DNA双螺旋结构

同理（G1+C1）%=（G2+C2）%=总（G+C）%
讨论： 作为遗传物质，应该储存大量的遗传信息。 DNA只有4种脱氧核苷酸，它如何能够储存 足够量的遗传信息？ 碱基对的排列顺序——千变万化 碱基对排列方式和碱基对数量（n）的关系：
碱基对排列方式 = 4n
(n代表碱基对数)
练习题
1、某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的 32% 分子数占18%，则鸟嘌呤的分子数占 . 答： 因为A=T=18%， 所以A+T=36%； 所以G+C= 100%-36%=64% 又因为G=C，因此G=C=32% 或者：A+G=T+C=50% A=18%，所以G=50%-18%=32%
3、碱基互补配对原则
• A与T配对 ； G与C配对
碱基互补配对原则
• 两条链上的碱基通过氢键连接 成碱基对，并且碱基配对有一 定的规律：A一定与T配对，G 一定与C配对。 • 碱基之间的这种一一对应的关 系，叫做碱基互补配对原则。
－ A － A － C － C － G － G － A － T － DNA
DNA的一条链中A+T/C+G=2， 2 另一条链中相应的比是——— ，整 2 个DNA分子中相应的比是———。
4、某DNA分子的一条 单链中，A占20％，T 占30％，则该DNA分 子中的C占全部碱基 的 25% 。
5、双链DNA分子中，G占 碱基总数的38％，其中一条 链中的T占碱基总数的5％， 那么另一条链中的T占碱基 总数的 7% 。
二、 DNA分子的结构
1、DNA的化学组成
元素组成：C H O N P 基本单位： 脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
P
脱氧核糖 含氮碱基
脱氧核苷酸
组成脱氧核苷酸的碱基：
腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T） 因此，脱氧核苷酸也有4种 A 腺膘呤脱氧核苷酸 C 胞嘧啶脱氧核苷酸
放大
从图中可见 DNA具有规则 的双螺旋空间 结构
DNA的结构 模式图
A C A A C
T G T T G
磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
G
A
C
T
G
C
A C
T G
碱基对 另一碱基对
氢键
4、DNA分子的结构特点： 稳 定 性
主链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。 碱基对：严格遵循碱基互补配对原则。
多样性： 不同种类的DNA分子，其内碱 基对的排列顺序都不同。
—A —A —C —C— G —G—A— T—
碱基互补配对原则 DNA分子的稳 定性、多样性 和特异性
—T —T —G —G —C —C —T —A—
结构稳定、碱基4种、碱基对2种、排 列顺序不同
有关DNA中的碱基计算
1、与DNA结构有关的碱基计算
①（A+G）/（T+C）= 1 （A+C）/（T+G）= 1
两条链不互补的碱基之和相等。
② （A+G）/（A+T+G+C）=1 / 2
两链中不互补的碱基和与两链碱 基总数之比等于50%（1/2）。
③ （A1+T1）/（A2+T2）= 1 （G1+C1）/（G2+C2）= 1
一条链中互补碱基的和等于另一条链中 互补碱基的和。
④ （A1+G1）/（T1+C1）= a， 则（A2+G2）/（T2+C2）= 1 / a
构成的化学元素有几种？C、H、O、N、P
磷酸 脱氧 核糖
碱基 A C T G
磷酸 脱氧 核糖
含氮碱基
脱氧核苷
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
百度文库
资料2：DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链。
【模型建构2】 一条脱氧核苷酸单链
…
资料3：英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA 的X射线衍射图谱 。
一条链中不互补碱基的和之比等于另一 条链中这种比值的倒数。
⑤ （A+T）/（A+T+G+C）=a，
两条链中互补碱基和与两条链碱基总数 之比，与任意一条链的这种比值相等。
则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）= a
重要公式：
在双链DNA分子的一条链中，A+T的和 占该链的碱基比率等于另一条链中A+T的和 占该链的碱基比率，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）%，
碱 基 互 补 配 对 情 况 图 解
－T－T－G－G－C－C－T－A－
A－T之间形成2个氢键
C－G之间形成3个氢键
DNA分子的空间立体结构
从图上可辨认出DNA 是由两条链交缠在 一起的螺旋结构
图的上半部分是以超高分 辨率扫描式电子显微镜拍 到的照片。 图的下半部分是DNA的人工 模型。
DNA分子的空间立体结构
【模型建构3】 DNA呈双螺旋结构
DNA双螺旋结构模型的构建历程：
DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而 成的长链，这4种核苷酸分别为A、T、C、G
威尔金斯和富兰克林提供DNA衍射图谱 沃森和克里克
DNA分子呈螺旋结构 尝试多种不同的双螺 旋和三螺旋结构模型 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 查哥夫提供重要信息：A的量总是等于T 的量；G的量总是等与C的量。
1、DNA为什么能够成为高 科技的标志？ 2、它是怎样储存遗传信息 的？
3、它又是怎样决定生物性 状的？
中关村高科技园区的DNA雕塑图
1、有哪些科学家对DNA的双螺旋结构的提出作出 了贡献？ 2、DNA的基本组成单位是什么？其基本骨架是由 哪些物质组成？分别位于DNA的的什么部位？ 3、DNA的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么 位置？ 4、DNA是由几条链构成的？具有怎样的立体结构？
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。 沃森和克里克推算 出DNA分子呈螺旋的结 构。
DNA的X射线衍射图
资料4：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)。
G
鸟瞟呤脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
两个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接
2、DNA的立体结构特点
（1）、DNA分子是由两 条链组成，这两条链按反 向平行方式盘旋成双螺旋 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；碱基排列在内侧。 （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。 碱基对
2、上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的
发展有什么启示？
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。他们的这种工作方法给予你哪
些启示？
2、答：主要涉及物理学(如衍射图谱)、生物化学(碱基数目的对应相等关 系)等。涉及的方法有X射线衍射结构分析方法；建构模型的方法等。通过 对这些资料的分析使人们更加清楚地认识到现代生物学的发展是在应用多 学科成果的基础上取得的，多学科的交叉运用，诞生了新的边缘学科，如 生物化学、生物物理学等。 3、答：要善于利用他人的研究成果，要善于与他人交流沟通，要善 于与人合作。
（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？
答：（1）两条。两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。
（2）基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。脱氧核糖除了和磷酸相连之 外还和内侧的碱基相连,磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于DNA分子的 外侧。 （3）DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即 A和T，G和C配对。 它们位于分子的内侧。
结论：两个非互补配对碱基之和占DNA碱基总数的50%
2、构成双链DNA分子的四种 碱基之间的关系，下列哪项因
物种而异（ C ） A、（A+C）/（T+G） B、（A+G）/（T+C） C、（A+T）/（G+C） D、 A / T 或 G / C
3、DNA的一条链中A+G/T+C=2， 0.5 ，整个 另一条链中相应的比是---------DNA分子中相应的比是----------1 。
磷酸—核糖骨架在螺旋外侧，内部碱基A—T 配对、G—C配对DNA双螺旋结构模型
沃森、克里克 和英国物理学 家威尔金斯因 发现生命的双 螺旋而荣获 1962年诺贝尔 医学生理学奖。
左一：威尔金斯
左三：克里克
左五：沃森
思考与讨论
1、请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。
（1）、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的 基本单位是 脱氧核苷酸 。
1分子脱氧核苷酸 = 1分子磷酸 + 1分子脱氧核糖 +1分子含氮碱基.
【模型建构1】: 脱氧核苷酸
代表磷酸 磷酸
S
代表脱氧核糖 脱氧 核糖 代表 4种碱基
碱 基 G A C T
代表连接各组分的化学键
组成DNA的 基本单位： 脱氧核苷酸 ，有几种？
特异性：对于一个确定的DNA分子来说它的 碱基排列顺序都是确定的。
基本单位——脱氧核苷酸
化学组 成单位
种类 四种
结构
主要特点
①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋 而成。
双 螺 旋 结 构
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基 本骨架 ，碱基排列在内侧。 ③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接 成碱基对。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
沃森和克里克
在生命的旋梯上
DNA结构
面对DNA双螺旋 模型的 美国生物学家 沃森（左） 英国物理学家 克里克（右）。
左一： 威尔金斯
左三： 克里克
左五： 沃 森
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生 命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。
DNA双螺旋结构模型的构建