232DNA分子的结构

1、第第2节节 dna分子的结构分子的结构（p47）北京中关村高科技北京中关村高科技园区的园区的dnadna雕塑雕塑dnadna是主要的遗传物质，针对谁而言？是主要的遗传物质，针对谁而言？是一切生物的遗传物质是一切生物的遗传物质核酸核酸dnadna是是 生物的遗传物质生物的遗传物质细胞细胞一、一、dna双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建（p47）威尔金斯和富兰克林威尔金斯和富兰克林提供的提供的dnadna衍射图谱衍射图谱以以种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸为单位的长链，为单位的长链，含有含有a a、t t、c c、g g四种碱基四种碱基且且相同碱基进行配对相同碱基进行配对查哥夫查哥夫提出提出dnad

2、na分子中、分子中、沃森沃森和和克里克克里克推算出推算出dnadna分子分子呈螺旋结构呈螺旋结构碱基碱基位于螺旋的位于螺旋的外部外部沃森和克里克建立沃森和克里克建立双双螺旋、三螺旋螺旋、三螺旋的特点的特点失败失败重新构建模型：让与配对，与配对重新构建模型：让与配对，与配对形成形成dnadna分子双分子双螺旋结构模型螺旋结构模型2020世纪世纪3030年代后期，瑞典的物理化学家们就证年代后期，瑞典的物理化学家们就证明明dnadna是是不对称不对称的。第二次世界大战后，用的。第二次世界大战后，用电子电子显微镜显微镜测量出测量出dnadna分子的分子的直径约为直径约为2nm2nm。一、一、dna双螺

3、旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建（p47）19521952年年富兰克林富兰克林（r.e.franklinr.e.franklin）、）、威尔金斯威尔金斯等采用等采用x x射线衍射技术拍摄到射线衍射技术拍摄到dnadna结构的照片结构的照片。确认。确认dnadna为为螺旋螺旋结结构，并且是由构，并且是由不只一条链不只一条链所构成的。所构成的。dnadna衍射图谱衍射图谱富兰克林富兰克林威尔金斯威尔金斯沃森、克里克沃森、克里克根据根据dnadna衍射图谱，构建了衍射图谱，构建了dnadna三螺旋、三螺旋、双螺旋，双螺旋，碱基在外碱基在外的双螺旋结构模型，的双螺旋结构模型，相同碱基配对相同碱基配

4、对，违反化学规律。被否定。违反化学规律。被否定。19511951年年查戈夫查戈夫（e.chargaffe.chargaff）定量分析定量分析dnadna分子的碱基分子的碱基组成，发现腺嘌呤（组成，发现腺嘌呤（a a）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量总是等于胸腺嘧啶（t t）的量，鸟嘌呤（的量，鸟嘌呤（g g）的量总是等于胞嘧啶（）的量总是等于胞嘧啶（c c）的量。）的量。19531953年，沃森、克里克构建了新的年，沃森、克里克构建了新的dnadna双螺旋结构模型双螺旋结构模型威尔金斯威尔金斯沃森沃森克里克克里克19581958年，年，3737岁的富兰克林因患卵巢癌去世。岁的富兰克林因患卵巢癌去世

5、。19621962年，年，沃森、克里克、威尔金斯三人同获沃森、克里克、威尔金斯三人同获诺贝尔诺贝尔生理学或生理学或医学奖。医学奖。1 1、dnadna组成的组成的 基本单位基本单位脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基腺嘌呤（腺嘌呤（a a）鸟嘌呤（鸟嘌呤（g g）胞嘧啶（胞嘧啶（c c）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（t t）二、二、dna分子的结构分子的结构脱氧（核糖）核苷酸脱氧（核糖）核苷酸 135脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸oc241 1个脱氧核糖个脱氧核糖第第3 3、第、第5 5号碳原子号碳原子连两个磷酸（有连两个磷酸（有1 1个连个连1 1个个磷酸）；磷酸）；第第1 1号碳原子上号碳原子

6、上连一个碱基。连一个碱基。1351351 1个磷酸个磷酸与与两个脱氧核糖两个脱氧核糖相连相连（有（有1 1个连个连1 1个脱氧核糖）个脱氧核糖）ag1 1个碱基个碱基与与配对的碱基、脱氧核糖配对的碱基、脱氧核糖相连相连ct2 2、平面结构、平面结构（金榜（金榜p37/3p37/3）（磷酸二酯键）（磷酸二酯键）c脱氧核糖脱氧核糖p23154gp23154脱氧核糖脱氧核糖a脱氧核糖脱氧核糖p23154tp23154脱氧核糖脱氧核糖t脱氧核糖脱氧核糖p23154ap23154脱氧核糖脱氧核糖磷酸二酯键磷酸二酯键氢键氢键2 2、许多脱氧核苷酸、许多脱氧核苷酸脱水聚合脱水聚合成成脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链

7、（1）两条脱氧核苷酸长链）两条脱氧核苷酸长链反向平行反向平行, 双螺旋双螺旋（2 2）外侧基本）外侧基本骨架骨架: :脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸磷酸交替；交替； 内侧内侧: :碱基碱基（3 3）氢键连成）氢键连成碱基对碱基对（a=t a=t ；gcgc（稳定）（稳定） ）遵循遵循碱基互补配对碱基互补配对原则原则保证双链间距离的恒定（保证双链间距离的恒定（2nm)2nm)3 3、dnadna的空间结构的空间结构（p49p49、金榜、金榜p38/4p38/4）稳稳定定性性一个最短的一个最短的dnadna分子大约有分子大约有80008000个个碱基，这些碱基对可能碱基，这些碱基对可能排列的方式排列的方

8、式有有_种，而脱氧核糖和磷酸交替种，而脱氧核糖和磷酸交替连接连接的方式的方式_。 44000固定不变固定不变4 4碱基对数碱基对数种种多样性多样性（p57p57）碱基的碱基的数目、比例和排列顺序数目、比例和排列顺序不同不同特异性特异性（p57p57）每种生物的每种生物的dnadna分子都有分子都有特定特定的碱基排列顺序。的碱基排列顺序。等位基因的碱基排列顺序不同等位基因的碱基排列顺序不同稳定性稳定性4 4、dnadna的结构特点的结构特点（金榜（金榜p38/5p38/5）同一生物的体细胞中同一生物的体细胞中dnadna相同，不同生物的相同，不同生物的dnadna不同不同三、制作三、制作dna双

9、螺旋结构模型双螺旋结构模型作业：作业：1、a=t g=c一、双链一、双链dnadna分子中分子中（金榜（金榜p38/p38/二）二） 嘌呤（嘌呤（a+g)=嘧啶（嘧啶（t+c）2 2、两种不互补配对的碱基之和、两种不互补配对的碱基之和 等于等于50%50% a+t+c+g=100%,a+c=a+g=t+c=t+g=50%a+t+c+g=100%,a+c=a+g=t+c=t+g=50%碱基互补配对的一般规律的碱基互补配对的一般规律的具体分析具体分析a a1 1t t1 1c c1 1g g1 1a a2 2t t2 2c c2 2g g2 21 1链链2 2链链3 3、互补相等：、互补相等：a

10、a1 1+t+t1 1 a a2 2+t+t2 2 a+t a+t ( (单链双链）单链双链） c c1 1+g+g1 1 c c2 2+g+g2 2 c+g c+g dnadna（双链）固定（双链）固定4 4、不互补特殊：、不互补特殊：单链倒数单链倒数a a1 1+c+c1 1 1 1t t1 1+g+g1 1 a a2 2+c+c2 2 t t2 2+g+g2 2双链双链1 1a+ca+ct+gt+g15、a=（a1+a2）/2dnadna中某一碱基所占比例中某一碱基所占比例= =该碱基在每一单链中所该碱基在每一单链中所占比例之和的一半占比例之和的一半普通：普通：（某生物特征）（某生物特征

11、）配对相等（单链配对相等（单链=双链），双链），dna（双链）固定（双链）固定不配对特殊：双链不配对特殊：双链=1，单链倒数，单链倒数 （不配对碱基之和（不配对碱基之和=50%）a=a1+a22计算规律计算规律dna中某种碱基有中某种碱基有a个，占全部碱基的比例为个，占全部碱基的比例为b，则其中一条链中该碱基所占比例为则其中一条链中该碱基所占比例为0，2b问：问：1 11 1链中，链中，g+cg+c之和占该链全部碱基的之和占该链全部碱基的_%，2 2链呢链呢_%？2 2dnadna分子中，分子中， g+cg+c之和占全部碱基总量的之和占全部碱基总量的_%_%6/96/9=66.7=66.766

12、.766.766.766.7互补碱基之和相等：互补碱基之和相等： ( (单链双链）单链双链）例一例一某生物组织中提取的某生物组织中提取的dnadna成分中，鸟嘌呤和胞嘧成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的啶之和占全部碱基含量的4646，已知其中一条链的碱，已知其中一条链的碱基中基中2828是腺嘌呤，是腺嘌呤，2222是胞嘧啶，求：是胞嘧啶，求： (1)(1)全部碱基中腺嘌呤占全部碱基中腺嘌呤占_。 (2)(2)与已知链相对应的链中，腺嘌呤占该链全部碱基的与已知链相对应的链中，腺嘌呤占该链全部碱基的_。 (3)(3)以已知链为模板，合成的互补链中胸腺嘧啶占该链以已知链为模板，合成的互补链中

13、胸腺嘧啶占该链全部碱基的全部碱基的_解题步骤：解题步骤：1 1把文字信息转化成图象信息把文字信息转化成图象信息2 2运用规律求解运用规律求解（）（）dna中，中，at100%（g+c）100%4654 又因为在又因为在dna中中，a（54）/227%（2）（a+t）1（ a+t）dna54,因此，因此，2 2t t1 1545428282626（3）t2a128例二例二某双链某双链dnadna分子中，一条链上分子中，一条链上a+ta+t含量占含量占该链该链碱基碱基总数的总数的3434，且这条链上的，且这条链上的c c占占该链该链碱基总数的碱基总数的2828，那么对应的另一条互补链中那么对应的另

14、一条互补链中c c应占应占该链该链碱基总数的碱基总数的 （ ） a a2828 b b3434 c c 3838 dd6666c c2 21 1100100（a at tc c）a 100100343428%28%3838 c c判断判断dnadna或或rna:rna:dnadna有有t t而无而无u u判断判断dnadna双链或双链或dnadna单链：单链：若若a=t,c=gdnaa=t,c=gdna单链单链dnadna双链双链a=t,c=ga=t,c=g（但（但a=t,c=ga=t,c=g不一定是不一定是dnadna双链）双链）（0404春季理综春季理综3 3）现有一待测核酸样品，经检测后

15、，对）现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：（碱基个数统计和计算得到下列结果：（a at t）（）（g gc c）1 1，（，（a agg）（）（t tc c）1 1， 根据此结果该样品根据此结果该样品a a无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸b b可被确定为双链可被确定为双链dnadnac c无法被确定是单链无法被确定是单链dnadna还是双链还是双链dna dna dd可被确定为单链可被确定为单链dnadnaca=t=c=ga=t=c=g，单链或双链都可能符合。，单链或双链都可能符合。（20062006年全国卷年全国卷44题）题

16、）1717已知病毒的核酸有双已知病毒的核酸有双链链dnadna、单链、单链dnadna、双链、双链rnarna、单链、单链rnarna四种类型。四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述那一种现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述那一种类型，应该类型，应该a a分析碱基类型，确定碱基比率分析碱基类型，确定碱基比率b b分析碱基类型，分析核糖类型分析碱基类型，分析核糖类型c c分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型dd分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型a确定核酸类型。分析碱基类型，确定确定核酸类型。分析碱基类型，确

17、定dnadna还是还是rnarna； 确定碱基比率，可知单链还是双链确定碱基比率，可知单链还是双链 例例: :有三个核酸分子，经分析知共有五种碱基，八种有三个核酸分子，经分析知共有五种碱基，八种核苷酸，四条多核苷酸，它们是核苷酸，四条多核苷酸，它们是一个分子，两个分子。一个分子，两个分子。三个分子。三个分子。两个分子，一个分子。两个分子，一个分子。三个分子。三个分子。4949在一条脱氧核苷酸链结构中，相邻的碱基在一条脱氧核苷酸链结构中，相邻的碱基g g与与c c之间是通过什么结构连接而成之间是通过什么结构连接而成a a3 3个氢键个氢键b b脱氧核糖脱氧核糖磷酸基磷酸基脱氧核糖脱氧核糖c c核

18、糖核糖磷酸基磷酸基核糖核糖dd磷酸基磷酸基核糖核糖核糖核糖b若题干改为若题干改为“dnadna分子中分子中”，选？，选？若题干改为若题干改为“rnarna分子中分子中”a（金榜（金榜p39p39、p40/4p40/4）ctheend6 6（0505广东重点中学联考）某同学制作的广东重点中学联考）某同学制作的dnadna双双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块actgactg为为12341234，则该双螺旋模型中上，则该双螺旋模型中上述碱基模块的比应为述碱基模块的比应为 a a12341234b b3412 3412 c c11111111 dd23232

19、323da1 c1 t1 g1为为1 2 3 4，a2 c2 t2 g2为为3 4 1 2，a c t g 为为4 6 4 6= 2 3 2 31414右图为右图为dnadna分子结构示意图，对该图的正确描述是分子结构示意图，对该图的正确描述是aa和和相间排列，构成了相间排列，构成了dnadna分子的基本骨架分子的基本骨架bb的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸cc当当dnadna复制时，复制时，的形成需要连接酶的形成需要连接酶dddnadna分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息d77771313、将双螺旋结构的、将双螺旋结构的dnadn

20、a分子彻底水解，得到的分子彻底水解，得到的产物是产物是a.a.两条多聚脱氧核苷酸链两条多聚脱氧核苷酸链b.b.四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 c.c.磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 d.cd.c、hh、oo、n n、p p五种元素五种元素dnadna水解产物是脱氧核苷酸，水解产物是脱氧核苷酸， dnadna彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。c62628. 8. 赫尔希和蔡斯分别用赫尔希和蔡斯分别用3535s s和和3232p p标记标记t t2 2噬菌体的蛋噬菌体的蛋白质和白质和dnadna，参照右图判断下列被标记部位组合正确，参照

21、右图判断下列被标记部位组合正确的是的是 a abb c cdd分析：分析：s s在在r r基团上，基团上，p p在在磷酸基团，磷酸基团，脱氧核糖脱氧核糖元素只有元素只有c c、hh、oo，含含n n碱基有碱基有c c、h h、o o、n n。a 77771313、将、将rnarna分子彻底水解，得到的产物是分子彻底水解，得到的产物是a.a.两条多聚核糖核苷酸链两条多聚核糖核苷酸链b.b.四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 c.c.磷酸、核糖、含氮碱基磷酸、核糖、含氮碱基 d.cd.c、hh、oo、n n、p p五种元素五种元素c77771313、将双螺旋结构的、将双螺旋结构的dnadna分子彻底水解

22、，得到的分子彻底水解，得到的产物是产物是a.a.两条多聚脱氧核苷酸链两条多聚脱氧核苷酸链b.b.四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 c.c.磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 d.cd.c、hh、oo、n n、p p五种元素五种元素本题考查的是本题考查的是dnadna的结构层次。的结构层次。dnadna的组成元素是的组成元素是c c、h h、o o、n n、p p，基本单位是脱氧核苷酸，基本单位是脱氧核苷酸，dnadna分子是由两条分子是由两条反向平行的多核苷酸链盘旋而成的，两条链是通过碱反向平行的多核苷酸链盘旋而成的，两条链是通过碱基对间的氢键连接的，因此基对间的氢键连接的，因此解旋

23、酶打断解旋酶打断两条链间的两条链间的氢氢键键可得可得a a，将，将dnadna初步水解初步水解可得可得脱氧核苷酸脱氧核苷酸b b，由于脱氧，由于脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，故将氮碱基组成，故将dnadna彻底水解彻底水解可得可得c c。c（0606一模）一模）4040（7 7分）分）（1 1）在含四种游离的脱氧核苷酸、酶和）在含四种游离的脱氧核苷酸、酶和atpatp的条件下，的条件下，分别以不同生物的分别以不同生物的dnadna为模板，合成新的为模板，合成新的dnadna。问：。问： 分别以不同生物的分别以不同生物

24、的dnadna为模板合成的各个新为模板合成的各个新dnadna之间，之间，（a ac c）：（）：（t tgg）的比值是否相同？为什么？）的比值是否相同？为什么？_ 。分别以不同生物的分别以不同生物的dnadna为模板合成的各个新为模板合成的各个新dnadna之间存之间存在着差异，这些差异的形成是由于在着差异，这些差异的形成是由于_。在一个新合成的在一个新合成的dnadna中，（中，（a a十十t t）：（）：（c c十十gg）的比值，）的比值，是否与它的模板是否与它的模板dnadna任一单链的相同？任一单链的相同？ _。碱基的数目、比例和排列顺序不同（碱基的数目、比例和排列顺序不同（1 1分

25、）分）相同。因为所有相同。因为所有dnadna双链中，双链中，a a与与t t的数目相同，的数目相同，c c与与gg的数目相同（的数目相同（2 2分）分）相同（相同（1 1分）分） agcut以下资料供参考：以下资料供参考：1 1、双链双链dnadna分子中，两条链上全部碱基数相等；分子中，两条链上全部碱基数相等；在整个在整个dnadna分子中分子中a=ta=t，g=cg=c。四、双链四、双链dnadna分子碱基数量关系分子碱基数量关系2 2、dnadna分子两条链之间存在着分子两条链之间存在着中中a a=t=t，t t=a=a，g g=c=c，c c=g=g的关系。的关系。a at tc c

26、g ga at tc cg g链链链链1、a=t g=c配对相等（单链配对相等（单链=双链），双链），dna（双链）固定（双链）固定3 3、互补互补碱基之和的比值碱基之和的比值（a a+t+t）/ /（g g+c+c）= =（a a+t+t）/ /（g g+c+c）= =（a a双双+t+t双双）/ /（g g双双+c+c双双）a at tc cg ga at tc cg g链链链链即：互补碱基之和的比值，在已知链、互补链和整即：互补碱基之和的比值，在已知链、互补链和整个个dna分子中相等。分子中相等。2 2、嘌呤（、嘌呤（a+g)=a+g)=嘧啶（嘧啶（t+ct+c）5 5、非、非互补互补碱基之和的比值碱基之和的比值（a a+g+g）/ /（t t+c+c）= =（t t+c+c）/ /（a a+g+g）a at tc cg ga at tc cg g链链链链即：在已知链与互补链之间互为即：在已知链与互补链之间互为倒数倒数，在整个，在整个dna分子中比值为分子中比值为（a双双+g双双）/（t双双+c双双）=1例：某生物组织中提取的例：某生物组织中提取的dnadna成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的之和占全部碱基含量的4646，已知其中一条链的碱基中，已知其中一条链的碱基中2828是腺嘌呤，是腺嘌呤，2222是胞嘧啶，求：是胞嘧啶，求： (1