新教材人教版《DNA的结构》优秀课件1

一、DNA分子双螺旋结构晶衍射技术揭示蛋白质结构
在20世纪40年代阿斯特伯里通过X射线结晶衍射图认为，
DNA分子是多聚核苷酸分子的长链排列。在40年代末，威
尔金斯的研究小组测定了DNA在较高温度下的X射线衍射，
初步认识到DNA是一个螺旋形的结构。
讨论：从材料获得什么结论？提出问题是：DNA由几条
二、DNA分子结构
思考与讨论
1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ 2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于D
NA的什么部位呢？ 3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
（1）DNA由 两 条链组成 ，这两条链按 反向平行方 式盘旋成双螺旋结构。
（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。
主要用X射 线衍射来研 究DNA结构
DNA分子X 射线衍射 图
沃
克
里
森
克
博兼 采收 众并 长蓄
鲍
1954年诺贝 尔奖获得者
林
主要用模型 建构法研究 物质结构
发现化学键 的本质,发现 蛋白质a螺旋
DNA分子双螺旋结构
从这个过程中你体会到了什么？
1.整个过程中涉及的科学家有哪些？（沃森、克里克、 威尔金斯、富兰克林、查哥夫。） ——科学研究需要科学家们的合作交流、相互借鉴 2.在发现DNA结构的过程中涉及哪些学科? （生物、 物理、化学等） ——科学研究需要学科之间的交叉、渗透 3.DNA分子结构模型的构建是一蹴而就吗？（不是， 经历了构建—被否定—重建的反复过程） ——科学研究是在不断探索、修正和完善中得以实现 的
沃森、克里克对DNA这个分 子很感兴趣。希望根据已知 的化学知识，建立起它的实 际结构。 当时科学家莱文已经发现了 DNA的组成单位核苷酸，是 磷酸上接上一个脱氧核糖， 后者在接上四种含氮碱基 （腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧 啶C、胸腺嘧啶T之一）。
鸟嘌呤G
核苷酸藉由磷酸连接到下一个糖，再连接到下一个磷酸，就这 样又一直连接下去。
从这X射线图案，推出DNA应该是双股的螺旋，磷酸在外，碱基在内。而且从富兰克林和 威尔金斯测量的数值，知道了DNA基本的尺寸。螺旋上升的角度可以根据图案计算出来。
A
A
T
T
G
G
CC
G
G
A
A
5’
3’
AT
CG
TA
GC
3’
5’
DNA分子结构研究竞赛
英国皇家学院
英国剑桥大学 美国加州理工大学
威富 尔兰 金克 斯林
脱氧核苷酸链组成？
材料二： 1951年，沃森被DNA的X射线晶体衍射图分析报告吸引。他与克里 克共同研究DNA的结构。虽然受到自威尔金斯和弗兰克林的报告的 启发，但是，DNA具体是一个什么样的螺旋结构，是双链、三链还 是四链的，沃森和克里克心中并没有谱。在不得要领的情况下，沃 森与克里克认为DNA的螺旋结构应该是三螺旋，并由此展开了“搭 积木”游戏式的研究。最初，沃森与克里克千辛万苦地按照他们的 理解把糖和磷酸置于中间，4种碱基位于外侧，搭出了DNA三螺旋 的结构。他们认为，这个模型与威尔金斯和弗兰克林提供的X衍射 图比较吻合。
（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。
A
T
氢键
T
A
碱基对
G
C
C
G
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。
思考：在一个DNA分 子中，哪些碱基比例 较高，则该DNA分子 就比较稳定？
沃森和克里克将他们的最新重大成果给透露两位权威威尔金斯和弗兰克林，但 是，在见到他们的所谓成果时，弗兰克林当头对这两位的成果泼了一盆凉水。 弗兰克林一针见血地指出了这一成果的缺陷，这个模型过分模仿水分子，他们 把DNA的含水量少算了一半，于是第一次设立的模型宣告失败。。也就是说， DNA的螺旋结构并不是三螺旋。
C T
G
T G T
ＤＮＡ结构中的哪个结构
A
是稳定不变的?
哪个结构是千变万化的？
C
A
两条长链上的脱氧
核糖与磷酸交替排
A
列的顺序是稳定不
变的。
C
G
长链中的碱基对
A
的排列顺序是千
变万化的。（储
G
存遗传信息）
DNA分子的特性
(1)稳定性:DNA中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方式不变。碱基对的长度和间距固定。
第3章 基因的本质
第2节 DNA的结构
情景导引 命运的螺旋
DNA结构的发现是科学史上最具传奇性的“章节” 之一。这项伟大发现的创立者——沃森和克里克在 当时没有最好的设备，甚至不具备很多的生物化学 知识，但他们的伟大发现改变了自然科学和医学的 发展，揭晓了分子生物学中最基本的奥秘。我们之 所以记得他们，正如克里克所说：我们值得称赞的 是我们选对了问题并坚持不懈地为之奋斗。为了找 到黄金，我们一路跌跌撞撞，总是犯错误，这是真 的，但事实是我们仍在一直寻找黄金。
(2)多样性:碱基数量的不同，碱基对排列顺序的千变万化， 构成了DNA分子的多样性。
前面的科学家莱文提出了正确的核苷酸化学结构，但是，他提出 DNA由四种核苷酸一组连接成DNA分子。即是固定的重复序列。 如果如莱文所说，DNA是不会聪明到可以携带遗传信息的，而之前 科学家艾弗里的论文已经证实DNA必定是聪明的。沃森克里克认为。 核苷酸的次序有变化才有道理。这样才能携带遗传信息。
另外一个科学家，查伽夫认为DNA不会只是单纯的四核苷酸重 复而已。如果莱文的四核苷酸理论是正确的话，则ATGC四种碱 基在所有生物的DNA中含量相等才对，但实验说明，事实并非如 此。
查伽夫的碱基比例是沃森克里克解开DNA结构 的一项重要线索
材料三： 在1953年2月14日，沃森和克里克看到一幅非常清晰的DNA晶体衍 射照片。沃森不禁要叫出来：上帝！DNA链只能是双链的才会显示 出这样漂亮而清晰的图！果然，在把磷酸和糖放在外侧，把碱基置 于中间后，1953年2月28日沃森和克里克重新摆弄出了正确的DNA 双螺旋结构。1953年4月25日《自然》杂志发表了沃森与克里克的 DNA双螺旋结构假说的短文。沃森和克里克终于完成了一项具有划 时代意义的伟大工作，1962年，沃森、克里克获得了诺贝尔生理学 或医学奖。