）多样性 碱基对的排列顺序的千变万化。含n个碱基对的DNA, 4 4000 种
可有4n种排列方式能储存了大量的遗传信息
n
DNA双链 12
A1 T2
T1
A2
例 题 ： 若 DNA 的 一 个 单 链 中 ， G1 C2
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？
C1
G2
0.4 0.4
18
三、DNA的相关计算
规律四：在已知链与互补链之间（A+G）/（T+C）互为
倒数，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）比值为 1