DNA分子的結(jié)構(gòu)

1、1. 組成元素：組成元素：C、H、O、N、P3. 基本單位：脫氧基本單位：脫氧核苷酸核苷酸P P脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基4. 脫氧核苷酸的種類A腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸G 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸CT 這是這是20世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論之后的世紀(jì)繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論之后的又一劃時代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進入又一劃時代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進入分子的層次。因為這項分子的層次。因為這項“生物科學(xué)中最具有革生物科學(xué)中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)命性的發(fā)現(xiàn)”，兩位科學(xué)家獲得了，兩位科學(xué)家獲得了1962年度諾年度

2、諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 1953年，年，美國生物學(xué)家美國生物學(xué)家沃森（沃森（JD.Watson，1928）和英國物理學(xué)家克里克和英國物理學(xué)家克里克（F.Crick，19162004），），共同提出了共同提出了DNA分子的雙螺分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。旋結(jié)構(gòu)模型。 1 1、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果？中，利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果？（1 1）英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林）英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林（2 2）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫 2 2、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過、沃森和克里克在構(gòu)建模

3、型的過程中，出現(xiàn)過哪些錯誤？他們是如何對程中，出現(xiàn)過哪些錯誤？他們是如何對待和糾正這些錯誤的？他們的這種工作待和糾正這些錯誤的？他們的這種工作方式給你有哪些啟示？方式給你有哪些啟示？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雜志上雜志上發(fā)表了發(fā)表了DNA的的雙雙螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)，從而，從而帶來了遺傳學(xué)的帶來了遺傳學(xué)的徹底變革徹底變革，更宣更宣告了分子生物學(xué)告了分子生物學(xué)的誕生。的誕生。AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行的反向平行的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長鏈盤旋成長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。三、三、DNA分子的

4、結(jié)構(gòu)特點分子的結(jié)構(gòu)特點AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行的反向平行的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長鏈盤旋成長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA分子中的脫氧分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成排列在外側(cè)，構(gòu)成基本基本骨架骨架；堿基在內(nèi)側(cè)。；堿基在內(nèi)側(cè)。三、三、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點分子的結(jié)構(gòu)特點AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行的反向平行的脫氧核苷酸脫氧核苷酸長鏈盤旋成長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA分子中的脫氧分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，核糖和磷酸交替連接，排列在外

5、側(cè)，構(gòu)成排列在外側(cè)，構(gòu)成基本基本骨架骨架；堿基在內(nèi)側(cè)。；堿基在內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通）兩條鏈上的堿基通過過氫鍵氫鍵連結(jié)起來，形成連結(jié)起來，形成堿基對，且遵循堿基對，且遵循堿基互堿基互補配對原則補配對原則。三、三、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點分子的結(jié)構(gòu)特點AAATTTGGGGCCCATC 你知道左圖結(jié)你知道左圖結(jié)構(gòu)中的哪個結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定構(gòu)中的哪個結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定不變的，哪個結(jié)構(gòu)是千不變的，哪個結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的？變?nèi)f化的？兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的。長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。四、四、DNADNA分子的結(jié)構(gòu)特性：分子的結(jié)構(gòu)特性：多樣性：多樣性：一個最短的一個最短的DNADN

6、A分子也有分子也有40004000個堿基對，可個堿基對，可能的排列方式就有能的排列方式就有 。特異性：特異性：不同的生物，堿基對的數(shù)目可能不同，堿基不同的生物，堿基對的數(shù)目可能不同，堿基對的排列順序肯定不同。對的排列順序肯定不同。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： DNADNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接的方式中的脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變，兩條鏈間堿基互補配對的原則不不變，兩條鏈間堿基互補配對的原則不變。（即結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性）變。（即結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性）DNADNA分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。特定的特定的DNADNA分子具有特定的堿基排列順序。分子具有特定的堿基排列順序。4 種種40

7、00化學(xué)組化學(xué)組成單位成單位雙雙螺螺旋旋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基本單位基本單位脫氧核苷酸脫氧核苷酸種類種類四種四種主要主要特點特點堿基互補配對堿基互補配對原則原則DNADNA分子的多分子的多樣性和特異性樣性和特異性由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。盤旋而成。外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架成基本骨架 ，堿基排列在內(nèi)側(cè)。，堿基排列在內(nèi)側(cè)。DNADNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。連接成堿基對。堿基堿基4 4種、堿基對種、堿基對2 2種、排種、排列順序不同列順序不同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分分子結(jié)子結(jié)構(gòu)構(gòu)【課堂反饋課堂反饋】1 1下面是下面是DNADNA的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說出圖中的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說出圖中1 11010的的名稱。名稱。 12345678109GTCA1. 胞嘧啶（胞嘧啶（C）2. 腺嘌呤（腺嘌呤（A）3. 鳥嘌呤（鳥嘌呤（G）4. 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）5. 脫氧核糖脫氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸8. 堿基對堿基對9. 氫鍵氫鍵10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段一條脫氧核苷酸鏈的片段A+TG+CA2 +T2G2 +C2A1+T1G1+C

9、1=n=n雙鏈雙鏈DNA分子中，兩互補堿基相等；任意兩個不分子中，兩互補堿基相等；任意兩個不互補堿基之和恒等，各占堿基總數(shù)的互補堿基之和恒等，各占堿基總數(shù)的50%,且不互補且不互補堿基之和的比值等于堿基之和的比值等于1( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1雙鏈雙鏈DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中等于其中任何一條鏈的任何一條鏈的A+T/G+C。規(guī)律總結(jié)：規(guī)律總結(jié)：A1T2T1A2G1CC1G2A=T， C=G A+G=T+C =A+C=T+G= 50%=n雙鏈雙鏈DNA分子中，互補的兩條鏈中分子中，互補的兩條鏈中A+G/T+C

10、互互為倒數(shù)。即兩不互補堿基之和的比值等于另一互為倒數(shù)。即兩不互補堿基之和的比值等于另一互補鏈中這一補鏈中這一 比值的倒數(shù)比值的倒數(shù).1nA2+G2T2+C2=雙鏈雙鏈DNA分子中，分子中，A+T占整個占整個DNA分子堿基分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中A+T占該占該鏈堿基總數(shù)的百分比。鏈堿基總數(shù)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有關(guān)有關(guān)DNA中的堿基計算中的堿基計算1、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A

11、占多少？解析：因為DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%23%=27%2、在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？若DNA的一個單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？2.5 1 ; 0.4 0.43、某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個DNA堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。24%1 1、某雙鏈、某雙鏈DNADNA分子的堿基中，鳥嘌呤占分子的堿基中，鳥嘌呤占30%30%，則，則 胸腺嘧啶為胸腺嘧啶為_2 2、一個、一個DNAD

12、NA分子的堿基中，腺嘌呤占分子的堿基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有 100100個堿基對的個堿基對的DNADNA分子中，胞嘧啶分子中，胞嘧啶 應(yīng)是應(yīng)是_3 3、 DNADNA分子的一條單鏈中，分子的一條單鏈中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整個，求整個 DNADNA分子中分子中G= _G= _ 20% 60個個29%4 4、（、（20002000上海）由上海）由120120個堿基組成的個堿基組成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其堿基對組成和序列的不同而攜可因其堿基對組成和序列的不同而攜 帶不同帶不同 的遺傳信息，其種類數(shù)最多可達的遺傳信息，其種類數(shù)最多可

13、達 （ ） 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分子中的一條單鏈分子中的一條單鏈(A+G)/(T+C)= m(A+G)/(T+C)= m 時時, ,求求: : (1)(1)在另一互補鏈中這一比例是多少在另一互補鏈中這一比例是多少? ? 1/m(2) (2) 這個比例關(guān)系在整個分子中又是多少這個比例關(guān)系在整個分子中又是多少? ?1(3)(3)在另一互補鏈中這一比例是多少在另一互補鏈中這一比例是多少? ?n(4)(4)這個比例在整個這個比例在整個DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ?

14、n6:6:從某生物組織中提取從某生物組織中提取DNADNA進行分析進行分析, ,其四種堿基數(shù)的比例其四種堿基數(shù)的比例 是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46% ,46% ,又知又知DNADNA的的 一條鏈一條鏈(H(H鏈鏈) )所含的堿基中所含的堿基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤, ,問與問與H H鏈相對應(yīng)鏈相對應(yīng) 的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的 ( )( )、26%26%、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A當(dāng)在一單鏈中當(dāng)在一單鏈中, ,如果如果(A+T)/(G+C)= n(A+T)/(G+C)= n

15、時時, ,求求: :PPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2P4 41 13 35 52 2PPA AC CT TG G磷酸脫氧核糖反向平行反向平行含氮堿基返回返回DNA的平面結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)1 12 23 34 45 51 12 23 34 45 5DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型堿基對堿基對另一堿基對另一堿基對 嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對，形成嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對，形成堿基堿基對對，且，且A只和只和T配對、配對、C只和只和G配對，這種堿配對，這種堿基之間的一一對應(yīng)的關(guān)系就叫做基之間的一一對應(yīng)的關(guān)系就叫做堿基互補配堿基互補配對原則對原則。ATGC氫鍵氫鍵1 1、堿基配對時，為

16、什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶、堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？堿不與嘧啶堿配對呢？這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大；嘧啶堿這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物，占有空間小。而是單環(huán)化合物，占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離分子的兩條鏈的距離是固定的。是固定的。2.2.為什么只能是為什么只能是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與與T通過兩個氫鍵相連，通過兩個氫鍵相連，G與與C通過通過三個氫鍵相連，使三個氫鍵相連，使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定.(1)A的量總是等于的量總是等

17、于T的量的量,G的量總是等于的量總是等于C的量的量返回返回早凋的早凋的“科學(xué)玫瑰科學(xué)玫瑰” 富蘭克林富蘭克林（ R.E.Franklin） 她和同事威爾金她和同事威爾金斯在斯在19511951年率先采用年率先采用X X射線衍射技術(shù)拍攝射線衍射技術(shù)拍攝到到DNADNA晶體照片晶體照片, ,為推為推算出算出DNA分子呈螺分子呈螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論，提供旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論，提供了決定性的實驗依據(jù)。了決定性的實驗依據(jù)。 但但“科學(xué)玫瑰科學(xué)玫瑰”沒等到?jīng)]等到分享榮耀，在研究成果被分享榮耀，在研究成果被承認(rèn)之前就已凋謝。承認(rèn)之前就已凋謝。(英，英，R.E.Franklin, 19201958）X衍射技術(shù)是用衍射技術(shù)是用X光透過光透過物質(zhì)的結(jié)晶體，使其在物質(zhì)的結(jié)晶體，使其在照片底片上衍射出晶體照片底片上衍射出晶體圖