第2节 DNA分子的结构第2节 DNA分子的结构.ppt

课题基本基本单位单位DNADNA结结构构碱基互补配对碱基互补配对原则原则构建构建过程过程1、、19世纪世纪50年代科学界认识到年代科学界认识到DNA 的化学组成的化学组成一、一、DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建DNADNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C、、 H、、 O、、 N、、 PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸 = = 含氮碱基含氮碱基 + + 脱氧核糖脱氧核糖 + + 磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A、、T T、、G G、、C C2、、1951年威尔金斯展示了年威尔金斯展示了DNA的的X射线的衍射图谱，射线的衍射图谱，并且获得相关其数据并且获得相关其数据3、沃森和克里克提出、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想双螺旋结构的初步构想4、、1952年查哥夫指出：腺嘌呤年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸的量总是等于胸腺嘧啶腺嘧啶(T)的量（的量（A=T），鸟嘌呤），鸟嘌呤(G)的量总是等于的量总是等于胞嘧啶胞嘧啶(C)的量的量(G=C).5、、1953年沃森和年沃森和克里克发表论文克里克发表论文《《核酸的分子结核酸的分子结构模型－脱氧核构模型－脱氧核糖核酸的一个结糖核酸的一个结构模型构模型》》 2、上述资料中涉及到那些学科的知识和、上述资料中涉及到那些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？示？ 主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化主要涉及了物理学（主要是晶体学），生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。

学、数学和分子生物学等学科的知识 涉及的方法主要有：涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；构建模型的方法等等其中包括数学计算法；构建模型的方法等等 现代科学技术中许多成果的取得都是多学科交现代科学技术中许多成果的取得都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等生物物理学等•要善于利用他人的研究成果和要善于利用他人的研究成果和经验；；•要善于与他人要善于与他人￿ ￿交流和沟通，交流和沟通，闪光的思想是在光的思想是在交流与撞交流与撞击中中获得的；得的；•研究小研究小组成成员在知在知识背景上最好是互背景上最好是互补的；的；•对所从事的研究要有所从事的研究要有兴趣和激情等趣和激情等 3、沃森和克里克默契配合，发现、沃森和克里克默契配合，发现DNA双双螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的螺旋结构的过程，作为科学家合作的研究的典范，在科学界传为佳话他们的这种工作典范，在科学界传为佳话。

他们的这种工作方式给予你那些启示？方式给予你那些启示？脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸A G C TDNADNA的基本单位的基本单位－－脱氧核苷酸脱氧核苷酸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1 1、、DNADNA的化学组成的化学组成二、二、DNADNA分子的结构分子的结构12345“ O ”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脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类A腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸GCTATGC四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链磷酸二酯键磷酸二酯键AGCT2 2、、DNADNA分子的平面结构分子的平面结构氢键氢键ATGC DNA DNA分子分子是如何维系是如何维系它的结构稳它的结构稳定性？定性？ ① ①碱基对碱基对之间的氢键之间的氢键维系两条链维系两条链的偶联；的偶联； ②②碱基碱基对之间的相对之间的相互作用力互作用力3 3、、DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构构构成成方方式式位置位置双螺旋外侧双螺旋外侧双螺旋内侧双螺旋内侧碱基对碱基对主链主链(骨架骨架)1 1）脱氧核糖与磷）脱氧核糖与磷酸交替排列；酸交替排列；2）两条主链呈）两条主链呈反向平行；反向平行；3）盘绕成规则）盘绕成规则的双螺旋。

的双螺旋1 1）主链上对应碱）主链上对应碱基以基以氢键氢键连结成连结成对；对；2 2）碱基互补配对（）碱基互补配对（ A TA T，，G CG C））4 4、、DNADNA多样性和特异性多样性和特异性1 1）多样性）多样性 一个碱基对最多有几种组合方式？两个碱基对呢？一个碱基对最多有几种组合方式？两个碱基对呢？四种：四种：A--T A--T 、、T--A T--A 、、C--G C--G 、、G--CG--C 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有40004000个个碱基对，碱基对有：碱基对，碱基对有：A A—T T、、T T—A A、、G G—C C、、C C—G G请同学们计算学们计算DNADNA分子有多少种？分子有多少种？ 4 种种 4n(n表示碱基对数表示碱基对数)4000 碱基对排列顺序的千变万化，构成了碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分子分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息16种2 2）特异性）特异性 每个每个DNADNA分子中的碱基对都有分子中的碱基对都有特定排列顺序特定排列顺序，，又构成了每一个又构成了每一个DNADNA分子的特异性。

分子的特异性3) 3) 稳定性稳定性 DNA DNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸基团磷酸基团交替连接交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链根据碱基互补配对原则链根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ，， A A2 2=T=T1 1，， G G1 1 = C = C2 2 ，， G G2 2 =C =C1 1则在则在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ，， G = CG = C可引申为：可引申为：①①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C A+G=T+C 即即A+G/T+C=1A+G/T+C=1②②双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一等于其中任何一条链的条链的A+T/G+CA+T/G+CA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2G G 2 2 +C +C2 2= == =例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。

所以，所以，A=50%A=50%––23%=27%23%=27%③③双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数互为倒数A A1 1+G+G1 1T T1 1 +C +C1 1 =a =aT T2 +C +C2 2A A2 2 +G +G2 2 = 1/a = 1/aA A1 1+C+C1 1T T1 1 +G +G1 1T T2 2 +G +G2 2A A2 2 +C +C2 2= = 例题例题2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补，上述比例在其互补链和整个链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双双链链 ④ ④双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中数的百分比等于其中任何一条链中A+TA+T占该链碱基占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链总数的百分比，其中任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的一半。

的一半A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= == =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2= =A A1 1 +T +T1 1（（A+TA+T））1 12 2= == =A A2 2 +T +T2 2G+CG+CA+T+G+CA+T+G+C= == =A A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1G G1 1 +C +C1 1A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2G G2 2 +C +C2 2（（G+CG+C））1 12 2G G1 1 + +C C1 1G G2 2 + +C C2 2= == = 例题例题5 5、分析一个、分析一个DNADNA分子时，发现分子时，发现30%30%的脱氧核的脱氧核苷酸含有苷酸含有A A，由此可知，该分子中一条链上，由此可知，该分子中一条链上G G含量的含量的最大值可占此链碱基总数的多少？最大值可占此链碱基总数的多少？40%40% 例题例题3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基碱基总数的总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。

求另一条链上求另一条链上G G占其所在链碱基总数的百分含量占其所在链碱基总数的百分含量A A＋＋T=54% G+C=46% T=54% G+C=46% 24%24%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、特异性样性、特异性和稳定性和稳定性①①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②②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③③DNADNA分子两条链上的碱基通过氢键连分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对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 —G G—A A— T T——T T —T T —G G —G G —C C —C C —T T —A A—DNADNA的的结结构构DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建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%，则胸腺嘧啶为，则胸腺嘧啶为__________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分分子中，胞嘧啶应是子中，胞嘧啶应是__________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%练习：练习：5.5.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? ?n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 时时, ,求求: :6:6: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是鸟嘌呤与胞嘧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啶之和占全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的一条链的一条链(H(H链链) )所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺是腺嘌呤嘌呤, ,问与问与H H链相对应的另一条链中腺链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的嘌呤占该链全部碱基数的 ( )( )Ａ、Ａ、26%26%　　　　　　 Ｂ、Ｂ、24% 24% 　　 Ｃ、Ｃ、14% 14% Ｄ、Ｄ、11%11%　　A基础知识简答基础知识简答1 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 模模型，为合理地解释遗传物质的型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。

奠定了基础2 2、、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分、一分子子 组成）组成组成）组成DNADNA的碱基共有的碱基共有 种种（符号表示为（符号表示为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种种名称名称1953 1953 DNADNA双螺旋双螺旋各种功能各种功能脱氧核糖核酸脱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4 4A T G CA T G C4 4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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1 1—1010的名称。

的名称PPPPACTG123456789101 23 45 67 89 10胞嘧啶（胞嘧啶（C C））腺嘌呤（腺嘌呤（A A））鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G））胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T 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+GA+G））/ /（（T+CT+C））= =（（A+CA+C））/ /（（T+GT+G））= =1 11①①①①两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+GA+G））/ /（（A+T+G+CA+T+G+C））= =1 / 21 / 2②②②②两链中不互补的碱基和与两链碱两链中不互补的碱基和与两链碱基总数之比等于基总数之比等于50%50%（（1/21/2）（（A1+T1））/（（A2+T2））=（（G1+C1））/（（G2+C2））= （（A1+G1））/（（T1+C1））= a，，则（则（A2+G2））/（（T2+C2））=111 / a③③③③④④④④一条链中一条链中互补碱基互补碱基的和等于另一条链中的和等于另一条链中互补碱基的和互补碱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的和之比等于另一条链中这种比值的倒数条链中这种比值的倒数A+T））/（（A+T+G+C））=a，，则（则（A1+T1））/（（A1+T1+G1+C1））=a⑤⑤⑤⑤两条链中互补碱基和与两条链碱基总数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之比，与任意一条链的这种比值相等。