DNA分子的结构

1、1. 组成元素：组成元素：C、H、O、N、P3. 基本单位：脱氧基本单位：脱氧核苷酸核苷酸P P脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4. 脱氧核苷酸的种类A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G 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸CT 这是这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的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。因为这项分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革生物科学中最具有革命性的发现命性的发现”，两位科学家获得了，两位科学家获得了1962年度诺年度

2、诺贝尔生理学或医学奖。贝尔生理学或医学奖。 1953年，年，美国生物学家美国生物学家沃森（沃森（JD.Watson，1928）和英国物理学家克里克和英国物理学家克里克（F.Crick，19162004），），共同提出了共同提出了DNA分子的双螺分子的双螺旋结构模型。旋结构模型。 1 1、沃森和克里克在构建模型的过程、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的哪些经验和成果？中，利用了他人的哪些经验和成果？（1 1）英国科学家威尔金斯和富兰克林）英国科学家威尔金斯和富兰克林（2 2）奥地利著名生物化学家查哥夫）奥地利著名生物化学家查哥夫 2 2、沃森和克里克在构建模型的过、沃森和克里克在构建模

3、型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？他们的这种工作待和纠正这些错误的？他们的这种工作方式给你有哪些启示？方式给你有哪些启示？v19531953年年4 4月月2525日，日，克里克和沃森在克里克和沃森在自然自然杂志上杂志上发表了发表了DNA的的双双螺旋结构螺旋结构，从而，从而带来了遗传学的带来了遗传学的彻底变革彻底变革，更宣更宣告了分子生物学告了分子生物学的诞生。的诞生。AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸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。三、三、DNA分子的

4、结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸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。三、三、DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸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

5、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。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。三、三、DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC 你知道左图结你知道左图结构中的哪个结构是稳定构中的哪个结构是稳定不变的，哪个结构是千不变的，哪个结构是千变万化的？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。四、四、DNADNA分子的结构特性：分子的结构特性：多样性：多样性：一个最短的一个最短的DNADN

6、A分子也有分子也有40004000个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式就有能的排列方式就有 。特异性：特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。对的排列顺序肯定不同。稳定性：稳定性： DNADNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式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不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）变。（即结构的稳定性）DNADNA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。特定的特定的DNADNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。4 种种40

7、00化学组化学组成单位成单位双双螺螺旋旋结结构构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类四种四种主要主要特点特点碱基互补配对碱基互补配对原则原则DNADNA分子的多分子的多样性和特异性样性和特异性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架成基本骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNADNA分子两条链上的碱基通过氢键分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。连接成碱基对。碱基碱基4 4种、碱基对种、碱基对2 2种、排种、排列顺序不同列顺序不同A A A A C C C C G G

8、 GGA A T TT T T T G G G G C C C C T T A ADNDNA A分分子结子结构构【课堂反馈课堂反馈】1 1下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的的名称。名称。 12345678109GTCA1. 胞嘧啶（胞嘧啶（C）2. 腺嘌呤（腺嘌呤（A）3. 鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）4. 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对碱基对9. 氢键氢键10. 一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段A+TG+CA2 +T2G2 +C2A1+T1G1+C

9、1=n=n双链双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补且不互补碱基之和的比值等于碱基之和的比值等于1( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1双链双链DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中等于其中任何一条链的任何一条链的A+T/G+C。规律总结：规律总结：A1T2T1A2G1CC1G2A=T， C=G A+G=T+C =A+C=T+G= 50%=n双链双链DNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+C

10、互互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一补链中这一 比值的倒数比值的倒数.1nA2+G2T2+C2=双链双链DNA分子中，分子中，A+T占整个占整个DNA分子碱基分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该占该链碱基总数的百分比。链碱基总数的百分比。A+TA+T+G+C=A1T2T1A2G1C2C1G2A2 +T2 +G2 +C2A2 +T2=A1 +T1 +G1 +C1A1 +T1=m%m%m%T1+C1=n A1+G1有关有关DNA中的碱基计算中的碱基计算1、某双链DNA分子中，G占23%，求A

11、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？2.5 1 ; 0.4 0.43、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。24%1 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则，则 胸腺嘧啶为胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNAD

12、NA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分子中，胞嘧啶分子中，胞嘧啶 应是应是_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%4 4、（、（20002000上海）由上海）由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同带不同 的遗传信息，其种类数最多可达的遗传信息，其种类数最多可

13、达 （ ） A A、4 4120 120 B B、1201204 4 C C、4 460 60 D D、60604 4C C5.5.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(2) (2) 这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少? ?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? ?

14、n6:6: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, ,其四种碱基数的比例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是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的的 一条链一条链(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, ,问与问与H H链相对应链相对应 的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )( )、26%26%、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A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

15、时时, ,求求: :PPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2P4 41 13 35 52 2PPA AC CT TG G磷酸脱氧核糖反向平行反向平行含氮碱基返回返回DNA的平面结构的平面结构1 12 23 34 45 51 12 23 34 45 5DNA双螺旋结构模型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，形成嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基碱基对对，且，且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配对，这种碱配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配碱基互补配对原则对原则。ATGC氢键氢键1 1、碱基配对时，为

16、什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶、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？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。而是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离分子的两条链的距离是固定的。是固定的。2.2.为什么只能是为什么只能是A A配配T T，G G配配C C，不，不能是能是A A配配C C，G G配配T T？(2)A与与T通过两个氢键相连，通过两个氢键相连，G与与C通过通过三个氢键相连，使三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定的结构更加稳定.(1)A的量总是等于的量总是等

17、于T的量的量,G的量总是等于的量总是等于C的量的量返回返回早凋的早凋的“科学玫瑰科学玫瑰” 富兰克林富兰克林（ R.E.Franklin） 她和同事威尔金她和同事威尔金斯在斯在19511951年率先采用年率先采用X X射线衍射技术拍摄射线衍射技术拍摄到到DNADNA晶体照片晶体照片, ,为推为推算出算出DNA分子呈螺分子呈螺旋结构的结论，提供旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。了决定性的实验依据。 但但“科学玫瑰科学玫瑰”没等到没等到分享荣耀，在研究成果被分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。承认之前就已凋谢。(英，英，R.E.Franklin, 19201958）X衍射技术是用衍射技术是用X光透过光透过物质的结晶体，使其在物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体照片底片上衍射出晶体图