逯京华--DNA分子的结构.ppt

第二节DNA分子的结构,1953年，美国科学家沃森（JD.Watson，1928）和英国科学家克里克（F.Crick，19162004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”，两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。,一、DNA的化学组成,1,2,3,4,5,A,G,C,T,DNA全称：脱氧核糖核酸,组成元素：C、H、O、N、P,基本单位：脱氧（核糖）核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核糖,含氮碱基,磷酸,脱氧核苷,脱氧核苷酸,两个脱氧核苷酸通过3、5磷酸二酯键连接,3,5,二、双螺旋结构的发现过程,最早对进行测量研究的是威尔金斯及实验助手富兰克林,(英，R.E.Franklin,19201958）,DNA衍射图谱,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？,这是由于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。,图的上半部分是以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的照片。,图的下半部分是DNA的人工模型。,DNA的空间结构,沃森和克里克根据对DNA的X光衍射结果，以及对DNA分子不同碱基之间数量关系的分析，提出了DNA分子的双螺旋结构模型。,从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构,1953年4月25日，克里克和沃森在自然杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。,三、双螺旋结构的主要特点：,.DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。.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；碱基排列在内侧。.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A一定与T配对，G一定与C配对。（氢键的数目的多少与结构的稳定性有关）碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。,一条脱氧核苷酸链,氢键,为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？,(2)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定。,(1)A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量。,四、DNA分子的特点,多样性：,一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。,特异性：,不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。,稳定性：,中的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原则不变。（即结构的稳定性）,DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。,特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。,五、碱基互补配对原则应用,设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C,可引申为：,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C即A+G/T+C=1,双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。,双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。,双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。,同理：,1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？,解析：,因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，,A=50%23%=27%,2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？,2.51;,0.40.4,3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。,解析一：,设DNA分子碱基总数为100.,已知：A+T=54，则G+C=46,所以，G1+C1=G2+C2=23,所以,C2=G1=11,则:G2=2311=12,解析二:,因为G2=C1,24%,4、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_,5、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_,6、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G=_,20%,60个,29%,7、（2000上海）由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达（）A、4120B、1204C、460D、604,C,8、已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m时,求:(1)在另一互补链中这一比例是多少?,1/m,(2)这个比例关系在整个分子中又是多少?,1,(3)在另一互补链中这一比例是多少?,n,(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?,n,9、从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()、26%、24%、14%、11%,A,当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n时,求:,10、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？,38%,11、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（）b0.5B.b0.5C.胞嘧啶为a(1/2b1)D.胞嘧啶为b(1/2a1),C,12、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？,40%,13、在一个DNA分子中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，则这个DNA片段中含有游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为（）A200个和400个B400个和510个C2个和510个D2个和400个,C,14、在白菜和萝卜的DNA分子中，碱基比值不同的（）A、（A+C）/（T+G）B、C/GC、（A+T）/（G+C）D、A/T,C,15、一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目（）A44%B24%C14%D28%,D,1、组成脱氧核苷酸的：磷酸和脱氧核糖各_种类型。脱氧核苷酸的含氮碱基有_种类型。2、组成DNA的脱氧核苷酸有_种类型。3、DNA完全水解，得到的化学物质是（）A氨基酸、葡萄糖、含氮碱基B氨基酸、核苷酸、葡萄糖C核糖、含氮碱基、磷酸D脱氧核糖、含氮碱基、磷酸,D,1,4,4,4、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出110的名称。,胞嘧啶（C）,腺嘌呤（A）,鸟嘌呤（G）,胸腺嘧啶（T）,脱氧核糖,磷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,碱基对,氢键,一条脱氧核苷酸链的片段,作业,1、沃森和克里克于年提出了著名的模型，为合理地解释遗传物质的奠定了基础。2、DNA又称，组成它的基本单位是（由一分子、一分子、一分子组成）。组成DNA的碱基共有种（符号表示为），脱氧核苷酸共有种（名称是、）。,1953,DNA双螺旋,各种功能,脱氧核糖核酸,脱氧核苷酸,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,4,ATGC,4,胞嘧啶脱氧核苷酸,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,3、DNA的双螺旋结构是由平行的长链而成，排在外侧的和交替连接构成基本骨架，通过连接起来的排列在内侧。碱基对的组成规律是与配对，（A）一定与（T）配对，（G）一定与（C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫做原则。4、DNA的碱基只有种，碱基对只有种，而分子结构具有性，这完全是碱基对的千变万化的结果。,两条,脱氧核苷酸,盘旋,脱氧核糖,磷酸,氢键,碱基对,嘌呤,嘧啶,腺嘌呤,胸腺嘧啶,鸟嘌呤,胞嘧啶,碱基互补配对,4,两,多样,排列次序,四种脱氧核苷酸,脱氧核苷酸,脱氧核苷酸,脱氧核苷酸,脱氧核苷酸,A,C,G,T,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。,DNA的X射线衍射图,富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图,问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？,富兰克林在法国学习的X射线衍射技术在她的研究中派上了用场。X射线是波长非常短的电磁波。医生通常用它来透视，而物理学家用它来分析晶体的结构。当X射线穿过晶体之后，会形成衍射图样一种特定