DNA分子结构

DNA分子的结构（3）能够控制蛋白质的合成（2）能够进行自我复制（1）结构具有相对稳定性DNA作为遗传物质应具备什么样的特点？解开DNA结构之谜回眸历史沃森、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：沃森阅读故事，思考回答1.沃森和克里克开始研究DNA结构时，科学界对DNA已有的认识是什么？2.沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法研究DNA结构？3.沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？DNA的基本单位－脱氧核苷酸含Ｎ碱基脱氧核糖磷酸AGCT化学元素组成：CHONP腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸DNA分子的基本单位A脱氧核糖磷酸G脱氧核糖磷酸脱氧核糖C磷酸T脱氧核糖磷酸DNA模型建构代表磷酸D代表脱氧核糖代表4种碱基代表连接各组分的化学键【模型建构1】:脱氧核苷酸P【模型建构2】一条脱氧核苷酸链…DNA模型建构【模型建构3】DNA双链P41352oP413520PP【模型建构3】DNA双链P41352oP413520PPP41352oP413520PP两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？【模型建构3】DNA双链P41352oP413520PPP41352oP413520PPP41352oP413520PP【模型建构3】DNA双链P41352oP413520PPP41352oP413520PP【模型建构3】DNA双链P41352oP413520PP【模型建构3】DNA双链P41352oP413520PPP41352oP413520PP【模型建构3】DNA双链连接两条链的碱基如何配对?碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的。为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？(1)A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量.(2)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定.【模型建构3】DNA双链3.4nm2nm0.34nm【模型建构4】DNA双螺旋结构PPPPATCP41352oP413520PPACTG磷酸脱氧核糖含氮碱基DNA的平面结构102345012345DNA模型分析反向平行碱基对另一碱基对嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键DNA模型分析AAATTTGGGGCCCA思考1：ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。DNA分子的平面结构脱氧核糖与磷酸交替连接构成骨架碱基对氢键碱基互补配对原则为什么DNA结构上具有稳定性？共价键氢键嘌呤---嘧啶•比较不同组的DNA模型有什么不同？•DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿?碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序中【思考2】3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？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？1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？【思考3】总结DNA分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（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。DNA分子的结构特点AAATTGGGCCCAC（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。DNA分子的结构特点AAATTTGGGCCCATC（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分子的结构特点）–DNA的结构和组成可用五四三二一表示分别表示的是什么？五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸三种物质：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DNA分子的特点：②多样性：一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。③特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。①稳定性：ＤＮＡ中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。4n(n表示碱基对数)3、DNA分子的结构特性1）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。在生物体内，一个最短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？4种40002）特异性碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。3)稳定性具有规则的双螺旋结构拓展题：你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。∵A＝T，G＝C∴A+G＝T+C∴A+GT＋C（）（）50％也可以写成以下形式：A+GT＋C1（）（）（）（）……规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和，并为碱基总数的。A+T+C+GA+T+C+GA+CT+GA+CT+G相等50％DNA分子各种碱基的数量关系：①在整个DNA分子中，A=T、G=C；A+G=T+C，A+C=T+G；(A+G）/（T+C）=1②DNA分子的一条链中的A+T=另一条链的T+A；同理，G+C=C+G④如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a，则另一条链中的(A+T)/(G+C)比例也是a；如果一条链中的(A+G)/(T+C)=b,则另一条链中(A+G)/(T+C)的比例是1/b③两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%⑤在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，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)%同理：(G1+C1)%=(G2+C2)%=总(G+C)%DNA分子的结构小结1.化学组成元素：2.基本组成单位：3.空间结构：4.DNA分子的特点：DNA分子的结构小结1.化学元素组成：CHONP2.基本组成单位：(四种)脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子磷酸3.空间结构:规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链碱基对氢键碱基互补配对原则4.DNA分子特点:多样性,特异性,稳定性设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2A2=T1G1=C2G2=C1且在DNA双链中：A=T，G=CA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。∵A=TG=C∴A+G=T+C也可以写成以下形式：规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和，并为碱基总数的。A+G()=T+G()=50%A+GT+C=()()=()()=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等一半【课堂反馈】1．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鸟嘌呤4.胸腺嘧啶5.脱氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.碱基对9.氢键10.一条脱氧核苷酸链的片段2．已知1个DNA分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是（）A．1800个和800个B．1800个和l800个C．3600个和800个D．3600个和3600个C【课堂反馈】3、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=_____29%【课后拓展】记录本小组制作的DNA模型中四种碱基的数量，并将几个小组的结果进行合并，统计、归纳双链DNA分子中四种碱基数量的比例关系。项目整个DNA分子1链2链ATCG的关系A=？G=？A1=？T1=？C2=？G2=？(A+G)/(T+C)非互补碱基和之比？m？（A+T）/（G+C）互补碱基和之比n？？（A+G）或（T+C）在整个DNA分子中占碱基总数的？碱基互补配对规律的有关计算碱基互补配对规律为A—T（A—U）,G—C配对（一）DNA双链中的两个互补的碱基相等，A=T,G=C,不互补的两个碱基之和为50％某DNA的碱基中,鸟嘌呤的分子数占22％,那么胸腺嘧啶的分子数占多少？T占28％某DNA双链中,若腺嘌呤有P个,占全部碱基数的比例为N/M（M2N）,则该DNA分子中含胞嘧啶数是多少？（PM/2N）-P（二）DNA分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一个互补链的这一比值的倒数DNA的一条单链中A+G/T+C=0.4,在互补单链和整个DNA分子中分别是多少？2.51在双链DNA分子中,当T+C/A+G在一条多核苷酸链上的比例是0.5时,则在另一条互补链和整个DNA分子中,这种比例应分别是多少？21•DNA的一条单链中A+T/G+C=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是多少？（三）双链DNA分子中互补碱基之和在两条单链中所占比例比值相等，等于在整个DNA分子中所占比例。0.41在一个双链DNA分子中,G占碱基总量的18％,其中一条链中G占20％,那么此链中C应为多少？〔分析〕根据规律六,G平均占18％,由于在一条链中多占2％,所以在互补链中应少2％,即16％,又根据规律一,G与C配对,此链中C也应为16％。１２３４AGCT下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。５６７８９１０胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、有关DNA中的碱基计算1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%–23%=27%2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？若DNA的一个单链中，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？2.51;0.40.4A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1=a=a①双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱基之和的比值等于1．(A+G)/(T+C)=1②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。规律总结：A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链∵A=T，G=C∴A+G=T+C=50%=a③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数.1bA2+G2T2+C2=④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比。A+TA+T+G+C=A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=c%c%c%T1+C1=b1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____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_____3、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=_____20%60个29%4、（2000上海）由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息