第二节DNA分子的结构

1、 组成DNA的基本单位：脱氧核苷酸 组成DNA的碱基碱基： 胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（G） 因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4种种 腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸 A 胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 C 鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸 GT 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸 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。 1953年，美国生物学家沃森 （JD.Watson，19

2、28）和英国物理学 家克里克（F.Crick，19162004），共 同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。 在生命的旋梯上沃森和克里克 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。 推算出DNA分子呈螺旋 结构的结论，提供了决 定性的实验依据。 DNA的的X射线衍射图射线衍射图 富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的DNA的的X射线衍射图射线衍射图 碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：碱基之间一一对应的关系碱基之间一一对应的关系 A与与T配对；配对；G与与C配对配对 AACCGGAT TTGG CCTA AT之间形成之间形成2个

3、氢键个氢键 CG之间形成之间形成3个氢键个氢键 DNA 碱 基 互 补 配 对 情 况 图 解 DNA的结构 模式图 从图中可见 DNA具有规则 的双螺旋空间 结构 放大 DNADNA的空间结构的空间结构 A A A T T T G G G G C C C AT C 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 碱基对碱基对 另一碱基对另一碱基对 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。 AT GC 氢键氢键 A A A T T T G G G G C C C AT C （1）DNA分子是由两条分子是由两条 反向平行的脱氧核苷

4、酸反向平行的脱氧核苷酸 长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。 DNA分子的结构特点分子的结构特点 A A A T T T G G G G C C C AT C （1）DNA分子是由两条分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸反向平行的脱氧核苷酸 长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。 （2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧 核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接， 排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本 骨架骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。 DNA分子的结构特点分子的结构特点 A A A T T T G G G G C C C AT C 你知道左图结 构中的哪个结构是稳 定不变的哪个结构是

5、 千变万化的？ 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。 你注意到了吗？ 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分子的分子的 特异性就体现在特特异性就体现在特 定的碱基（对）排定的碱基（对）排 列顺序中。列顺序中。 DNA分子的特性：分子的特性： 多样性：多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。 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：特定的特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基

6、排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。 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：稳定性： 答：答：DNA通过通过碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序 （即为脱氧核苷酸的排列顺序）（即为脱氧核苷酸的排列顺序） 储存大量的遗传信息储存大量的遗传信息 思考题：思考题：DNA是遗传物质，储存着大是遗传物质，储存着大 量的遗传信息，那么量的遗传信息，那么DNA是通过什么储是通过什么储 存大量的遗传信息？存大量的遗传信息？ DNADNA分子的结构分子的结构 小结小结 化学组成：化学组成： 基本组成单位：四种脱氧核苷酸基本组成单位：四种脱氧核苷酸 一分子含氮碱基一分子含氮碱基 一

7、分子脱氧核糖一分子脱氧核糖 一分子磷酸一分子磷酸 空间结构空间结构 规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构 两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链 碱基对碱基对 氢键氢键 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 分子结构的多样性和特异性分子结构的多样性和特异性 设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则 可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， GG1 1 = C = C2 2 ， GG2 2 =C =C1 1。 则在则在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = CG = C 可

8、引申为：可引申为： 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1 双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其等于其 中任何一条链的中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。 A+TA+T G+CG+C A A1 1+T+T1 1 GG1 1+C+C1 1 A A2 2 +T+T2 2 G G 2 2 +C +C2 2 = = = A A 1 1T T 2 2 T T 1 1A A2 2 G G 1 1C C 2 2 C C 1 1 GG 2 2 DNADNA双双 链链 双链双链DNA

9、DNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中 A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。互为倒数。 A A1 1+ +G G1 1 T T1 1 + +C C1 1 T T2 2 +C +C2 2 A A2 2 + +G G2 2 = = A A 1 1+ +C C1 1 T T1 1 + +G G1 1 T T2 2 + +G G2 2 A A2 2 + +C C2 2 = = 双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子分子 碱基总数的百分比等于其中任何一条链中碱基总数的百分比等于其中任何一条链中 A+TA+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一占该链碱基总

10、数的百分比，其中任何一 条链条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的一半。的一半。 A+TA+T A+T+G+CA+T+G+CA A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1 A A1 1 +T +T1 1 = = = A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2 A A2 2 +T +T2 2 = = A A1 1 +T +T1 1（A+TA+T） 1 1 2 2 = = =A A2 2 +T+T2 2 同理：同理： G+CG+C A+T+G+CA+T+G+C = = = A A1 1 + +T T1 1 + +G G1 1 +

11、+C C1 1 G G1 1 + +C C 1 1 A A2 2 + +T T2 2 + +GG2 2 + +C C2 2 G G2 2 + +C C2 2 （G+CG+C） 1 1 2 2 G G1 1 + +C C1 1G G2 2 + +C C2 2= = = 1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，GG占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？ 解析：解析： 因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，。所以， A=50%23%=27%A=50%23%=27% 2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/

12、T+C=0.4，上，上 述比例在其互补链和整个述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？ 若若DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述比，上述比 例在其互补链和整个例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？ 2.5 1 ; 2.5 1 ; 0.4 0.40.4 0.4 3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与 T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的 54%54%，其中一条链上，其中一条链上GG占该占该 链碱基总数的链碱基总数的22%22%。求另一。求另一

13、 条链上条链上G G占其所在链碱基总数占其所在链碱基总数 的百分含量。的百分含量。 24%24% 4 4、某、某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数分子碱基总数 的的34%34%，其中一条链上的，其中一条链上的C C占该链碱基总数的占该链碱基总数的 28%28%，那么，对应的另一条互补链上的，那么，对应的另一条互补链上的C C占该链占该链 碱基总数的比例是多少？碱基总数的比例是多少？ 38%38% 5 5、在含有四种碱基的、在含有四种碱基的DNADNA区段中，有腺嘌呤区段中，有腺嘌呤a a 个，占该区段全部碱基的比例为个，占该区段全部碱基的比例为b b，则，

14、则 （ ) ) b0.5 B. b0.5b0.5 B. b0.5 C.C.胞嘧啶为胞嘧啶为a(1/2ba(1/2b1) D.1) D.胞嘧啶为胞嘧啶为b(1/2a b(1/2a 1)1) C C 6 6、分析一个、分析一个DNADNA分子时，发现分子时，发现30%30%的脱氧核苷的脱氧核苷 酸含有酸含有A A，由此可知，该分子中一条链上，由此可知，该分子中一条链上GG含量的含量的 最大值可占此链碱基总数的多少？最大值可占此链碱基总数的多少？ 40%40% 1 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤分子的碱基中，鸟嘌呤 占占30%30%，则胸腺嘧啶为，则胸腺嘧啶为_ 2 2、一个、一

15、个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占 20%20%，那么在含有，那么在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分分 子中，胞嘧啶应是子中，胞嘧啶应是_ 3 3、 DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%， T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子中分子中G= _G= _ 20% 60个个 29% 5.5.已知在已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链 (A+G)/(T+C)= m (A+G)/(T+C)= m 时时, ,求求: : (1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少? ? 1/m

16、(2) (2) 这个比例关系在整个分子中又是这个比例关系在整个分子中又是 多少多少? ? 1 (3)(3)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少? ?n (4)(4)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ? n 当在一单链中当在一单链中, ,如果如果(A+T)/(G+C)=n (A+T)/(G+C)=n 时时, , 求求: : 6:6:从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析进行分析, ,其其 四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之 和占全部碱基数的和占全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DN

17、ADNA的一条的一条 链链(H(H链链) )所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤, ,问问 与与H H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链相对应的另一条链中腺嘌呤占该 链全部碱基数的链全部碱基数的 ( )( ) 、26%26% 、24% 24% 、14% 14% 、11%11% A 基础知识简答基础知识简答 1 1、沃森和克里克于、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模型，为合理地解释遗传物质的模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。 2 2、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分、一分

18、 子子 组成）。组成组成）。组成DNADNA的碱基共有的碱基共有 种（符号种（符号 表示为表示为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种（名称是种（名称是 、 、 、 。 1953 1953 DNADNA双螺旋双螺旋 各种功能各种功能 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖 含氮碱基含氮碱基 4 4 A T G CA T G C4 4 胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸 1 _ 3 _ 4 _ 5 _ 6 _ 7 _ 8 _ 9 _ 2 _ 10 _ 胞嘧啶胞嘧啶 腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸 碱基对碱基对 氢键氢键 脱氧