DNA信息的多样性

碱 基 如 何 配 对
两 条 链 如 何 排 列
DNA模型建构
奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）
的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌呤
（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。
DNA模型建构
糖和磷酸骨架在外，碱基成对的排列在内，A 与T配对，
G与C配对
沃森、克里克和威尔金斯在DNA分子研究方面的卓越成 就，获得诺贝尔生理学或医学奖
为一体，化为已用
DNA模型建构
1952年，美国化学家鲍林发表了关于DNA三链模型的研究报告 沃森和威尔金斯、富兰克林邓讨论了鲍林的模型 结合富兰克林DNA的X射线衍射照片，沃森产生一种新概念：
DNA不是三链结构而应该是双链结构
DNA模型建构
这个想法得到克里克的认可。于是两人便采用鲍林研究蛋 白质结构的模型建构法，用纸和铁丝制作模型 糖和磷酸骨架在外，碱基成对的排列在内，但碱基以同配 方式即A与A、C与C、G与G、T与T
小结
DNA分子结构特点
（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
DNA结构特征
1）多样性 2）特异性 3）稳定性
2）特异性
碱基对的特定排列顺序，构成了每一个DNA分子特异性
3）稳定性
DNA分子中在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接排列不变，
内侧碱基互补配对原则不变
DNA结构特征
【思考】
• 不同组DNA模型有什么不同？
碱基对的排列顺序
• DNA中的遗传信息储存在哪里？
碱基对的排列顺序中
DNA多样性和特异性从分子水平上说 明了生物体具有酸交替排列
两条链
反向平行
DNA模型分析
碱基
碱基靠氢键连接
碱基配对规律
A只和T配对，C只和G 配对，这种碱基之间的 一一对应关系就叫做碱 基互补配对原则
DNA模型分析
DNA分子结构特点
（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
=
细 菌 人 类
=
DNA结构特征
1）多样性
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
2）特异性
碱基对的特定排列顺序，构成了每一个DNA分子特异性
3）稳定性
DNA分子中在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接排列不变，
内侧碱基互补配对原则不变
DNA模型分析
【思考】
• DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？ • 两条链之间碱基的连接有什么规律？ • 构成DNA的两条链有怎样的关系？
DNA结构特征
生活中的信息
通过音符不同的组合，用音乐表达悲伤，喜悦，雄壮等等信息是由
不同的元素构成的，而且这些元素都有不同的组成方式，不同的组 成方式才会表现出不同的信息
DNA结构特征
比较一下图A和图B哪一个形状更多样，更丰富多彩呢？
DNA结构特征
把DNA的信息全部按照ACTG的格式写下来的话，那该会有多少个呢？ 细菌的DNA通常可以写满150本书左右，人则会有15000本左右吧！这 下数量庞大的碱基对，就像是一个个的密码一样。可以决定人的长 相，也可以支配细胞内的活动
英语词汇拓展
脱氧核苷酸: Deoxynucleotide 碱基： base 氢键：hydrogen bond
DNA模型分析
比赛规则：记住自己的代码，三秒钟之后找到自己的好朋友
DNA模型建构
２０世纪５０年代三个小组进行DNA的分析研究
结构学派：伦敦皇家学院的威尔金斯和富兰克林 生物化学学派：美国加州理工学院鲍林
信息学派：剑桥大学的沃森和克里克
DNA模型建构
20世纪50年代，伦敦大学物理学家威尔金斯和化学家富兰
DNA模型分析
你注意到了么？
两条链上脱氧核糖和磷 酸交替排列的顺序是稳 定不变的
长链中碱基对的排列顺 序是千变万化的
DNA结构特征
碱基对的排列顺序千变万化决定了DNA信息的多样性
世界上是没有完全相同的两个人，这是怎么做到的呢？其实这些都是因
为每个人体内的遗传信息不同导致的，也就是说人体内的DNA携带着大 量的不同遗传信息
克林得到了DNA的X射线晶体衍射图像
DNA模型建构
X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍 射出晶体图案的技术，这个方法可以用来推测晶体的分子排列
DNA模型建构
富兰克林根据DNA的X射线衍射照片，推算DNA分子呈螺 旋状，并定量测定了DNA螺旋体的直径和螺距，同时，
她已经认识到DNA分子不是单链，而是双链同轴排列的
DNA模型建构
从沃森和克里克的成功，不难发现，现代科学的创举决非
一两个人所能办到，他们必须采百家之长，充分借鉴别人 的成功经验和理论，勤于思考，勇于探索，在掌握先进的 科学方法后，在正确的科学思想指挥下才能成功
制作DNA模型
DNA结构特征
1）多样性
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
DNA分子结构
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸
G
C
胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
T
DNA分子结构
DNA分子的平面结构
A T
氢键
四种脱氧核苷酸聚合 形成 多核苷酸链
T
A
两条多核苷酸链通过碱 基互补配对(A—T，G— C) 形成DNA双链
G
C
C
G
DNA模型分析
脱氧核糖 磷酸
了解DNA
动物细胞和植物细胞的组成
ＤＮＡ存在的部位
ＤＮＡ的形状 ＤＮＡ粗提取
DNA的形状
双螺旋结构就像是 两条平行的彩带扭 在了一起，那么这 两条彩带是怎么形 成的呢？两条彩带
之间是由什么连接
在一起的呢？
DNA分子结构
DNA的基本单位－脱氧核苷酸
磷酸
脱氧 核糖
含氮碱基
G C A T
胸腺嘧啶 胞嘧啶 鸟嘌呤 腺嘌呤
DNA模型建构
生物化学学派的代表鲍林致力于研究DNA、蛋白质等生 物大分子在细胞代谢和遗传中如何相互影响及化学结构。
1951年成功建立了蛋白质的α螺旋模型
DNA模型建构
信息学派的沃森和克里克主要研究信息如何在有机体世代
间传递及该信息如何被翻译成特定的生物分子。无论在科 学实验的经验，还是学术成就方面都无法与威尔金斯、富 兰克林、鲍林相比。然而他们后来居上，在18个月的时间 创造了DNA分子的双螺旋模型。原因是他们采百家之长