第2节 DNA分子的结构yqy

反向平行盘旋 DNA分子是有 2 条链组成, 分子是有 条链组成, 结构. 成 双螺旋 结构. 脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧, 交替连接,排列在外侧, 构成基本骨架; 排列在内侧. 构成基本骨架; 碱基对 排列在内侧. 连接成碱基对, 碱基通过 氢键 连接成碱基对,并遵循 碱基互补配对 原则. 原则.
一,DNA双螺旋结构的构建 DNA双螺旋结构的构建
1,19世纪50年代科学界认识到DNA 的化学组成. 19世纪 年代科学界认识到 世纪50年代科学界认识到DNA 的化学组成. DNA的基本组成元素有哪些? DNA的基本组成元素有哪些? 的基本组成元素有哪些
C, H, O, N, P
DNA的基本组成单位是什么?由哪几种物质组成? DNA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 脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸 含氮碱基:A,T,G,C 含氮碱基:
1.若 DNA分子的 一条 链中 + T)/(C+ G)=a, 若 分子的一条 链中(A+ 分子的 一条链中 + , 则和该DNA单链互补的单链片段中 则和该 单链互补的单链片段中 (A+T)/(C+G)的比值为 A ] 的比值为[ + + 的比值为 A.a B.1/a C.1 D.1-1/a . . . . 2.一段多核苷酸链中的碱基组成为: 35%的 一段多核苷酸链中的碱基组成为: % 一段多核苷酸链中的碱基组成为 A,20% C,35% G,10% T. A , 20% 的 C , 35% 的 G , 10% 的 T. 它是 一段[ B ] 一段 A.双链 B.单链 .双链DNA .单链DNA C.双链 D.单链 .双链RNA .单链RNA
3. 拓展题 你能根据碱基互补配对原则, 你能根据碱基互补配对原则,推导出相关的数学公 式吗?推导后,尝试进一步总结这些公式, 式吗?推导后,尝试进一步总结这些公式,从中概 括出一些规律. 括出一些规律. ∵A=T G=C ∴A+G=T+C A+G = T+C ∴ ( A+G+T+C) ( A+G+T+C)=50% 也可以写成以下形式: 也可以写成以下形式: ) ) A+G = ( T+G = ( T+C =1 ( A+G ) ( A+C ) T+C 规律概括: DNA双链中 双链中, 规律概括:在DNA双链中,任意两个不互补碱基之 和 恒等 ,并为碱基总数的一半 .
DNA双螺旋结构的构建 DNA双螺旋结构的构建
化学组 成单位 基本单位——脱氧核苷酸 脱氧核苷酸 基本单位 种类: 种类: 四种 ①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链 盘旋而成. 盘旋而成. ②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构 碱基排列在内侧. 成基本骨架 ,碱基排列在内侧. ③DNA分子两条链上的碱基通过氢键 DNA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. 碱基互补配对 原则 DNA分子的多 DNA分子的多 样性, 样性,特异性 和稳定性
2,上述资料中涉及到那些学科的知识和 方法? 方法?这对你理解生物科学的发展有什么启 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 ), 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: 射线衍射结构分析方法, 涉及的方法主要有:X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 叉运用的结果;反过来,多学科交叉的运用, 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.
4,DNA分子的结构特点: , 分子的结构特点: 分子的结构特点 作为遗传物质,应该储存大量的遗传信息. 作为遗传物质,应该储存大量的遗传信息. DNA只有 种脱氧核苷酸,它如何能够储存 只有4种脱氧核苷酸, 只有 足够量的遗传信息 遗传信息? 足够量的遗传信息? 碱基对的排列顺序——千变万化 千变万化 碱基对的排列顺序
8
G
1
T
2
C
9
3
A
4 7
5
6
2.已知1个DNA分子中有4000个碱基对,其中 已知1 DNA分子中有4000个碱基对, 分子中有4000个碱基对 胞嘧啶有2200 2200个 这个DNA DNA分子中应含有的 胞嘧啶有2200个,这个DNA分子中应含有的 脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 ( C ) A.4000个和900个 4000个和900个 个和900 4000个和l800个 个和l800 B.4000个和l800个 C.8000个和1800个 8000个和1800个 个和1800 D.8000个和3600个 8000个和3600个 个和3600
在生物体内,一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对, 在生物体内,一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对, DNA分子也大约有4000个碱基对 碱基对有: DNA分子 碱基对有:A—T,T—A,G—C,C—G.请同学们计算DNA分子 T A C G 请同学们计算DNA 有多少种? 有多少种?
DNA分子其中一条链中的互补碱基 分子其中一条链中的互补 3. DNA分子其中一条链中的互补碱基 对的碱基之和 比值与另一条互补链 对的碱基之和的比值与另一条互补链 中以及双链DNA中该比值相等. 双链DNA中该比值相等 中以及双链DNA中该比值相等. 若(A 1+ T 1)/ (G 1+ C 1)= a 则(A 2+ T 2)/ (G 2 + C 2)= a T) C) (A+ T)/(G + C)= a
4. DNA分子一条链中的不互补碱基对的碱 分子一条链中的不互补碱基对的碱 基之和的比值是另一条互补链中该比值的 倒数. 倒数. 若(A1+ C1)/(G1+ T1) =a )( ) 则(A2+ C2)/(G2+ T2) = 1/a )( ) 或(A1+ G1)/(C1 + T1) =a )( ) 则(A2+ C2)/(G2+ T2) = 1/a )( )
1)脱氧核糖与磷 1)主链上对应碱 酸交替排列; 基以氢键 酸交替排列; 基以氢键连结成 氢键连结成 2)两条主链呈 ) 反向平行; 反向平行; 3)盘绕成规则 ) 的双螺旋. 的双螺旋.
对;
2)碱基互补配对 ( A — T, G — C)
双螺旋外侧
双螺旋内侧
DNA分子结构的主要特点 分子结构的主要特点
—A —A —C —C— G —G—A— T— A A C C G A —T —T —G —G —C —C —T — T T G G C C T A—
DNA

的 结 构
双 螺 旋 结 构
主要 特点
碱基4 碱基4种,碱基对2种,排 碱基对2 列顺序不同
遗传学的发展史—— 遗传学的发展史
3,沃森和克里克默契配合,发现DNA双 ,沃森和克里克默契配合,发现 双 螺旋结构的过程, 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. 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?
要善于利用他人的研究成果和经验; 要善于利用他人的研究成果和经验; 要善于与他人 交流和沟通,闪光的思想是在交 交流和沟通, 流与撞击中获得的; 流与撞击中获得的; 研究小组成员在知识背景上最好是互补的; 研究小组成员在知识背景上最好是互补的; 对所从事的研究要有兴趣和激情等. 对所从事的研究要有兴趣和激情等.
二,DNA分子的结构 DNA分子的结构
1,DNA的化学组成 DNA的化学组成
DNA的基本单位- DNA的基本单位-脱氧核苷酸 的基本单位
磷酸
脱氧 核糖
含氮碱基
G C A T
胸腺嘧啶 胞嘧啶 鸟嘌呤 腺嘌呤
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链
磷酸二酯键
A
T
G
C
2,DNA分子的平面结构 DNA分子的平面结构
A T
氢键
T A
DNA分子是 DNA分子是 如何维系它的 结构稳定性? 结构稳定性? ①碱基对之间 的氢键维系两 条链的偶联; 条链的偶联; ②碱基对之 间的相互作用 力
G
C
C
G
3,DNA的双螺旋结构 DNA的双螺旋结构 主链(骨架 主链 骨架) 骨架 构 成 方 式 位置 碱基对
3. 在双链 在双链DNA分子中,当(A+G)/(T +C)在 分子中, 分子中 在 一条多脱氧核苷酸链上的比例为0.4时 一条多脱氧核苷酸链上的比例为 时, 则在另一互补链和整个 则在另一互补链和整个DNA中,这种 中 和整个 比例分别是[ D ] 比例分别是 A. 0.4,1 B. 1 ,1 , C. 0.6,1 D. 2.5,1 , , 4.由120个碱基对组成的 个碱基对组成的DNA分子片段, 分子片段, 由 个碱基对组成的 分子片段 可因其碱 可因其碱基对组成和序列不同携带不同 的遗传信息,其种类最多可达[ 的遗传信息,其种类最多可达 D ] A. 120 B. 1204 C. 460 D. 4120
2,1951年威尔金斯及其同事富兰克林展示了 , 及其同事富兰克林展示了DNA 年威尔金斯及其同事富兰克林展示了 射线的衍射图谱, 的X射线的衍射图谱,并且获得相关其数据 射线的衍射图谱
(1920(1920-1958)
3,沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想. ,沃森和克里克提出 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 的量总是等于胸 , 年查哥夫指出: 年查哥夫指出 腺嘌呤(A)的量总是等于胸 腺嘧啶(T)的量(A=T),鸟嘌呤(G)的量总是等于 腺嘧啶 的量( ),鸟嘌呤 的量总是等于 的量 ),鸟嘌呤 胞嘧啶(C)的量 的量(G=C). 胞嘧啶 的量 5,1953年沃森和 , 年沃森和 克里克发表论文 《核酸的分子结 构模型- 构模型-脱氧核 糖核酸的一个结 构模型》 构模型》