基因的本質(zhì)第3章第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)本節(jié)聚焦沃森和克里克是怎樣揭示DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的？這一研究過程給我們哪些啟示？DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)有哪些主要特點(diǎn)?問題探討

坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑,以它簡潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往行人。你知道為什么將它作為高科技的標(biāo)志嗎?上網(wǎng)查閱有關(guān)DNA的信息，收集你感興趣的資料與同學(xué)交流共享。英格蘭:

生命中心新加坡:螺旋橋新西蘭:莫里斯?威爾金斯紀(jì)念碑俄羅斯:實(shí)驗(yàn)鼠紀(jì)念碑一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

發(fā)現(xiàn)核酸早在1868年，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了核酸。在德國化學(xué)家霍佩·賽勒的實(shí)驗(yàn)室里，有一個瑞士籍的研究生名叫米歇爾，他對實(shí)驗(yàn)室附近的一家醫(yī)院扔出的帶膿血的繃帶很感興趣，因?yàn)樗滥撗悄切榱吮Ｐl(wèi)人體健康，與病菌“作戰(zhàn)”而戰(zhàn)死的白細(xì)胞和被殺死的人體細(xì)胞的“遺體”。于是他細(xì)心地把繃帶上的膿血收集起來，并用胃蛋白酶進(jìn)行分解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞遺體的大部分被分解了，但對細(xì)胞核不起作用。他進(jìn)一步對細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核中含有一種富含磷和氮的物質(zhì)。霍佩·賽勒用酵母做實(shí)驗(yàn)，證明米歇爾對細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是正確的。于是他便給這種從細(xì)胞核中分離出來的物質(zhì)取名為

“核素”，后來人們發(fā)現(xiàn)它呈酸性，因此改叫“核酸”。從此人們對核酸進(jìn)行了一系列卓有成效的研究。弄清了核酸的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)20世紀(jì)初，德國科賽爾和他的兩個學(xué)生瓊斯和列文的研究，弄清了核酸的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，認(rèn)為它是由許多核苷酸組成的大分子。核苷酸是由堿基、五碳糖和磷酸構(gòu)成的。其中堿基有4種（腺瞟呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶），核糖有兩種（核糖、脫氧核糖），因此把核酸分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

脫氧核苷酸20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識到：組成DNA分子的基本單位是

。DNA分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長鏈構(gòu)成的。…一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

1951年，英國科學(xué)家(威爾金斯和富蘭克林)提供了DNA的X射線衍射圖譜。M.WilkinsR.E.Franklin“X”形意味著DNA分子是螺旋的一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

二戰(zhàn)后，科學(xué)家利用電子顯微鏡測定了DNA分子的直徑約為2nm。相鄰兩核苷酸間距相等，并得出DNA是雙鏈的結(jié)論。可能性1可能性2可能性3

資料4富蘭克林發(fā)現(xiàn)提高空氣的濕度，發(fā)現(xiàn)DNA易吸收水分。所以她認(rèn)為脫氧核糖核苷酸的親水磷酸基團(tuán)應(yīng)該位于DNA的外側(cè)，其余部分位于內(nèi)側(cè)。這是解開DNA結(jié)構(gòu)的重要線索。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

富蘭克林和威爾金斯給DNA拍了多張Ｘ射線衍射圖譜，他們發(fā)現(xiàn)DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣。翻轉(zhuǎn)180°DNA的兩條鏈?zhǔn)欠较蛳喾吹摹Ｒ弧NA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

查哥夫腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量；鳥嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。沃森和克里克A與T配對，G與C配對，構(gòu)建出新的DNA模型。堿基對另一堿基對ATGC氫鍵A-T堿基對與G-C堿基對具有相同的形狀和直徑，這樣組成的DNA分子具有穩(wěn)定的直徑，能夠解釋A,T,G,C的數(shù)量關(guān)系一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

1953年，沃森和克里克撰寫的論文在英國雜志《自然》上發(fā)表，引起極大的轟動。1962，沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。早凋的“玫瑰”-人類不能忘記富蘭克林偉大而無聲的貢獻(xiàn)。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

思考?討論1.請你根據(jù)資料回答有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)方面的問題。（1）DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？（2）DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？它們分別位于DNA的什么部位呢？（3）DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？DNA是由兩條鏈構(gòu)成的。這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，它們排列在DNA的外側(cè)。DNA中的堿基通過氫鍵連接成堿基對，它們位于DNA的內(nèi)側(cè)。堿基配對有一定的規(guī)律：A與T配對；G與C配對。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，是科學(xué)家合作研究的典范，在科學(xué)界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你哪些啟示？★要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；★要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；★研究小組成員在知識背景上最好是互補(bǔ)的，對所從事的研究要有

興趣和激情等。二、DNA的結(jié)構(gòu)（1）DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。OCH2OHH磷酸基團(tuán)堿基3′2′HH1′4′5′HH（2）DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。堿基排列在內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定的規(guī)律：A(腺嘌呤)與T(胸腺嘧啶)配對；G(鳥嘌呤)與C(胞嘧啶)配對。小結(jié)氫鍵ATATTAGGGCCATC堿基對五種元素：C、H、O、N、P四種堿基：A、T、C、G三種物質(zhì)：兩條長鏈：一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈氫鍵關(guān)系:A=TG≡C探究?實(shí)踐：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

磷酸脫氧核糖四種堿基1.準(zhǔn)備材料：6種：磷酸、脫氧核糖、4種堿基2.制作脫氧核苷酸模型3.制作脫氧核苷酸長鏈模型4.制作DNA平面結(jié)構(gòu)模型5.制作DNA立體結(jié)構(gòu)模型注意鍵的連接兩條鏈反向平行、堿基互補(bǔ)配對原則探究?實(shí)踐：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.DNA兩條單鏈的堿基數(shù)量關(guān)系是構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數(shù)量相等，而且都有A、T、G、C四種堿基（）（2）在DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)中，堿基的比例總是（A+G）/（T+C）=1。（）??2.下面是DNA的結(jié)構(gòu)模式圖，請寫出圖中①~⑩的名稱。12345678910胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段思考：這個DNA片段有多少個游離的磷酸基團(tuán)（沒有形成磷酸二酯鍵的磷酸基團(tuán)）？2個3.在含有4種堿基的DNA 區(qū)段中，腺嘌呤有a個，占該區(qū)段全部堿基的比例為b，則（）A.b≦0.5

B.b≧0.5

C.胞嘧啶為a(1/2b-1)個

D.胞嘧啶為b(1/2a-1)個4.一條DNA單鏈的序列是5'-GATACC-3',那么它的互補(bǔ)鏈的序列是（）A.5'-CTATGG-3'B.5'-GATACC-3'C.5'-GGTATC-3'D.5'-CCATAG-3'CC拓展

計算設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知：A1=T2

，A2=T1，G1=C2

，

G2=C1。則在DNA雙鏈中：A=T，G=C①嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)A+G=T+C即A+G/T+C=1②雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。A

1T2T1A2G