第2節：DNA的結構雅典奧運會開幕式激光打出的DNA雙螺旋結構上海“世博和諧塔”肺炎鏈球菌體內轉化實驗（格里菲思）肺炎鏈球菌體外轉化實驗（艾弗里）噬菌體侵染細菌實驗（赫爾希和蔡斯）結論三個經典實驗回顧加熱殺死的S型菌體內有“轉化因子”DNA是遺傳物質，蛋白質不是DNA是遺傳物質，蛋白質不是

在確信DNA是生物體的遺傳物質后，人們更加迫切地想知道

,要回答這些問題，首先需要弄清楚

。？？DNA的結構

功能取決于一、DNA雙螺旋結構模型的構建在對DNA結構的探索中,于1953年摘取桂冠的是兩位年輕的科學家,美國生物學家沃森和英國物理學家克里克。《DNA雙螺旋結構模型》的論文沃森和克里克是怎樣揭示DNA的雙螺旋結構的?利用了他人的哪些經驗和成果?這一研究過程給我們哪些啟示?【資料1】20世紀30年代，科學家已經認識到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。脫氧核苷酸1′2′4′5′3′一、DNA雙螺旋結構模型的構建脫氧核苷酸長鏈5’3’OHp=OOOHO堿基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO堿基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′HH2O3',5'-磷酸二酯鍵DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈DNA是由單鏈還是多條鏈構成呢？【資料2】1951年，威爾金斯和他的同事富蘭克林采用X射線衍射技術拍攝到DNA衍射圖譜。沃森和克里克主要以該照片的有關數據為基礎，推算出DNA的結構。DNA呈現“X”形DNA呈螺旋結構推斷DNA衍射圖譜X射線管鉛屏DNA晶體底片一、DNA雙螺旋結構模型的構建一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料3】1951年，富蘭克林測量DNA直徑約為2nm。DNA分子由2或3條鏈組成，其余鏈數都不符合。雙螺旋三螺旋一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料4】富蘭克林用2條鏈、3條鏈的DNA模型推測DNA的含水量，若為雙鏈，含水量為了其重量的30%~50%；若為三鏈，含水量可降至10%以下。經檢測，樣品DNA實際含水量為其重量的30%~50%。DNA分子由兩條鏈組成。

兩條鏈的排列方式是怎樣的？以下的模型可以嗎？一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料5】①溫故：細胞膜磷脂雙分子層模型中，親水的磷脂頭部排列在外側，疏水的磷脂尾部排列在內部。②知新：組成DNA分子的脫氧核糖和磷酸基團具有親水性，而堿基具有疏水性，細胞中的DNA分子總是處于一個液體環境中。推測:堿基在

側，磷酸基團在

側。內外??√一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料6】①1951年，富蘭克林測量DNA直徑是恒定的，約為2nm。②科學家對DNA分子兩條鏈之間堿基的吸引力進行計算，發現嘌呤有吸引嘧啶的趨勢。③化學家指出4種堿基中，嘌呤都具有兩個環（較長），嘧啶都具有一個環（較短），并且堿基之間是以氫鍵相結合的。嘌呤與嘧啶以氫鍵連接假說一：A、T配對，G、C配對；假說二：A、C配對，G、T配對。一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料7】1952年，奧地利生物化學家查哥夫通過研究多種生物DNA中各種堿基所占相對比例，得出如下數據：A的量總是等于T的量，C的量總是等于G的量。A、T配對G、C配對一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料8】化學《選擇性必修三》P121呈現的堿基互補配對時形成氫鍵的示意圖：堿基互補配對原則（3個氫鍵）GCAT（2個氫鍵）DNA兩條鏈是同向還是反向的？一、DNA雙螺旋結構模型的構建【資料9】富蘭克林拍的衍射圖譜翻轉180°后的圖譜與未翻轉的一模一樣。請以此思考DNA兩條鏈應該是如下哪一種平行方式？DNA2條鏈反向平行。√威爾金斯和富蘭克林提供DNA衍射圖譜DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，分別含有A、T、G、C4種堿基沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋結構嘗試建立多種不同的模型：雙螺旋、三螺旋被否定查哥夫提出DNA分子中A的量等于T,C的量等于G。修正、重建沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型驗證DNA具有恒定的直徑；能解釋4種堿基的數量關系；制作的模型與DNA的X射線衍射照片推算出的DNA雙螺旋結構相符。現存于倫敦科學博物館沃森（左）和克里克（右）總結過程：一、DNA雙螺旋結構模型的構建對DNA結構特點，我們從三個關鍵詞來分析：兩條單鏈反向平行雙螺旋結構鏈數：方向：結構：OCH2OHH磷酸基團堿基3′2′HH1′4′5′HH3′5′5′3′課本P50二、DNA的結構脫氧核糖和磷酸交替連接，構成基本骨架堿基外側：內側：3′5′5′3′課本P50二、DNA的結構化學鍵：（2個氫鍵）3′5′5′3′氫鍵ATGC（3個氫鍵）堿基互補配對原則聯系：核苷酸之間連接的化學鍵是？3',5'-磷酸二酯鍵課本P50二、DNA的結構1.一個鏈狀DNA分子含有幾個游離的磷酸基團？2.一個脫氧核糖連接幾個磷酸？3.一條鏈上相鄰的兩個堿基通過什么連接？4.A+T含量為40%的DNA分子和A+T含量為60%的DNA分子哪個結構更穩定，為什么？A+T含量為40%的DNA分子G與C含量越多，氫鍵越多，更穩定。1個或2個2個游離的磷酸脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖TCGAAGCT二、DNA的結構練習與應用練習與應用教材P52第2題

下圖是DNA的結構模式圖，請寫出圖中①-⑩的名稱。胸腺嘧啶(T)胞嘧啶（C）鳥嘌呤(G)腺嘌呤(A)脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對氫鍵①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩__一條脫氧核苷酸鏈的片段________________三、DNA的結構特點5’3’5’3’⑴兩條鏈反向平行盤旋成規則的雙螺旋結構。⑵外側：脫氧核糖和磷酸交替連接成基本骨架；⑶內側：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，遵循堿基互補配對原則。2.多樣性脫氧核苷酸數量不同，堿基的排列順序千變萬化。1.穩定性在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，請計算DNA分子有多少種？44000脫氧核苷酸種類堿基對數目3.特異性每個DNA分子中堿基對的特定排列順序，構成了DNA分子的特異性。課本P52STS四、DNA堿基數目的相關計算例1：一個DNA分子有1000個堿基對，其中A=240個，該DNA分子中總共含有

個氫鍵。2760例2：某生物細胞DNA的堿基中，腺嘌呤的分子數占22%，那么，胞嘧啶的分子數占（）A.11%B.22% C.28%D.44%C例3：某DNA中G+C占整個DNA堿基總數的56%，其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數的21%，那么，對應的另一條互補鏈上的G占該鏈堿基總