32 DNA的分子结构 生物必修2.pptVIP

* 第三章 基因的本质 一、对DNA分子双螺旋结构的发现和认识过程 1、19世纪50年代科学界认识到DNA的化学组成。 DNA的基本组成元素有哪些？ C、 H、 O、 N、 P DNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？ 脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸 含氮碱基：A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶） G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶） 2、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据。 3、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想。 4、1952年查哥夫指出：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)。 5、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构模型－脱氧核糖核酸的一个结构模型》。 （4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量这一碱基之间的数量关系。 .（1）当时科学界已经发现的证据有：组成ＤNＡ分子的单位是脱氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的； （2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射线衍射图谱； （3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照Ｘ射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建ＤNＡ结构模型； 沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸—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。 沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。 讨论A：上述资料中涉及到那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？ 主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。 涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法、构建模型的方法等等。 现代科学技术中许多成果的取得都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。 要善于利用他人的研究成果和经验； 要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的； 研究小组成员在知识背景上最好是互补的； 对所从事的研究要有兴趣和激情等。 讨论B：沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？ 二、DNA的空间结构 以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的DNA照片。 从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构 DNA的结构模式图 从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构 放大 DNA空间结构 A A A T T T G G G G C C C A T C 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 1、DNA的化学组成 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 脱氧核苷 脱氧核苷酸 DNA的基本单位——脱氧核苷酸 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 A G C T 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 1、DNA的化学组成 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 脱氧核苷酸的种类 A 腺嘌呤脱氧核苷酸 G C T A T G C 四种脱氧核苷酸 聚合形成多核苷酸链 磷酸二酯键 A G C T 2、DNA分子的平面结构 氢键 A T G C 3、DNA的双螺旋结构 构成方式 位置 双螺旋外侧 双螺旋内侧 碱基对 主链(骨架) 1）脱氧核糖与磷酸交替排列； 2）两条主链呈反向平行； 3）盘绕成规则的双螺旋。 1）主链上对应碱基以氢键连结成对； 2）碱基互补配对（A— T，G— C） 4、DNA分子的结构特点 1）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