《DNA的结构》教学课件

第三章基因的本质3.2DNA的结构回顾对DNA的认识OPCH2

OHOOHHOHHHHH碱基

磷酸

1.DNA的基本单位：脱氧核苷酸3.核苷酸的组成2.元素组成：一分子磷酸一分子脱氧核糖一分子含氮碱基C、H、O、N、PA腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶T胸腺嘧啶4.含氮碱基OPCH2

OHOOHHOHHHHHA磷酸

OPCH2

OHOOHHOHHHHHC磷酸

OPCH2

OHOOHHOHHHHHT磷酸

OPCH2

OHOOHHOHHHHHG磷酸

腺嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸如何形成DNA分子？DNA的结构又是如何的呢？１９５３年美国科学家沃森（Ｊ．Ｄ．Ｗatson)和英国科学家克里克（Ｆ．Ｃrick)提出ＤＮＡ分子的双螺旋结构模型。被誉为20世纪最伟大的发现。20世纪初1951-19521952年1951年DNA的结构单位:四种脱氧核苷酸

沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构，尝试建构模型：双螺旋、三螺旋→失败（配对违反化学规律）物理模型X射线衍射技术威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）DNA双螺旋结构模型的构建（X说明DNA是螺旋的）双螺旋结构早凋的“科学玫瑰”－－富兰克林（

R.E.Franklin）

她和同事威尔金斯在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。(英，R.E.Franklin,1920－1958）

为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。1962年03DNA的结构（1）DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。立体结构平面结构5’ATGCTACG3’5’3’（1）由

条单链按_________方式盘旋成_______结构反向平行双螺旋25’3’5’3’CH2

HOHHHHH碱基

磷酸

5’4’3’2’1’DNA的一条单链具有两个末端：一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5’-端；另一端有一个羟基，称作3’-端。磷酸二酯键氢键磷酸ATATTAGGGCCATC

和

交替连接，构成基本骨架；(2)外侧：碱基内侧:脱氧核糖(3)碱基互补配对原则

两条链上的碱基通过

连接形成

，且A只和

配对、G只和

配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作

。氢键氢键TC碱基互补配对原则碱基对碱基对DNA的结构腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定。A-T碱基对由2个氢键连接G-C碱基对由3个氢键连接DNA的结构（1）DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋

结构。（2）DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；

碱基排列在内侧。（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的

规律：A(腺嘌呤）一定与T(胸腺嘧啶）配对；G(鸟嘌呤）一定与

C(胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补

配对原则。DNA的结构(4)总结：氢键ATATTAGGGCCATC碱基对五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、T、C、G三种物质：两条长链：一种螺旋：规则的双螺旋结构磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条反向平行的脱氧核苷酸链氢键关系:A=TG≡C151.稳定性：①外部稳定的基本骨架:磷酸和脱氧核糖交替连接形成；②内部碱基对稳定:通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则A-T，G-C，加强稳定性；③空间结构稳定:规则的双螺旋结构；DNA的结构特性163.特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。2.多样性：DNA的结构特性碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。

①以1，2，3，4四个数字排列成四位数，有多少种组合方式？4

种400044种

在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有（4种）：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子上的碱基对有多少种排列方式？②如果排列成四位数，有多少种组合方式？遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。提示：2个；1：1：1提示：G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键。因此G与C所占比例越大，DNA分子的结构稳定性越强。１２３４AGCT下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。５６７８９１０胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、练一练：设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，A2=T1，G1=C2

，

G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+CA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%–23%=27%碱基互补配对原则应用A+GT+CA+GA+T+G+CA%=50%-G%变式：=1；=50%；②任意两个非互补碱基之和占碱基总量的50%

(A+G)%=(T+C)%=50%设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，A2=T1，G1=C2

，

G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C

③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链碱基互补配对原则应用A1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2

=1/a

例题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？2.5;1④“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同A+TA+T+G+CA1+T1+G1+C1A1+T1==A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1（A+T）12==A2

+T2

例题3、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%（G+C）12G1+C1G2+C2==A＋T=54%,G+C=46%,G=23%A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链⑤任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半A%=(A1%

+A2%)/2设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，A2=T1，G1=C2

，

G2=C1。则在DNA双链中：A=T，G=C③双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链碱基互补配对原则应用A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==变式：1.若DNA分子中一条链的碱基A:C:T:G=1:2:3:4，则另一条链上的A:C:T:G=3:4:1:22.某双链DNA片段中，A占23%，其中一条链中的C占该单链的24%，问另一条链中的C占多少？A+C=50%,C=27%,(C1+C2)/2=27%,已知C1=24%,所以C2=30%因为A1=15%,G1=40%,C1=25%,所以T1=20%根据碱基互补配对原则，T2=15%,C2=40%,G2=25%,A2=20%A%=(A1%+A2%)/2=(15+20)/2=17.5%G%=(G1%+G2%)/2=(40+25)/2=32.5%或G%=50-17.5=32.5%C%=G%=32.5%3.在一个DNA分子中，一条链中腺嘌呤占15%，鸟嘌呤占40%，胞嘧啶占25%。则互补链中的腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶分别是多少？在整个DNA分子中又是多少？如图：设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则（1）1链和2链上的哪些碱基数量总是相等的？两条链的碱基数目是否相等？

（2）在DNA双链中，哪些碱基数量总是相等的？（3）在1链上，A1等于T1吗？G1和C1的数量一样吗？(4)已知：1链上碱基共有100个，其中A1+A2共30个问：这个DNA分子中碱基一共有多少个？G1和G2共多少个？？A1T1G1C1T2A2C2G2有关DNA中的碱基计算规律A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2A1+T1+G1+C1=T2+A2+C2+G2A=A1+A2=T2+T1=T，同理：C=G不一定100*2=200个因为A1+A2=A1+T1=30所以G1+G2=G1+C1=100-(A1+T1)=100-30=70A级必备知识基础练123456789101112131.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述,错误的是(

)A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上,这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析,得出DNA呈双螺旋结构C.沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型,但都不科学D.沃森和克里克最后受“腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量;鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量”的启发,构建出科学的模型B123456789101112132.在DNA分子的一条单链中,相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的(

)A.氢键B.—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—C.肽键D.—磷酸—脱氧核糖—磷酸—B解析

在DNA分子的一条单链中,相邻的碱基A与T之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”的方式连接起来的,B项正确。123456789101112133.如图表示DNA分子结构的片段,下列叙述错误的是(

)A.②③交替连接构成DNA分子的基本骨架,使其具有较强的特异性B.正常情况下,该DNA分子中的嘌呤数与嘧啶数相等C.该图中显示了8个脱氧核苷酸,4种碱基D.若该DNA分子中G、C碱基对的比例较高,则热稳定性较高A12345678910111213解析

DNA分子具有规则的双螺旋结构,②(脱氧核糖)③(磷酸)交替连接构成DNA分子的基本骨架,但是使其具有较强的特异性的是DNA分子中特定的碱基排列顺序,A项错误。123456789101112134.下列关于DNA分子结构的叙述,错误的是(

)A.每个双链DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸B.每个脱氧核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基C.DNA分子的基本骨架排列在外侧D.双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶,就一定会同时含有40个鸟嘌呤B123456789101112135.DNA分子具有多样性的原因是(

)A.DNA是由4种脱氧核苷酸组成的B.DNA的分子量很大C.DNA具有规则的双螺旋结构D.DNA的脱氧核苷酸有很多种不同的排列顺序D123456789101112136.某双链(α链和β链)DNA分子中有2000个碱基,其中腺嘌呤占20%。下列有关分析正确的是(

)A.α链中A+T的含量等于β链中C+G的含量B.α链和β链中的G所占本链的比例之和等于DNA双链中G所占的比例C.该DNA分子中含有的氢键数目为2600个D.该DNA分子中鸟嘌呤的数目是400个C12345678910111213解析

α链中A+T的含量等于β链中T+A的含量,A项错误;α链和β链中的G所占本链的比例之和是DNA双链中G所占比例的2倍,B项错误;该DNA分子中有1

000个碱基对,其中A与T之间有两个氢键,G与C之间有三个氢键,碱基对A—T有400个,G—C有600个,故该DNA分子中氢键数目为A的数目×2+G的数目×3=400×2+600×3=2

600(个),C项正确,D项错误。123456789101112137.检测某生物样品中的碱基比例,其嘌呤含量不等于嘧啶含量,则该生物样品不可能是(

)A.大肠杆菌 B.烟草花叶病毒C.T2噬菌体 D.人体细胞C12345678910111213解析

大肠杆菌细胞含有两种核酸,即DNA和RNA,其中DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等,但RNA中嘌呤含量和嘧啶含量不一定相等,所以大肠杆菌中嘌呤含量与嘧啶含量不一定相等,A项不符合题意;烟草花叶病毒是RNA病毒,只含RNA一种核酸,RNA是单链结构,其嘌呤含量与嘧啶含量不一定相等,B项不符合题意;T2噬菌体是DNA病毒,只含DNA一种核酸,DNA是双链结构,遵循碱基互补配对原则,所以其嘌呤含量与嘧啶含量相等,C项符合题意;人体细胞含有两种核酸,即DNA和RNA,其中DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等,但RNA中嘌呤含量和嘧啶含量不一定相等,D项不符合题意。123456789101112138.已知在甲DNA分子中的一条单链的(A+G)/(T+C)=m,乙DNA分子中一条单链的(A+T)/(G+C)=n,甲、乙两个DNA分子的另一条链中对应的碱基比例分别为(

)A.m、1/n B.m、1C.1/m、n D.1、nC12345678910111213解析

双链DNA分子中,A与T配对、C与G配对,配对的碱基相等,则两条单链上的(A+G)/(T+C)的值互为倒数,每一条DNA单链中的(A+T)/(G+C)比例与双链DNA分子中的该比例相同。因此若甲DNA分子中的一条单链的(A+G)/(T+C)=m,则甲DNA分子的另一条链中对应的碱基比例为1/m;若乙DNA分子中一条单链的(A+T)/(G+C)=n,则乙DNA分子的另一条链中对应的碱基比例为n,C项正确。123456789101112139.下图是DNA片段的结构图,请据图回答下列问题。

12345678910111213(1)图甲是DNA片段的

结构,图乙是DNA片段的

结构。

(2)填出图中部分结构的名称:[2]

、[5]

。(3)从图中可以看出,DNA分子中的基本骨架是由

和

交替连接的。

(4)碱基配对的方式为

与

配对;

与

配对。(5)从图甲可以看出,组成DNA分子的两条链的方向是

的,从图乙可以看出,组成DNA分子的两条链相互缠绕成

结构。

平面立体(或空间)一条脱氧核苷酸长链的片段腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核糖磷酸A(或腺嘌呤)T(或胸腺嘧啶)G(或鸟嘌呤)C(或胞嘧啶)反向平行规则的双螺旋12345678910111213解析

(1)从题图可以看出,甲表示的是DNA分子的平面结构,而乙表示的是DNA分子的立体(或空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸长链的片段,而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出,DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成了DNA分子的基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且有一定规律,即A与T配对,G与C配对。(5)根据图甲可以判断,组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的;从图乙可以看出,组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。12345678910111213B级关键能力提升练10.[多选]某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时,采用了如下流程:制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述正确的是(

)A.制作脱氧核苷酸时,将磷酸和脱氧核糖连在碱基的特定位置B.制作脱氧核苷酸链时,相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连C.制作双链DNA时,两条链之间的碱基A与T配对,G与C配对D.各组DNA模型的碱基序列往往不同,反映了DNA分子的多样性CD解析

制作脱氧核苷酸时,将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置,A项错误;制作脱氧核苷酸链时,相邻脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖相连,B项错误。1234567891011121311.(江苏常州高一期末)下列关于双链DNA分子结构的叙述,错误的是(

)A.腺嘌呤核苷酸占比较小的DNA分子稳定性更高,与氢键有关B.一个大肠杆菌拟核中的DNA分子中含有0个游离的磷酸基团C.含有a个碱基、b个腺嘌呤的双链DNA分子中,共含有a-b个氢键D.在一个双链DNA分子中,碱基A占全部碱基的34%,则碱基G占16%C解析

A与T之间有2个氢键,C与G之间有3个氢键,因此含有a个碱基、b个腺嘌呤的双链DNA分子中,共含有氢键b×2+(a-2b)÷2×3=3a/2-b(个),C项错误。1234567891011121312.[多选](山西吕梁高一期末)环状DNA有两种:环状单链DNA和环状双链DNA,一般存在于病毒、细菌和真核生物的线粒体和叶绿体中。环状DNA一般比线性DNA结合的更紧密、更稳定,储存的遗传信息更多(重复序列)。原核生物的拟核DNA是大型环状DNA。下列有关环状DNA的叙述,正确的是(

)A.环状DNA中每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团B.环状双链DNA有2个游离的磷酸基团C.环状双链DNA中嘌呤数与嘧啶数相等D.环状双链DNA中C和G含量越高,结构越稳定ACD12345678910111213解析

环状DNA中每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连,A项正确;环状双链DNA没有游离的磷酸基团,B项错误;环状双链DNA中A与T配对,C与G配对,故嘌呤数和