基因的分子结构

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基因的结构和功能

基因的结构和功能

基因的结构和功能

基因是生物体中控制遗传信息传递的基本单位。在基因中,包含着

决定生物体发育和运作的蓝图。本文将介绍基因的结构和功能,探讨

其在生物学和遗传学中的重要性。

一、基因的结构

基因由DNA分子组成。DNA是由一系列称为核苷酸的单元组成的

长链。每个核苷酸由一个磷酸基团、一个五碳糖(脱氧核糖)和一种

氮碱基组成。氮碱基分为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)四种,它们的排列顺序决定了基因的信息。

基因的DNA链以双螺旋结构存在。双螺旋结构由两条互补的单链

在碱基间形成氢键而相互缠绕而成。两条互补链通过氢键的结合,构

成了一个完整的基因。

二、基因的功能

1.遗传信息的存储

基因是储存生物体遗传信息的载体,指导生物体的形态、生长、发

育和代谢等多种生物过程。基因组成了细胞的遗传物质,通过遗传物

质的传递,保证了物种的延续。

2.蛋白质的编码

基因通过转录和翻译的过程来指导蛋白质的合成。转录是指将基因

中的DNA信息复制到RNA分子上,形成“信使RNA”(mRNA)。而

翻译是将mRNA中的信息翻译成蛋白质。蛋白质是构成细胞的基本组成部分,也在调节细胞的功能和反应中发挥着重要作用。

3.基因调控

基因还参与了调控细胞的生物化学反应和功能。这种调控通过表现型的改变,使得生物能够适应环境变化。基因表达受到多种因素的调控,包括环境因素、细胞内信号传导和遗传因素。

三、基因的重要性

基因对生物体的形态和遗传特征有着重要影响。一方面,基因的变异是生物进化和物种多样性的基础。通过基因的突变和重组,生物体能够适应不同的生存环境。另一方面,由于基因的突变或变异可能引起某些遗传病或癌症等疾病。因此,对于基因的研究是理解这些疾病发生机制和开发治疗方法的基础。

DNA的结构和复制

DNA的结构和复制

⑶特异性。 碱基对的特定的排列顺序,构成了DNA分子的 特异性。
二、DNA分子的复制
(一) DNA复制的概念、时期和场所 1. 复制概念: 以亲代DNA为模板合成相同子代DNA的过程
2. 复制时期:
有丝分裂间期,减数分裂间期。 3. 复制场所: 细胞核(主要),线粒体、叶绿体和细胞质
(二) DNA复制的方式
A
【例6】 (09广东)有关DNA分子结构的叙述,正确的 是(双选) A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成 B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接 C.碱基与磷基相连接 D.磷酸与脱核糖交替连接构成DNA链的基本骨架
AD
【例7】 (江苏生物)下图为真核生物染色体上DNA分 子复制过程示意图,有关叙述错误的是 P110.9题
磷酸
脱氧核糖
碱基 尿嘧啶 鸟嘌呤(U) (G)
胞嘧啶 腺嘌呤(C) (A)
磷酸
OH
核糖
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
A
A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
【例8】 (2000年广东高考题) 已知一段双链 DNA 中碱基的对数和腺嘌呤的个数,能否 知道这段DNA中4种碱基的比例和(A+C):(T+G)的值( A ) A.能 B.否 C.只能知道(A+C):(T+G)的值 D.只能知道四种碱基的比例

DNA的分子结构和特点

DNA的分子结构和特点

DNA的分子结构和特点

DNA是脱氧核糖核酸的缩写,它是构成细胞遗传信息的基本分子。DNA分子结构的发现和研究对于理解基因和遗传的原理起到了至关重要的

作用。DNA的分子结构包括双螺旋结构、碱基对、磷酸二酯键以及特定的

序列和配对规则。DNA的特点包括编码遗传信息、复制和传递信息能力、

结构稳定性以及突变性。

DNA的分子结构是由两条螺旋形结构组成的双螺旋模型。它们以右旋

螺旋的形式拧合在一起,形成了一个像梯子的结构。这个结构被称为DNA

双螺旋。双螺旋模型的发现得益于化学物理学家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克等科学家的重要工作,并于1953年发表在《自然》杂志上。

这一发现为后续的DNA研究和基因结构的解码提供了重要线索。

DNA分子的构建单位包括碱基,糖和磷酸。碱基是构成DNA的基本单元,主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)四种。这些碱基通过氢键在两条DNA链上形成特定的碱基对。腺嘌呤与胸腺

嘧啶之间有两条氢键连接,鸟嘌呤与胞嘧啶之间有三条氢键连接。这一特

定的碱基配对规则确保了DNA分子的稳定性和正确性。

碱基连接到糖(脱氧核糖)通过糖苷键。脱氧核糖的碳1位连接碱基,碳5位连接磷酸。磷酸之间的连接形成了磷酸二酯键,这种键的存在使得

整个DNA分子的结构更加稳定。磷酸二酯键也是DNA分子复制和转录的重

要基础。每个脱氧核糖核苷酸单元由一个碱基、一个脱氧核糖和一个磷酸

组成,它们通过磷酸二酯键连接成一条链。

DNA的特点之一是它包含了生物体的遗传信息。这些遗传信息以特定

的序列(碱基顺序)的形式嵌入在DNA分子中。每个DNA分子上的序列是

基因及基因组结构

基因及基因组结构

TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG
(二)重复性(重复序列)
复杂度(X)是指在基因组DNA分子中无重复核 苷酸序列的最大长度。例如,(ATAT)n的复 杂度为2,(ATGC)n的复杂度为4,噬菌体T4 是由2×105不重复核苷酸对的DNA分子组成, 其复杂度为2×105。
C0t1/2值是复性反应进行到一半时,单链DNA 初始浓度和所需时间的乘积,C0t1/2值越大表 明复性反应越慢,重复序列少,所以C0t与DNA 中非重复序列的核苷酸数量成正比。
Genome sizes in nucleotide pairs (base-pairs)
plasmids viruses bacteria fungi plants algae
insects
mollusks
The size of the human genome is ~ 3 X 109 bp; almost all of its complexity is in single-copy DNA.
bony f百度文库sh amphibians
reptiles
The human genome is thought to contain ~30,000 to 40,000 genes.
birds mammals
104 105 106 107 108 109

DNA的分子结构和特点

DNA的分子结构和特点

DNA的分子结构和特点

一.DNA的分子结构

DNA(Deoxyribonucleic acid)是指一种核酸,它是一种左旋半胱氨

酸二糖,是有机分子中最大的一种,它包含有一个糖基骨架,也称作双螺

旋(double helix)。DNA的每一个碱基对中含有一个碱基,碱基有P

(腺嘌呤,Adenine)和Q(胞嘧啶,Guanine)、T(胸腺嘧啶,Thymine)和C(胞嘧啶,Cytosine),它们之间形成非共价键关系,以构成DNA分

子的双螺旋结构。其中,P与Q形成两个氮原子之间的三原子氢键,而T

与C之间则由两组二原子硫键构成双螺旋的一条边。

二.DNA的特点

1.DNA的双螺旋结构是其特有的特点,每条DNA分子都是一个由碱基

对组成的双螺旋结构,它们之间形成了一个特殊的结构,这允许DNA在其

双螺旋结构中存储信息、转录和翻译基因密码子。

2.DNA的具有强烈的能量和稳定性。DNA分子的稳定性比一般有机分

子都要高,并且具有良好的酸碱分析能力,可以有效地吸收环境中存在的

营养物质,在生物体发展中发挥重要作用。

3.DNA具有良好的熔点。DNA分子的熔点比较高,在此温度下分子就

可以被分解,从而进行DNA的分子克隆、序列分析、基因工程等活性操作,因此,DNA的熔点是其重要特点之一

4.DNA具有优异的遗传性能。DNA是遗传物质,它可以从一代传到另

一代,从而保证生物体进化的连续性。

基因与基因组的结构

基因与基因组的结构
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断裂基因 Split Genes
DNA和mRNA之间形成特殊的RNA-DNA异源双链分 子结构
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在真核生物 基因的表达过程 中,DNA经过转 录产生了精确对 应于DNA序列的 RNA拷贝,但这 个RNA只是一个 前体分子,不能 用于直接表达蛋 白质。必须从 mRNA原始转录 产物中去除内含 子序列,以产生 一个只由外显子 构成的mRNA, 这个过程叫做 RNA的剪接。
但并非所有的DNA序列都是基因,只 有某些特定的多核苷酸区段才是基因的 编码区。
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二. 基因的命名
1.用三个小写英文斜体字母表示基因的名称:
lac( 涉 及 乳 糖 代 谢 相 关 的 酶 基 因 ) 、 leu
(涉及亮氨酸代谢相关的酶基因)
2.用三个小写英文斜体字母后面加上一个斜 体大写字母表示其不同的基因座,全部用正
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叶绿体基因组
叶绿体也属于半自主性的细 胞器,同mtDNA类似,叶绿体 DNA也以双链环状分子的形式 存在于细胞质中。
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四.真核生物的断裂基因
断裂基因(split gene)指基因的编码序列在DNA分子上的不 连续排列,被不编码的系列所隔开。
其中,基因中编码的序列称为外显子(exon),即DNA分子中对 应于信使RNA序列的区域;不编码的间隔序列称为内含子(intron), 即对应于信使RNA被转录后的剪接加工中去除的区域。

基因的分子结构

基因的分子结构

基因的分子构造

X乃虎黄美娟

〔中国科学院遗传发育所〕〔大学生命科学学院〕

〔2021年3月修订〕

一.假设干概念

1.5'—末端和3'—末端

5'—末端:系指具有一个自由的或加帽的5'—磷酸基团〔5'-P)之核苷酸链的末端。

3'—末端:系指具有一个自由的或是磷酸化的3'—羟基〔3'-OH)之核苷酸链的末端。

2. 上游与下游

这是用来描述多核苷酸链或蛋白质多肽链分子中相反取向或相对位置关系的一对术语。上游〔upstream〕和下游〔downstream〕在不同的场合代表不同的含义:

(1) 基因的DNA或mRNA分子:

上游:位于5'-末端的序列叫上游序列。

下游:位于3'-末端的序列叫下游序列。

(2) 在基因的转录反响中:

上游:位于转录起点5'-方向的DNA序列叫上游。

下游:位于转录起点3'-方向的DNA序列叫下游。

(3)蛋白质多肽链:

上游:处于N-端的氨基酸序列为上游。

下游:处于C-端的氨基酸序列为下游。

(4)在基因工程研究中:

上游:基因的克隆、别离、转化、表达和调节等研究工作统称上游。

下游:转基因之后的细菌培养与发酵以及转基因动植物的培育、表达产物的别离纯化及鉴定等研究工作统称下游。

3.上游序列与下游序列

在基因的DNA序列中,头一个被转录的核苷酸碱基叫做转录起点,通常是A或G,其坐

标定为+1。.

(1)上游序列

位于转录起点5'一侧的DNA叫做上游序列。其核苷酸碱基的坐标定为负。例如-1 -5,-10.......。

(2)下游序列

位于转录起点3'-侧的DNA叫做下游序列。其核苷酸碱基的坐标定为正。例如+3,+5,+10.......。

dna的分子结构式

dna的分子结构式

dna的分子结构式

DNA(脱氧核糖核酸)是构成遗传物质的基本单位,是生物学重要的分子基础物质之一。它包括脱氧核糖核苷酸残基(碱素)和磷酸碱。它的分子结构,也就是双螺旋结构,有一套明确的生物学意义,控制着细胞的结构和功能,而且这种结构也在许多遗传性疾病的发生过程中发挥着重要作用。

DNA分子结构是一个双螺旋结构,每条螺旋由二聚脱氧核糖核酸残基构成,在同一条螺旋上,二聚体使用脱氧核糖核酸残基与磷酸酯结合,因此DNA分子队伍中有4种碱基,即腺嘌呤(A),胸腺嘧啶(T),氨基二苯甲酰胺(C)和鸟嘌呤(G)。每一对碱基都在另一条螺旋上组合出来,形成一个特殊的结构。一般来说,DNA分子由一条上下两条螺旋组成,上下螺旋从环形中心处散开,形成一个棒状结构,称为“DNA双螺旋棒状结构”。

DNA分子结构的功能非常复杂,它可以被视为一条穿梭在宇宙中的电线或管道,可以将分子和细胞内外环境联系起来。它也是一种活体调节系统,可以根据外界的变化,调节自身的内部环境,从而实现内部的平衡和动态协调,保证生物体的正常运转。

此外,DNA分子结构还可以用来传输和翻译遗传信息,使细胞的特定生物结构和功能得以正常表达。DNA分子在体内构成基因组,其中包含了全部遗传信息。这些基因可以在体内启动和活跃,从而分子结构可以直接影响细胞的结构和功能。

因此,DNA分子结构很重要,其形成的双螺旋结构代表了一种特

殊的生物学意义,这种特殊结构不仅影响着细胞的组成,而且控制着细胞的结构和功能,这在许多遗传性疾病的发生过程中也发挥着重要作用。此外,DNA分子结构还可以用来传输和翻译遗传信息,从而控制细胞的正常表达。因此,DNA分子结构是科学家研究生命科学最重要的一个基础。

DNA的分子结构

DNA的分子结构

DNA的分子结构

DNA(脱氧核糖核酸)分子是构成生物遗传信息的基础单元。它是由

四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和脱氧胞嘧啶)组成的双链螺旋结构。DNA分子的发现和结构的阐明是20世纪最重要的科学发现之一,对

于现代生物学和遗传学的发展产生了深远的影响。

DNA分子的结构是由两个相互绕绕的螺旋链组成,这种结构通常被称

为双螺旋结构。DNA分子的两个螺旋链是互补的,通过碱基间的氢键相互

结合在一起。螺旋结构的形成是通过磷酸二脱氧核糖骨架和碱基之间的化

学键来实现的。

DNA分子的主要组成部分是由脱氧核糖和磷酸基团组成的糖磷酸骨架。脱氧核糖是一种五碳糖,它的一个氧原子被氢原子取代,所以叫做“脱氧”核糖。磷酸基团与脱氧核糖的第三个碳原子的羟基相连,形成糖磷酸骨架。

脱氧核糖和磷酸基团的糖磷酸骨架连接在一起形成DNA的主链。腺嘌

呤和胸腺嘧啶通过氢键相互配对,形成碱基对。腺嘌呤与鸟嘌呤之间以两

个氢键结合,胸腺嘧啶与脱氧胞嘧啶之间以三个氢键结合。这些碱基对通

过氢键连接在一起,形成DNA的双螺旋结构。

DNA的双螺旋结构是向右旋转的(顺时针方向),每个螺旋周期包含

了大约10个碱基对。两条螺旋链是互相结合,在一个碱基对中,一条链

上的碱基与另一条链上的碱基通过氢键相互配对。这种碱基配对是高度有

选择性的,腺嘌呤只能与鸟嘌呤配对,胸腺嘧啶只能与脱氧胞嘧啶配对,

这保证了DNA的复制和遗传信息的传递的准确性。

除了主链的组成单位,DNA分子上还有一些重要的结构和功能区域。

在一条DNA链的一端,有一个磷酸基团,被称为5'端;另一端有一个氢

简述基因的结构特点

简述基因的结构特点

简述基因的结构特点

基因是构成生物体遗传物质的最小单位,它是细胞内的一种特殊分子,是基本的遗传信息的存储、传递和变异的载体,肩负着生物多样性的载体和传递者的重任。本文主要从基因的结构特征以及它们所含有的信息特征着眼,介绍基因的结构特征;以此来揭示基因的重要作用。

基因是由鸟嘌呤-腺嘌呤核酸(DNA)和少量蛋白质组成,具有稳定性和复制性,即DNA可以准确复制自身,从而传递遗传信息。一般情况下,每个细胞的DNA都与细胞的基因组成一个庞大的有序的结构,称为染色体。染色体中的每个位置,又称遗传位点,是基因的存在、表达、变异和传递的地方。结构上,染色体内的鸟嘌呤-腺嘌呤核酸

实际上是按照一定的语法结构组合而成的一种化学物质,称为基因环,它可以作为生物分子的一种“蓝图”,依据它指示的信息,细胞制造

出生物蛋白质。这就是基因转录活性的原理,也是基因中储存遗传信息的基本方式。

基因中所存放的遗传信息,一般称为基因型,也可以看作是DNA 的一部分,即DNA的特殊结构,可以说包含了生物体的基本特征。基因型是可以遗传的,即父母对子女的遗传特征,是由基因型决定的,因此每个生物受到基因型影响,具有不同的遗传特征。影响基因型的因素除了遗传因素外,还受到环境因素的影响。进化史上,生物体在适应新环境时,会发生基因型的变异,从而使得生物体获得更高的生存能力。

总之,基因具有着非常重要的功能,它是遗传物质的最小单位,它的结构特征也极其重要,它不仅是存储遗传信息的载体,而且这些信息还可以进行变异,让生物体适应不同的环境。所以,基因结构与特征是探索和研究生物发生和发展的重要研究对象,对于更好地挖掘和建立更多的有效的遗传信息也有着极大的意义和助力。

基因的结构和功能

基因的结构和功能

5`GT——AG3`法则
在每个外显子和内含子的接头区都是一段 高度保守的共有序列,内含子的5`端是GT,3 端是AG,这种接头方式称为GT-AG法则,普遍 存在于真核生物中,是RNA剪接的识别信号, 转录后的前体RAN中的内含子剪接位点。
2、侧翼序列与调控序列
每个结构基因的第一个和最后一个外显 子的外侧,都有一段不被转录的非编码区, 称为侧翼序列(Flanking sequence)。
因突变)可能不会导致性状改变?
非编码区
编码区
非编码区
(1)内含子改变1 2 3 4 5 (2)非编码区改变,mRNA遗传密码不变 (3)外显子改变,转录成不同密码子决定同一种 氨基酸 (4)蛋白质氨基酸序列不同,也可能完成相同功能 (5)突变后,基因变为隐性
生物进化的C值矛盾 (C value paradox of nucleotide)
■医保保障水平低。截至2009年年底,我国职工 医保、居民医保和新农合等覆盖了12亿多人口,但 仍有1亿多人没有基本医保。而居民医保和新农合的 保障水平仍然偏低,个人自付比例占总费用的一半 左右。因此,很多群众仍然需要自费就医,承受着 生理、心理和经济三重压力。
■药品价格虚高。我国药企数量多、规模小, “卖药的比吃药的还多”。由于市场竞争激烈、监 管不到位、药品和医用器材生产流通秩序混乱、部 分厂商虚报成本、肆意加价等现象严重。医院主动 控制药物成本的动力不足。虽然连续20多次降低药 价,企业采取换名、换包装、换成分比例、重新审 批等办法避开国家的降价约束,群众仍然感到没有 得到应有的实惠。

基因的结构和功能

基因的结构和功能

基因的结构和功能

基因是生物体内一个特定的DNA片段,它以特定的顺序编码蛋白质合成所需的遗传信息。基因的结构和功能对于生物体的遗传变异和遗传信息的传递起着至关重要的作用。

1.启动子和转录起始位点(TSS):启动子是一段位于基因上游,用于启动基因表达的区域。转录起始位点是启动转录过程的实际位置。

2.外显子和内含子:外显子是基因中编码蛋白质的区域,内含子是不参与编码的非编码区域。

3.转录终止位点(TTS):位于基因的下游,用于标记转录终止的位置。

4.调控元件:包括增强子和启动子邻近调控区,用于调控基因表达的活性和水平。

5.转录因子结合位点:转录因子间接调控基因表达的区域。

基因的功能包括:

1.编码蛋白质:基因中的外显子区域通过转录和翻译过程,最终编码成特定的蛋白质。蛋白质是构成生物体丰富多样性的主要组成成分。

2.调控基因表达:基因中的调控元件通过与转录因子的结合,可以促进或抑制基因的表达水平和活性。这种调控机制有助于维持生物体内各个细胞和组织之间的特异性。

3.提供遗传信息:基因通过遗传物质DNA来传递从父代到子代的遗传信息。这些信息决定了生物体的遗传特征和繁殖方式。

4.参与突变和进化:基因的结构和功能可以通过突变来改变,进而导致遗传变异和进化。这种变异可以导致个体的适应性发生改变,为环境变化提供了适应的机制。

基因的结构和功能对于生物体的生存和繁衍是至关重要的。它们决定了个体的遗传特征和表现形式,进而影响个体的适应性和生存能力。不同基因之间的组合和相互作用产生了生物体的多样性和适应性。在生物体的分子层面,基因的结构和功能对于细胞内的调控和信号传递也起着重要的作用。

DNA分子结构、复制及基因本质一轮复习

DNA分子结构、复制及基因本质一轮复习

2.DNA的复制 DNA两条链 为模板,合成子代DNA的过程。 (1)概念:以____________ (2) 时 间 : 上 有丝分裂间期、减数第一次分 述 过 程 发 生 在 裂前的间期 ______________________________ __________________________________________________。
种碱基塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧核
糖和磷酸之间的连接物 14 个,脱氧核糖塑料片 40 个,磷酸
塑料片100个,代表氢键的连接物若干,脱氧核糖和碱基之间
的连接物若干,则(
D
)
A.能搭建出20个脱氧核苷酸
B.所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对
C.能搭建出410种不同的DNA分子模型
样性
B.碱基对特定的排列顺序,又构成了每一个 DNA分子基因 的特异性 C .一个含 2 000 个碱基的 DNA 分子,其碱基对可能的排列 方式就有42
000种
D .人体内控制β­ 珠蛋白的基因由 1 700 个碱基对组成,
其碱基对可能的排列方式有41
700种
(2013·高考上海卷 ) 在搭建 DNA 分子模型的实验中,若有 4
(4)碱基对之间的化学键为氢键,可用解旋酶断裂,也可加热 断裂。 (5)每个脱氧核糖(除两端外)连接着2个磷酸,分别在3号、5号 碳原子上相连接。

DNA分子的结构

DNA分子的结构

DNA分子的结构

DNA(脱氧核糖核酸)是一种长链分子,它是由四种碱基、磷酸基团和脱氧核糖组成的两栖双螺旋结构。DNA分子是生物体内存储遗传信息的一种核苷酸聚合物。DNA的结构解析是科学史上的一个里程碑,它的发现揭示了生物遗传物质的基本单位和遗传信息的传递方式。

DNA分子的结构是由两个互补的链以螺旋双螺旋的形式紧密缠绕而成的。这种结构被称为B型螺旋。每一个DNA分子都有两个相反方向的链,这两个链以轴线为中心相互绕绳盘式地结合在一起,形成一个双螺旋。每个DNA分子由大约100万个核苷酸组成,并被卷绕成一个紧凑的结构。

DNA分子的两个链由四种不同的碱基组成,它们是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。这四种碱基通过氢键的方式与对应的碱基结合。腺嘌呤与胸腺嘧啶之间存在两个氢键,鸟嘌呤与胞嘧啶之间存在三个氢键。这种特殊的碱基间相互作用使得两个链以互补的方式结合在一起。

在DNA分子中,碱基以一种特定的顺序排列在链上。这种顺序码决定了遗传信息的编码规则。DNA分子中的每三个碱基组成一个密码子,每个密码子可以编码特定的氨基酸。这种链中的顺序码被称为基因组,它是生物体的一部分或全部基因的集合。通过DNA复制和转录,基因组被转化为功能蛋白质,并且控制着生物体的所有生物化学和生理活动。

除了碱基,DNA分子中还含有磷酸基团和脱氧核糖。磷酸基团连接在每个核苷酸的碱基和核糖之间,形成链的骨架结构。磷酸基团以磷酸骨架的形式提供了分子的稳定性和刚性。脱氧核糖是一种含有五个碳的糖类分子,它与碱基和磷酸基团一起形成了DNA的核苷酸单位。

人教版高中生物必修二之3.2DNA分子的结构

人教版高中生物必修二之3.2DNA分子的结构

T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子中的脱氧核 糖和磷酸交替连接,排列 在外侧,构成基本骨架; 碱基在内侧。
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。
问题7:从他们的研究历程看对你有何启示?
研究的过程就是不断纠正自己的错误的过程,取对方之长, 补自己之短的过程。
问题8:从该研究过程你能不能得出科学研究的一般过程? 发现问题(DNA的结构是怎样的?)→解决问题 (提出自己的模型)→验证(做好的模型不正确) →吸取最新知识,再解决问题(提出双螺旋模型) →验证(和X射线衍射图比较)→结论(DNA是双 螺旋结构)。
1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鸟嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脱氧核糖 6. 磷酸 7. 胸腺嘧啶脱氧
核苷酸 8. 碱基对 9. 氢键 10. 一条脱氧核
苷酸链的片段
10
8
G
1
T
2
C9 3
A

dna分子的结构特点

dna分子的结构特点

dna分子的结构特点

DNA分子是所有生物体内的遗传物质,具有以下结构特点:

1.双螺旋结构:DNA分子呈双螺旋结构,由两条互相缠绕的链组成。这种结构类似于梳子的齿,两条链通过氢键连接在一起。其中,齿的外侧由磷酸和脱氧核糖组成,形成了一个底儿很薄的糖磷酸骨架;齿的内侧则由四种碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和脱氧胸腺嘧啶)组成,通过氢键连接在一起。

2.逆向互补性:DNA分子的两条链具有逆向互补性。即一个碱基的存在决定了它对应的另一条链上的碱基,例如腺嘌呤配对胸腺嘧啶,鸟嘌呤配对脱氧胸腺嘧啶。这种互补性使得DNA能够通过复制过程进行遗传信息的传递和保存。

3.基因编码:DNA分子是由一系列排列在一起的碱基组成的。每三个碱基组成一个密码子,对应一个氨基酸。这些氨基酸串联在一起,形成蛋白质的结构。因此,DNA分子携带着生物体的遗传信息,编码了蛋白质的合成。

4.超螺旋结构:DNA分子可呈现两种不同的超螺旋结构,称为A型和B型。其中,B型是最常见的DNA结构,存在于基因组中。而A型DNA则在某些特定条件下出现,例如在高温和高盐浓度的环境中。

5.稳定性:DNA分子具有很高的稳定性,可以长期保存遗传信息。这是由于DNA的结构特点,两条链的相互配对和骨架的稳定连接保护了DNA 分子免受降解和损伤。

6.染色体组织:DNA分子在细胞中通常以染色体的形式存在。染色体是DNA和蛋白质的复杂结构,起到保护和组织DNA的作用。它们可以紧密卷曲或松散存在,调控着基因的表达和复制。

总之,DNA分子具有双螺旋结构、逆向互补性、基因编码、超螺旋结构、稳定性以及染色体组织等结构特点。这些特点使得DNA成为生物体中重要的分子,负责传递、保存和表达遗传信息。

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基因的分子结构

吴乃虎黄美娟

(中国科学院遗传发育所)(北京大学生命科学学院)

(2011年3月修订)

一.若干概念

1、5'—末端与3'—末端

5'—末端:系指具有一个自由的或加帽的 5'—磷酸基团( 5'-P)之核苷酸链的末端。

3'—末端:系指具有一个自由的或就是磷酸化的3'—羟基(3'-OH)之核苷酸链的末端。

2、上游与下游

这就是用来描述多核苷酸链或蛋白质多肽链分子中相反取向或相对位置关系的一对术语。上游(upstream)与下游(downstream)在不同的场合代表不同的含义:

(1) 基因的DNA或mRNA分子:

上游:位于5'-末端的序列叫上游序列。

下游:位于3'-末端的序列叫下游序列。

(2) 在基因的转录反应中:

上游:位于转录起点5'-方向的DNA序列叫上游。

下游:位于转录起点3'-方向的DNA序列叫下游。

(3 )蛋白质多肽链:

上游:处于N-端的氨基酸序列为上游。

下游:处于C-端的氨基酸序列为下游。

(4) 在基因工程研究中:

上游:基因的克隆、分离、转化、表达与调节等研究工作统称上游。

下游:转基因之后的细菌培养与发酵以及转基因动植物的培育、表达产物的分离纯化及鉴定等研究工作统称下游。

3、上游序列与下游序列

在基因的DNA序列中,头一个被转录的核苷酸碱基叫做转录起点,通常就是A或G,其坐

标定为+1。、

(1)上游序列

位于转录起点5'一侧的DNA叫做上游序列。其核苷酸碱基的坐标定为负。例如-1

-5,-10、、、、、、、。

(2) 下游序列

位于转录起点3'-侧的DNA叫做下游序列。其核苷酸碱基的坐标定为正。例如

+3,+5,+10、、、、、、、。

4、 5'-侧翼序列区与3'-侧翼序列区

(1) 5'-侧翼序列区(5'-flanking sequence region)

位于mRNA转录起点之前的一段长度有限的DNA序列区,叫做5'-侧翼序列区,或者泛称为启动子区。在该区存在着数种控制基因转录的信号:

a、确定mRNA起点的信号

b、决定最大转录起始速率的信号

c、对环境刺激作出反应的信号

d、对发育程序作出反应的信号

e、增强子序列区

(2) 3'-侧翼序列区(3'-flanking sequence region)

位于mRNA转录终点之后的一段长度有限的DNA序列区,叫做3'-侧翼序列区,也叫做

3'-下游序列区。在该区存在着数种控制基因转录的信号:

a、终止转录作用的信号

b、 mRNA3'-末端的加工信号

c、大多数真核基因的3'-末端还有一段poly(A)加尾信号,即多聚腺苷酸化信号

(3) 旁侧DNA(flanking DNA)

这个术语与上述所说的侧翼序列区的概念不同。指的就是与目的基因之核苷酸序列两端紧密相邻的,但就是位于基因核苷酸序列外侧的DNA序列或基因。

5.前导序列区与尾随序列区

(1) 前导序列区(leader sequence region)

指位于mRNA 5'-末端,起始密码子之前的一段长达数百个核苷酸的不转译的RNA区段,

叫做前导序列区,也叫前导序列或5'-非转译区,简称5'-UTR。它含有如下

两种元件:a、核糖体结合位点(Ribosome-binding site ,RBS)

b、转译起始信号

(2)尾随序列区(trailer sequence region)

指位于mRNA 3'-末端,终止密码子之后的一段非转译的核苷酸序列,叫做尾随序列区,也叫做尾随序列或3'-非转译区,简称3'-UTR,其长度约为100个核苷酸左右,它含有一个转录终止信号。

6. 核苷酸序列的同源性与相似性

(1) 同源性(homology)

定义:一指蛋白质的同源性—即两种或数种蛋白质多肽链之间氨基酸序列的相似性。

二指核酸的同源性—即两种或数种核酸分子之间核苷酸序列的相似性。

要点:无论何种情况,序列的同源性均就是起因于它们的编码基因之间有着共同的祖先。

显而易见,就基因的进化而言,它们之间只有"有关"或"无关"两种情况,介于二者

之间的情况就是不存在的。因此,说不同序列或不同基因之间具有"百分之几的同

源性",抑或就是说具有"很高的同源性"或"很低的同源性",都就是不科学的,没有

意义的。

什么叫同源基因 (homologous gene) 呢?

它就是指来自不同的物种,但编码着同样的蛋白质产物,具有共同的进化祖先的基

因。同源基因的核苷酸序列往往具有很高的相似性,因此可以作为DNA杂交的探针使用。

(2) 相似性(similarity)

这就是用来描述不同的核酸分子之间或不同的蛋白质多肽链之间,核苷酸序列或氨

基酸序列一致性程度的一种术语。

不同序列之间的相似性或说就是相关性的程度,就是用序列的一致性(identity)或

保守性(conservation)来衡量的。

很显然,不同序列之间的相似性程度就是不一样的,有高有低,可以用“百分比”或“高度相似性”、“低水平相似性”等带有度量性含意的语言来表述。

需要指出的就是,核苷酸序列具有高度的相似性的基因或者蛋白质,往往就是同源的。

(3)一致性(identity)

定义:“identity”有时也译作“同一性”,系指被比对的两种甚至数种的核苷酸序列

或氨基酸序列之间,在相同的位置具有同样的核苷酸单元或同样的氨基酸单元的水

平。

序列一致性的程度,通常用被比对的两种核苷酸序列或氨基酸序列,在同一位置具

有同样的核苷酸或同样的氨基酸数目占总数的百分比来表示。

(4)保守性(conservation)

在分子生物学与基因工程学中所用的保守性(conservation)或保守的(conserved)

这个词,在不同的情况下有不同的含义,基本上可分为如下三个不同的层次:

a、保守基因(conserved gene)

就是一类在不同的物种中均存在的基因。例如,在人类基因组中已发现的基因中,约有25%在植物基因组中也存在。再如人、猪等的胰岛素基因,亦就是属于保守基因。

b、保守序列(conserved sequence)

也译作一致序列或共有序列。就是指在大量相关的,但并非完全相同的核苷酸序列

中,共同存在的一段核苷酸类型与数目都极少变化的特定的序列区段。

在保守序列中,每一个位置的核苷酸都就是一系列可比较的相关序列,在相同的位

置上最经常用的代表性的核苷酸。

例如,大肠杆菌基因启动子中的-35元件(5'-TTGACA-3')与-10元件

(5'-TATAAT-3'),便就是两种典型的保守序列。在众多的大肠杆菌基因启动子中,

这两个元件的核苷酸类型与长度均极少变化。

c、保守区(conserved region)或结构域(domain)

指在不同的蛋白质多肽链分子中,共同存在的一段氨基酸类型及数目均极少变化的

特定的区域或区段。

例如,转录因子的DNA结合域之一的亮氨酸结构域便属于一种有代表性的蛋白质保

守区。

二基因的主要组成部分

真核基因与原核基因

真核基因:真核细胞核基因组DNA编码的基因,以及感染真核细胞的DNA病毒与反转录病毒基因组编码基因,统称真核基因。

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