DNA分子结构和特点

1、DNADNA的分子结构和特点的分子结构和特点 早在早在2020世纪世纪3030年代人们已经知道，年代人们已经知道，是一种细长的高分子化合物，由一系列脱氧核是一种细长的高分子化合物，由一系列脱氧核苷酸构成，脱氧核苷酸是由苷酸构成，脱氧核苷酸是由4 4种碱基（两种嘌种碱基（两种嘌呤、两种嘧啶）结合在五碳糖和磷酸基之上形呤、两种嘧啶）结合在五碳糖和磷酸基之上形成的。成的。脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA基本单位基本单位脱氧脱氧核糖核糖碱碱 基基磷酸磷酸O O脱氧核苷酸脱氧核苷酸AGCT腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶探究历程一探究历程一鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞

2、嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸DNADNA的基本单位：脱氧核苷酸的基本单位：脱氧核苷酸AO OCO OTO OGO ORNA的结构：的结构：基本单位：基本单位： 核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖磷酸磷酸碱基碱基A：腺嘌呤：腺嘌呤U：尿嘧啶尿嘧啶C：胞嘧啶：胞嘧啶G：鸟嘌呤：鸟嘌呤鸟嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸A腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸UCGRNARNA的种类的种类信使信使RNA(mRNA)转运转运RNA(tRNA)核糖体核糖体RNA(rRNA)行使传达行

3、使传达DNA上上的遗传信息的遗传信息把氨基酸运送到把氨基酸运送到核糖体的工具核糖体的工具核糖体的重核糖体的重要成分要成分核酸种类核酸种类RNADNA项目项目结构结构基本单位基本单位碱基碱基五碳糖五碳糖主要分布主要分布规则的双规则的双螺旋结构螺旋结构通常呈单链通常呈单链结构结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸A、G、C、TA、G、C、U脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖细胞核中细胞核中细胞质中细胞质中DNA和和RNA的区别的区别（1 1）组成人体的核酸的基本单位有）组成人体的核酸的基本单位有( )( )种，种， 碱基有碱基有( )( )种。种。（2 2）组成人体的遗传物质的基本单位有）组成人体的遗

4、传物质的基本单位有( )( )种，种， 碱基有碱基有( )( )种。种。思考题思考题18544 (3)(3)鱼体内遗传物质彻底水解后，可得到：鱼体内遗传物质彻底水解后，可得到： A、1种五碳糖种五碳糖 B、4种脱氧核糖核苷酸种脱氧核糖核苷酸 C、5种含氮碱基种含氮碱基 D、8种核苷酸种核苷酸A拼接拼接4 4种脱氧核苷酸，并将其连接成种脱氧核苷酸，并将其连接成脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸长链任务一任务一AO OCO OTO OGO O英国皇家学院英国皇家学院富兰克林富兰克林威尔金斯威尔金斯19511951年，年，DNADNA分分子子X X射线衍射图射线衍射图主要用主要用X X射线衍射射线衍射来研究来

5、研究DNADNA结构结构美国加州理工美国加州理工大学鲍林大学鲍林19501950年，利用模年，利用模型构建法发现蛋型构建法发现蛋白质白质a a螺旋结构螺旋结构主要用主要用模型建构模型建构法法研究研究DNADNA结构结构探究历程二探究历程二X衍射技术是用衍射技术是用X光透光透过物质的结晶体，使过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。出晶体图案的技术。这个方法可以用来推这个方法可以用来推测晶体的分子排列。测晶体的分子排列。富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的DNADNA的的X X射线衍射图射线衍射图英国皇家学院英国皇家学院富兰克林富兰克林威尔金斯威尔金斯19511951年，

6、年，DNADNA分分子子X X射线衍射图射线衍射图主要用主要用X X射线衍射射线衍射来研究来研究DNADNA结构结构美国加州理工美国加州理工大学鲍林大学鲍林19501950年，利用模年，利用模型构建法发现蛋型构建法发现蛋白质白质a a螺旋结构螺旋结构主要用主要用模型建构模型建构法法研究研究DNADNA结构结构英国剑桥大学英国剑桥大学生物学家沃森生物学家沃森物理学家克里克物理学家克里克DNADNA模型构建模型构建探究历程二探究历程二 英国化学家富兰克林精确地计算出英国化学家富兰克林精确地计算出DNADNA分子内部结构的轴向与距离。而英国物理分子内部结构的轴向与距离。而英国物理学家威尔金斯则计算出

7、学家威尔金斯则计算出DNADNA分子螺旋的分子螺旋的直径直径与长度是与长度是等长等长的。他们二人还对的。他们二人还对DNADNA分子的分子的结构作出了确切而关键性的描述：结构作出了确切而关键性的描述：磷酸根磷酸根在螺旋的外侧，碱基在螺旋内侧。在螺旋的外侧，碱基在螺旋内侧。任务二任务二构建构建DNADNA双链结构模型双链结构模型探究历程三探究历程三 1952 1952年，生物化学家卡伽夫访问剑桥大年，生物化学家卡伽夫访问剑桥大学时报道了他对人、猪、牛、羊、细菌和酵学时报道了他对人、猪、牛、羊、细菌和酵母等不同生物母等不同生物DNADNA进行分析的结果。卡伽夫进行分析的结果。卡伽夫的结果表明，虽然

8、在不同生物的的结果表明，虽然在不同生物的DNADNA之间，之间，4 4种脱氧核苷酸的数量和相对比例很不相同，种脱氧核苷酸的数量和相对比例很不相同，但无论哪种物质的但无论哪种物质的DNADNA中，都有中，都有A=TA=T和和G=CG=C，这被称为这被称为DNADNA化学组成的化学组成的“卡伽夫法则卡伽夫法则”。 ACAGTCATTGAAT修改修改DNADNA分子的结构模型并总结其特点分子的结构模型并总结其特点1 1、两条长链反向平行，、两条长链反向平行，脱氧核糖与磷酸交替结脱氧核糖与磷酸交替结合形成基本骨架排列在合形成基本骨架排列在外侧，碱基位于内侧外侧，碱基位于内侧2 2、碱基互补配对，由氢、

9、碱基互补配对，由氢键相连键相连3 3、A=T G=CA=T G=C任务三任务三1 1、计算该、计算该DNADNA分子片段的（分子片段的（A AG G）/ / （C CT T）的）的比值是多少。比值是多少。说明说明DNADNA分子中嘌呤数等于嘧啶数分子中嘌呤数等于嘧啶数任务四任务四（A AG G）/ / （C CT T）=1=12、计算该、计算该DNA分子片段中的一条链中的（分子片段中的一条链中的（A+G）/（C+T）的比值？另一条链中的呢？）的比值？另一条链中的呢？一条链中（一条链中（A+C）/（T+G）=K 另一条链中（另一条链中（A+C）/（T+G）= 1/K整个整个DNA分子中（分子中（

10、A+C）/（T+G）=1展示一个展示一个DNA分子的平面图分子的平面图3 3、计算该、计算该DNADNA分子片段的（分子片段的（A AT T）/ /（G GC C）的）的比值是多少。比值是多少。碱基对数量的多少以及碱基对的排列顺序的碱基对数量的多少以及碱基对的排列顺序的不同使得不同使得DNADNA分子多种多样分子多种多样4、计算该、计算该DNA分子片段中的一条链中的（分子片段中的一条链中的（A+T）/（G+C）的比值？另一条链中的呢？）的比值？另一条链中的呢？一条链中（一条链中（A+T）/（G+C）=K 另一条链中（另一条链中（A+T）/（G+C）= K整个整个DNA分子中（分子中（A+T）/

11、（G+C）=K碱基互补配对的有关计算：恒等式：恒等式：A=T C=G推论推论1：A+C/T+G=？A+G/T+C=？推论推论2：A+C=T+G=？%总碱基总碱基 50%推论推论3：一条链中：一条链中A+C/T+G=K 另一条链中另一条链中A+C/T+G=？1/K推论推论4：一条链中：一条链中A+T/C+G=K ，另一条链中另一条链中A+T/C+G=？DNA分子中分子中A+T/C+G=？KK111 1、某双链、某双链DNADNA分子中，鸟嘌呤占分子中，鸟嘌呤占23%23%，求腺嘌呤，求腺嘌呤占多少？占多少？2、某、某DNA片段含腺嘌呤片段含腺嘌呤240个，占碱基总数的个，占碱基总数的20%，则该

12、，则该DNA中含胞嘧啶（中含胞嘧啶（ ）个）个A、240 B、120 C、480 D、36027%27%D3、一、一DNA中中A占占28%，则，则G+T占多少？占多少？50%5、某、某DNA分子中分子中A+T占整个占整个DNA分子碱基总数分子碱基总数 的的34%，其中一条链上的碱基，其中一条链上的碱基C占碱基总数的占碱基总数的28%，那么对应的另一条互补链上的碱基，那么对应的另一条互补链上的碱基C占该占该链碱基总数的比例是多少？链碱基总数的比例是多少？4、某、某DNA的一单链中，的一单链中，A占占20%，T占占10%，则该则该DNA分子中分子中C占多少？占多少？35%38%6、分析一个、分析一

13、个DNA分子，发现有分子，发现有 28%的脱氧核的脱氧核苷酸含有鸟嘌呤，由此可知该分子中一条链上苷酸含有鸟嘌呤，由此可知该分子中一条链上腺嘌呤的最大含量占此链全部碱基的多少？腺嘌呤的最大含量占此链全部碱基的多少？44%DNADNA分子的结构特性分子的结构特性2）多样性：）多样性： 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNA分子也大约有分子也大约有4000个碱基对，个碱基对，碱基对有：碱基对有：AT、TA、GC、CG。请同学们计算。请同学们计算DNA分子有多少种？分子有多少种？4 种40003）特异性）特异性碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。分子的特异性。1) 稳定性：稳定性：DNADNA的基本骨架中脱氧核糖与磷酸交的基本骨架中脱氧核糖与磷酸交替排列的方式不变；两条链碱基互补替排列的方式不变；两条链碱基互补配对的方式不变配对的方式不变碱基对的排列顺序的千变万化，碱基对的排列顺序的千变万化，构成了构成了DNA分子的多样性。分子的多样性。碱基对的排序代表遗传信息碱基对的排序代表遗传信息双螺旋双螺旋结构结构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸主要特点主要特点由两条反向平行的脱氧核由两条反向平行的脱氧