DNA分子结构——邓颖

1、第第2 2节节 DNADNA分子的结构分子的结构（3）能够控制蛋白质的合成）能够控制蛋白质的合成（2）能够进行自我复制）能够进行自我复制（1）结构具有相对稳定性）结构具有相对稳定性DNA作为遗传物质应具备什么样的特点？作为遗传物质应具备什么样的特点？早在早在1919世纪，人们就发现了世纪，人们就发现了DNA的组成：的组成： DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C TAGCT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胞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脱氧核苷酸的种类沃森沃森、克里克里

2、克克和英国物和英国物理学家理学家威尔威尔金斯金斯因发现因发现生命的双螺生命的双螺旋而荣获旋而荣获19621962年诺贝年诺贝尔医学生理尔医学生理学奖。学奖。左一：威尔金斯左一：威尔金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森讨论讨论1：1.英国科学家威尔金斯和美国科学家富兰克林做了什么贡献？英国科学家威尔金斯和美国科学家富兰克林做了什么贡献？答案：威尔金斯：展示了答案：威尔金斯：展示了DNA的的X射线图谱的幻灯片；射线图谱的幻灯片；富兰克林：提供富兰克林：提供DNA衍射图谱。衍射图谱。2.奥地利生物化学家查哥夫指出碱基的数量关系？奥地利生物化学家查哥夫指出碱基的数量关系？答案：答案：A

3、=T G=C。3.DNA是由几条链组成？它具有怎样的立体结构？是由几条链组成？它具有怎样的立体结构？答案：答案：2条链组成；它具有双螺旋结构条链组成；它具有双螺旋结构。碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？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。为什么只能是为什么只能是A A配配T T，G G配配C C，不能，不能是是A A配配C C，G G配配

4、T T？(1)A的量总是等于的量总是等于T的量的量,G的量总是等于的量总是等于C的量的量.(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通过三个氢键相连，通过三个氢键相连，使使DNA的结构更加稳定的结构更加稳定.v20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染基因位于染色体上色体上。v1943年，艾弗里证明了年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，并认为携带有遗传信息，并认为DNA可能就是基因可能就是基因。v1951年，生物物理学家威尔金斯用年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射技术射线衍射技术对对DNA结构进行研究，发现结构进行研究，发现DNA是一

5、种螺旋结构是一种螺旋结构。v富兰克林在富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的年底拍到了一张十分清晰的DNA的的X射射线衍射照片线衍射照片。DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建DNA的空间结构以超高分辨率扫描式电子以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的显微镜拍到的DNADNA照片。照片。3.4nm3.4nm2nm2nm0.34nm DNA双螺旋结双螺旋结构构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DNA双螺旋结构模型AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子

6、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。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AAATTTGGGGCCCATC（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

7、螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸核糖和磷酸交替连接交替连接，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；碱基在内侧内侧。（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，形成碱基对碱基对，且遵循，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点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。ATGC氢键氢键AAATTTGGGGCCCATC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

8、变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。DNADNA分子的特点：分子的特点：多样性：一个最短的一个最短的DNADNA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4 440004000种。种。 特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。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方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即则不变。（即结构的稳定性结构的稳定性）DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基

9、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。4n(n表示碱基对数表示碱基对数)A+TG+CA2 +T2G2 +C2A1+T1G1+C1=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

10、。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

11、 +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

12、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+C 1 =G 2 +C 2 =23已知：G 1 =10022%=1112所以, C 2=G 1=11则: G 2=2311=12G 2A 2 +T 2 +G 2 +C 2=1212100= 24%解析二:已知A+T总= 54%,则= 46%G+C总所以G1+C 11/2总= 46%.已知1/2总G 1= 22%所以1/2总C 1= 46%22%= 24%因为 G2=C1所以1/2总G 2= 24%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

13、占30%30%，则，则 胸腺嘧啶为胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个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

14、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

15、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? ?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

16、, ,如果如果(A+T)/(G+C)= n(A+T)/(G+C)= n 时时, ,求求: :基础知识简答基础知识简答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，为模型，为合理地解释遗传物质的合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。2、DNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由（由一分子一分子 、一分子、一分子 、一分子、一分子 组成）。组成）。组成组成DNA的碱基共有的碱基共有 种（符号表示为种（符号表示为 ），脱氧核苷），脱氧核苷共有共有 种（名称是种（名称是 、 、 、 ）。）。1953 DNA双螺旋双螺旋各种功能各种功能脱氧核糖核酸脱

17、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4A T G C4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3、 DNA的双螺旋结构是由的双螺旋结构是由 平行的平行的 长链长链 而成，而成，排在外侧的排在外侧的 和和 交替连接构成基本骨架，通过交替连接构成基本骨架，通过 连连接起来的接起来的 排列在内侧。碱基对的组成规律是排列在内侧。碱基对的组成规律是 与与 配配对，对， （A）一定与）一定与 （T）配对，）配对， （G）一定与一定与 （C）配对，反之亦然，这种一一对应的关系叫）配对

18、，反之亦然，这种一一对应的关系叫做做 原则。原则。4、 DNA的碱基只有的碱基只有 种，碱基对只有种，碱基对只有 种，而分子结构具种，而分子结构具有有 性，这完全是碱基对的性，这完全是碱基对的 千变万化的结果。千变万化的结果。两条两条脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸盘旋盘旋脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸氢键氢键碱基对碱基对嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶碱基互补配对碱基互补配对4两两多样多样排列次序排列次序4 4、下图是、下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出110110的名称。的名称。PPPPACTG123456789101 23 45

19、67 89 10胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段有关有关DNA中的碱基计算中的碱基计算1、与、与DNA结构有关的碱基计算结构有关的碱基计算（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=11两条链两条链不互补的碱基不互补的碱基之和相等。之和相等。（A+G）/（A+T+G+C）= 1 / 2两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于等于50%（1/2）。（A1+T1）/（A2+T2）=

20、（G1+C1）/（G2+C2）= （A1+G1）/（T1+C1）=a，则（则（A2+G2）/（T2+C2）=111 / a一条链中一条链中互补碱基互补碱基的和等于另一条链中互补碱的和等于另一条链中互补碱基的和。基的和。一条链中一条链中不互补碱基不互补碱基的和之比等于另一条链的和之比等于另一条链中这种比值的倒数。中这种比值的倒数。（A+T）/（A+T+G+C）=a，则（则（A1+T1）/（A1+T1+G1+C1）=a两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。与任意一条链的这种比值相等。总结总结DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱

21、基的数量关系 ：(1) 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1(2) DNA分子的分子的一条链中的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T + A ； 同理，同理，G+C = C+G(4) 如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；(5) 如果一条链中的如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b(3) 两个非配对碱基之和占碱基总数的两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即。即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%1. 1. 下面是下面是4 4位同学拼制的位同学拼制的DNADNA分子部分平面分子部分平面结构模型，正确的是结构模型，正确的是 ( )C C2. DNA分子中，两条链上排列顺序不变的是分子中，两条链上排列顺序不变的是 A.碱基对排列碱基对排列 B.四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸C.脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸 D.碱基和磷酸碱基和磷酸C C3. 已知已知1个个DN