2023届高三生物一轮复习讲义第二讲DNA 分子的结构课堂版

第二讲 DNA 分子的结构、复制与基因的本质 2022/10/22闺哥 考点一 DNA分子的结构和相关计算 1．DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成 DNA分子结构模型的构建：标志着分子生物学的诞生 (1)DNA双螺旋模型构建者：沃森（美1928—）和克里克（英1916—2004）。1953年 构建过程：①20世纪30年代，瑞典科学家，证明DNA不对称 ②第二次世界（1935~1945）大战后，用电镜测DNA直径为2nm ③20世纪40年代德国生物化学家科赛尔第一个系统地研究了核酸的分子结构，发现DNA是由三种物质构成的，分别是磷酸、脱氧核糖和四种不同的碱基。 ④1950年奥地利生物化学家查哥夫发现DNA中各种碱基之间存在数量关系：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶(C)的量。 ⑤1951年英国生物物理学家威尔金斯和英国女科学家富兰克林提供DNA的X射线衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构。 沃森和克里克尝试构建模型：双螺旋和三螺旋，碱基位于螺旋的外部（失败） 重构：磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外侧，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋，相同碱基配对违反化学规律（失败） ⑥1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫访问剑桥大学，沃森和克里克得到一个重要信息： DNA中各种碱基之间存在数量关系：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶(C)的量。 构建新的DNA模型：A—T G—C, 具有相同的形状和直径 ，同时能解释DNA复制 ⑦1953年4月25日《自然》（英）发表《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》。沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖或医学奖。 (2)图解DNA分子双螺旋结构 【模型建构1】脱氧核苷酸——DNA的基本单位 【模型建构2】一条脱氧核苷酸链（有方向） 磷酸二酯键可用限制性核酸内切酶（简称限制酶）切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。 一个磷酸挑担子，两边各一个磷酸酯键，统称磷酸二酯键。酯基的形成记住是酸脱羟基醇脱氢，所以是五碳糖上的3号碳上的羟基脱一个氢原子，另一个五碳糖上的5号碳上的磷酸基团脱一个羟基，两者形成一个磷酸二酯键（加上原本核苷酸上的酯键，一共两个，所以叫磷酸二酯键） 【模型建构3】DNA双链 问题：两条链中的碱基是排在外侧还是在内侧？连接两条链的碱基如何配对? 碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？ 了解：嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的。 问题：为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？ (1)数量关系：A=T,G=C (2)A=T，C≡G的氢键连接，使DNA的结构更加稳定.（氢键可用DNA解旋酶断裂，也可高温断裂） (3)A与T、C与G配对有相同的直径，也可解释DNA复制 此外，其与拍摄的X射线衍射照片比较两者完全相符。 平面结构：DNA分子由反向平行的两条链组成 外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。 ①每个脱氧核糖上连接一个（3’）或两个磷酸（5’或中间的）和一个碱基 ②双链DNA有2个游离磷酸基团，环状DNA有0个游离磷酸基团 思考：一条链上相邻两个碱基怎么连接？通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接 内侧：两链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A=T， (两个氢键)、C≡G (三个氢键)。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【有四种配对方式：A=T，C≡G，T=A，G≡C】，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。 问题：DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿?（两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。）碱基对（或脱氧核苷酸）的排列顺序中 【模型建构4】DNA双螺旋结构 空间结构：两条链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。 小结：DNA的结构和组成可用“五四三二一”表示分别表示的是什么？ 五种元素：C、H、O、N、P 四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋：规则的双螺旋结构 明确DNA结构的两种关系和两种化学键 “三看法”判断DNA分子结构的正误 　 制作DNA双螺旋结构模型 【物理模型】 练一练：DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。 1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3.