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(共24張PPT)
第三章 遺傳的分子基礎
第二節 遺傳信息編碼在DNA分子上
知識點一、雙螺旋結構模型解釋了DNA分子結構
知識點二、制作DNA雙螺旋結構模型（自學）
知識點三、堿基排列順序編碼了遺傳信息
知識點四、堿基互補配對的有關計算
雅典奧運會開幕式經典場景
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
元素：C、H、O、N、P
脫氧核糖
磷酸
含氮堿基
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
1、DNA的化學組成（萊文和瓊斯1911年）
DNA的基本組成單位：脫氧核糖核苷酸
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
1、DNA的化學組成（萊文和瓊斯1911年）
DNA的基本組成單位：脫氧核糖核苷酸
脫氧（核糖）核苷酸=
脫氧核苷
脫氧
核糖
含氮堿基
磷酸
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
1
2
3
4
5
1分子磷酸
1分子脫氧核糖
1分子含氮堿基
+
+
元素：C、H、O、N、P
A
C
T
腺嘌呤脫氧核苷酸
鳥嘌呤脫氧核苷酸
胞嘧啶脫氧核苷酸
胸腺嘧啶脫氧核苷酸
G
脫氧核苷酸的種類
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
2.DNA和RNA的化學成分比較
磷酸
脫氧核糖
含氮堿基
脫氧核糖核苷酸
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
DNA基本單位
RNA基本單位
思 考
噬菌體中含有幾種堿基
人體中遺傳物質的基本組成單位有幾種
人體中核酸的基本組成單位有幾種
人體中堿基種類有幾種
4
4
8
5
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
1911年
美國生物化學家萊文和瓊斯確定：DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸
科學界普遍認為：DNA是由四種脫氧核苷酸構成的長鏈。
1951年
思考：脫氧核苷酸是怎樣連成一條鏈的呢？
科學史：DNA結構的探究歷程
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
3、DNA的分子結構——連接方式
資料1：20世紀30年代，科學家認識到是DNA以4種核苷酸連接而成的長鏈，到了1951年英國晶體學家富蘭克林通過數據計算發現，一個脫氧核苷酸的脫氧核糖與另一個脫氧核苷酸的磷酸連接起來。
…
每相鄰兩個脫氧核苷酸之間通過形成磷酸二酯鍵連接，多個脫氧核苷酸形成一條長鏈。
脫去H2O，形成磷酸二酯鍵
OH
OH
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
3、DNA的分子結構——連接方式
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
3、DNA的分子結構——配對方式
資料2：
1952年富蘭克林根據該圖計算出了DNA分子的平均直徑，相鄰兩核苷酸間距等數據，并得出DNA是雙鏈的結論。
X衍射照片顯示，DNA雙鏈之間的距離是一定的。
不同的脫氧核苷酸怎么配對？
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
腺嘌呤脫氧核苷酸
鳥嘌呤脫氧核苷酸
胸腺嘧啶脫氧核苷酸
A
C
G
T
胞嘧啶脫氧核苷酸
一定是嘌呤和嘧啶配對
來源 堿基的相對含量
腺嘌呤A 鳥嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T
人 30.9 19.9 19.8 29.4
牛（脾） 27.9 22.7 22.1 27.3
酵母 31.3 18.7 17.1 32.9
結合分支桿菌 15.1 34.9 35.4 14.6
請同學們大膽猜測，應是哪兩種堿基配對？
A-T、G-C
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
奧地利生物化學家查哥夫堿基數據表
資料3：DNA外部為溶液環境，堿基具有疏水性，磷酸和脫氧核糖具有親水性。
探究三：堿基分布在DNA分子的內部還是外部？
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
3、DNA的分子結構——堿基位置
探究四：兩條脫氧核苷酸鏈是同向的還是反向的
資料4：英國物理學家威爾金斯和他的同事富蘭克林應用X射線衍射技術獲得了高質量的DNA衍射圖譜，富蘭克林發現DNA結構翻轉180度的衍射圖譜與該圖譜還是一樣的，沃森和克里克立刻意識到DNA的兩條鏈是方向相反的。
3、DNA的分子結構——方向
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
1、基本骨架——脫氧核糖和磷酸基團交替連接。基本骨架在主鏈的外側，堿基在主鏈內側
2、兩條鏈上的堿基相互配對，由氫鍵相連
3、DNA分子中，A與T數目相等，C與G數目相等，但是A+T的量不一定等于G+C的量
DNA分子的雙螺旋結構模型
4、DNA的分子結構特點
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構
1、DNA分子由兩條長鏈組成，兩條長鏈按反向平行的方式盤旋成螺旋
2、DNA有一定的方向性
3、基本骨架：DNA中的脫氧核糖和磷酸基團交替連接，構成主鏈的基本骨架；堿基則排列在主鏈的內側
4、堿基互補配對原則：A與T通過兩個氫鍵配對，C與G通過三個氫鍵配對。
5、卡伽夫法則：在DNA分子中，A與T的數目相等，C與G數目相等，但A+T不一定等于C+G的量
平面結構
空間結構
二、堿基排列順序編碼了遺傳信息——DNA分子的特性
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩定不變的。互補配對原則不變。
一個DNA有特定的堿基對（核苷酸）的排列順序。
（遺傳信息）
1、穩定性
2、特異性
思考：一個最短的DNA分子也有4000個堿基對，可能的排列方式種
3、多樣性
判斷各種生物在進化中的親緣關系
作為人的血緣關系的參考
鑒定人物身份
二、堿基排列順序編碼了遺傳信息——DNA分子的特性
DNA指紋技術
應用DNA指紋技術，首先需要用合適的酶將待檢測的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開，再經過一系列步驟，最后形成DNA指紋圖。因為每個人的DNA指紋圖是獨一無二的，所以可以根據分析指紋圖的吻合程度來幫助確認身份。
在現代刑偵領域中，DNA指紋技術正在發揮著越來越重要的作用。刑偵人員只需要一滴血、精液等樣品，就可以進行DNA指紋鑒定。
你能從下邊的DNA指紋圖中判斷出懷疑對象中誰是罪犯嗎？
二、堿基排列順序編碼了遺傳信息——鑒定人物身份
現代科學研究發現，通過比較不同生物的DNA序列，可以確定不同生物間的親緣關系。如圖為編碼甲、乙、丙三種生物血紅蛋白的部分相對應的基因片段、DNA單鏈及DNA單鏈中的堿基序列。
若讓c’鏈和b’鏈分別和a鏈混合，能配對的堿基間形成氫鍵，不能配對的堿基間形成環狀結構。
可推測：與甲親緣關系更近的生物是________
2 11
1 17
丙
二、堿基排列順序編碼了遺傳信息——親緣關系判斷
雙鏈中： A+G=T+C=A+C=T+G=50%
嘌呤數＝嘧啶數，不配對的堿基數＝堿基總數的一半
1、某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數占18%，則鳥嘌呤的分子數占 .
32%
2、DNA分子的一條單鏈中，A=20%，T=22%，求整個DNA分子中G= _____
A+T
A+T+G+C
A1 +T1 +G1 +C1
A1 +T1
=
A2 +T2 +G2 +C2
A2 +T2
=
G+C
A+T+G+C
=
=
A1 +T1 +G1 +C1
G1 +C1
A2 +T2 +G2 +C2
G2 +C2
29%
畫圖原理：A1=T2、G1=C2、A=T、G=C
三、堿基互補配對的有關計算
4、DNA分子一條單鏈中 (A+G) / (C+T) = 0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是（ ）
A. 0.4 和 0.6 B. 2.5 和 1.0
C. 0.4 和 0.4 D. 0.6 和 1.0
3、某DNA中，A占26%。請問：T+G占 ，C占 。
5、DNA分子一條單鏈中 (A+T) / (C+G) = 0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是（ ）
A. 0.4 和 0.6 B. 2.5 和 1.0
C. 0.4 和 0.4 D. 0.6 和 1.0
50%
24%
B
C
三、堿基互補配對的有關計算
1911年
美國生物化學家萊文和瓊斯確定：DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸
科學界普遍認為：DNA是由四種脫氧核苷酸構成的長鏈。
1951年
英國生物物理學家威爾金斯和物理學家富蘭克林DNA衍射圖譜
生物學家沃森和物理學家克里克構建DNA雙螺旋結構模型
1952年
奧地利生物化學家查哥夫
堿基數據表
1962，沃森、克里克以及威爾金斯共同分享了諾貝爾生理學或醫學獎。
下面是DNA的分子結構模式圖，說出圖中1－10的名稱。
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
G
T
C
A
1.胞嘧啶 2.腺嘌呤
3.鳥嘌呤 4.胸腺嘧啶
5.脫氧核糖
6.磷酸
7.胸腺嘧啶脫氧核苷酸
8.堿基對
9.氫鍵
10.一條脫氧核苷酸鏈片段
一、雙螺旋結構揭示了DNA分子的結構

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