DNA
DNA
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发现历史
简史
最早分离出DNA的弗雷德里希·米歇尔是一名瑞士医生,他在1869年,从废弃绷带里所残留的脓液中,发现一些只有显微镜可观察的物质。由于这些物质位于细胞核中,因此米歇尔称之为“核素”(nuclein)。到了1919年,菲巴斯·利文进一步辨识出组成DNA的碱基、糖类以及磷酸核苷酸单元[3],他认为DNA可能是许多核苷酸经由磷酸基团的联结,而串联在一起。不过他所提出概念中,DNA长链较短,且其中的碱基是以固定顺序重复排列。1937年,威廉·阿斯特伯里完成了第一张X光绕射图,阐明了DNA结构的规律性。
蛋白质的发现比核酸早30年,发展迅速。进入20世纪时,组成蛋白质的20种氨基酸中已有12种被发现,到1940年则全部被发现。
1902年,德国化学家费歇尔提出氨基酸之间以肽链相连接而形成蛋白质的理论,1917年他合成了由15个甘氨酸和3个亮氨酸组成的18个肽的长链。于是,有的科学家设想,很可能是蛋白质在遗传中起主要作用。如果核酸参与遗传作用,也必然是与蛋白质连在一起的核蛋白在起作用。因此,那时生物界普遍倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体。
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理化性质
DNA是大分子高分子聚合物,DNA溶液为高分子溶液,具有很高的粘度,可被甲基绿染成绿色。DNA对紫外线有吸收作用,当核酸变性时,吸光值升高;当变性核酸可复性时,吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性,即使得DNA双键间的氢键断裂,双螺旋结构解开。
20世纪初,德国科赛尔(1853--1927)和他的两个学生琼斯(1865--1935)和列文(1869--1940)的研究,弄清了核酸的基本化学结构,认为它是由许多核苷酸组成的大分子。核苷酸是由碱基、核糖和磷酸构成的。其中碱基有4种(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶),核糖有两种(核糖、脱氧核糖),因此把核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。
DNA的结构
DNA的结构DNA(脱氧核糖核酸)是构成生物体基因的重要物质。
它的结构组成和功能非常复杂,对于理解生物遗传和进化过程至关重要。
本文将介绍DNA的结构以及它在生物体内的作用。
DNA分子是由两条互补的链构成的双螺旋结构,类似于梯子的形状。
这种结构被称为DNA的“双螺旋结构”。
每条链由一系列称为核苷酸的单元组成。
核苷酸由三个基本部分组成:一个五碳糖分子(称为脱氧核糖),一个磷酸基团,以及一个氮碱基。
氮碱基有四种类型:腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。
这四种基于是DNA的信息存储的基础。
DNA的双螺旋结构是由两条互补的链通过氢键相互连接在一起。
A氮碱基会与T氮碱基形成两个氢键,而C和G氮碱基则会形成三个氢键。
这种碱基配对是稳定DNA螺旋结构的基础,它确保了两条链之间的互补性。
例如,如果一条链上有A氮碱基,那么与之配对的另一条链上必然会有T氮碱基。
DNA的结构还包括螺旋层面(包括糖和磷酸基团)以及碱基的平面。
DNA的螺旋层面是由两条链以反向方向缠绕形成的,并呈右旋形态。
这种结构使得DNA能够紧密地包裹起来,容纳巨大的数量的遗传信息。
DNA分子的长度可以长达数百万个核苷酸。
碱基平面则是垂直于螺旋层面的,它们是形成分子编码信息的关键。
DNA的结构也具有一定的空间结构。
碱基对之间的间距是固定的,从而确定了分子的宽度。
每条链上的相邻核苷酸之间的距离也是固定的。
这些固定的间隔和结构使得DNA能够在复制和转录过程中准确地进行。
DNA在生物体内具有多种功能。
最重要的功能是存储和传递遗传信息。
由于DNA的碱基配对规则以及双螺旋结构的复制方式,每一条DNA链都可以通过互补配对来复制。
这种复制过程使得生物体可以在细胞分裂过程中将遗传信息传递给下一代。
此外,DNA还能被转录成为RNA,RNA则能进一步翻译成蛋白质。
蛋白质是细胞和生物体功能的关键组成部分,它们通过为生物体提供结构、催化反应和传递信号等方式发挥作用。
DNA知识点
DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段回扣基础要点一、DNA分子的结构1.结构层次基本组成元素——等基本组成物质——磷酸、、(A、G、C、T四种)基本组成单位——四种)DNA单链——脱氧核苷酸长链DNA双链——DNA 结构,构建者和记忆窍门:可用“五、四、三、二、一”记忆,即五种元素,四种碱基对应四种脱氧核苷酸,三种物质○,两条长链,一种螺旋。
2.结构特点(1)双链。
(2)和交替连接,排列在外侧,构成,排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过连接成碱基对。
(4)A和T之间形成个氢键,C和G之间形成个氢键,故DNA分子中比例高的稳定性强。
C、H、O、N、P 脱氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平行脱氧核糖磷酸基本骨架碱基氢键二G—C 三练一练在DNA分子双螺旋结构中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。
现有四种DNA样品,根据样品中碱基的百分含量判断,最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是()A.含胸腺嘧啶32%的样品B.含腺嘌呤17%的样品C.含腺嘌呤30%的样品D.含胞嘧啶15%的样品答案:B二、DNA分子复制1.概念:以分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2.场所:主要在中,但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。
3.时间:有丝分裂和减数。
4.条件:。
5.精确复制的原因:DNA的结构提供精确模板; 原则保证了复制的准确进行。
6.过程:解旋和复制。
7.特点:复制和。
8.意义:从亲代传给子代,保持遗传信息的连续性。
亲代DNA 细胞核间期第Ⅰ次分裂前的间期模板、原料、酶、能量双螺旋碱基互补配对半保留边解旋边复制练一练下列关于DNA复制的叙述,正确的是()A.在细胞有丝分裂间期,发生DNA复制B.DNA 通过一次复制后产生四个DNA 分子C.DNA 双螺旋结构全部解链后,开始DNA 的复制D.单个脱氧核苷酸在DNA 酶的作用下连接合成新的子链解析 DNA 分子的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期,是以亲代DNA 的两条链为模板,合成两个子代DNA 分子的过程。
dna合成技术
DNA合成技术是一种人工合成DNA分子的方法。
DNA是生物体内负责存储遗传信息的分子,通过合成DNA,科学家可以在实验室中创建特定的DNA序列。
DNA合成技术通常使用化学合成方法,通过逐个添加核苷酸单元来构建DNA链。
核苷酸是DNA分子的基本组成单元,包括脱氧核糖(deoxyribose)、磷酸基团和碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)。
在DNA合成过程中,科学家首先确定所需的DNA序列,并将其输入到合成仪器中。
合成仪器会自动按照输入的序列信息,逐个添加核苷酸单元,从而逐渐构建出完整的DNA链。
合成的DNA可以具有不同长度和序列,可以是天然DNA序列的复制品,也可以是人工设计的新序列。
DNA合成技术在生物学和医学研究中具有广泛的应用。
科学家可以利用合成的DNA来研究基因功能、构建基因工程载体、合成人工基因和蛋白质等。
此外,DNA合成技术还可以应用于基因治疗、疫苗研发、药物开发等领域。
总之,DNA合成技术是一种通过化学合成方法合成DNA分子的技术,为生物学和医学研究提供了重要的工具和方法。
什么是DNA
什么是DNA1. DNA的定义及概述DNA,全称为脱氧核糖核酸,是生物遗传信息的重要载体,分子结构为双螺旋状,由无数缩合成对碱基组成,这种无穷无尽的微细量碱基顺序,构成了特定物种的秘密蓝图,以此来传达和维持基因组的稳定性。
2. DNA的组成结构及其功能DNA由两条碱基链所组成,这些单链由被称为碱基对的碱基,这些碱基对组成了“双螺旋”结构,它们可以通过氢键的形式键合在一起,形成了DNA的结构。
DNA的功能是储存和传达生命资讯,其中碱基对是这个资讯的基本单位,当碱基对移位,或者发生突变时,就会引起后代基因发生变化。
3. DNA的合成及其应用DNA合成是指以其双链结构为基础构造一条新的DNA链,该程序利用一种引物,即具有与复制的DNA的同源位点连接的非自然的链。
更具体而言,利用非自然的链沉降模板上所需的序列和正确的时间,脱氧核糖核苷酸可以以正确的顺序和方向出现,以形成所需的新链。
DNA的应用力量正在蓬勃发展,它的应用可以细分为基本的研究,诊断和治疗,分子生物学,生化工程学,食品科学,农业科学以及鉴定研究等领域。
4. DNA遗传及其遗传路径遗传研究是生物学中最重要的一系列研究之一,它主要讲述了从细胞到个体形态特征变化,再到遗传组分以及物种保护等问题。
遗传过程从原核细胞(即细菌)逐步发展到植物和动物,其核心是DNA,主要过程是DNA碱基对复制,形成mRNA、进行可编码蛋白质的转录,然后再进行翻译等,最后SNP/突变发生,从而促进了各类基因变异形成的新物种。
5. DNA的工业化利用DNA的工业化利用,是指将DNA技术引入实际生产中,将观念具体化和实现,通过科技手段提高生产率,更好的服务社会的需求。
在具体操作中,既可以应用于产品生产过程中,形成一种“DNA模式”,也可以在工厂运行管理系统中应用DNA技术,以此模拟参数,优化工厂运行效率,增强了产品质量管理能力,使厂商管理生产过程更加科学。
什么是DNA
什么是DNADNA,全称为脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid),是一种复杂的分子,存在于生物体的细胞核中。
DNA是遗传信息的基础,它决定了生物体的遗传特征和生物性能。
本文将从DNA的结构、功能和应用等方面进行论述。
一、DNA的结构DNA由四种碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)以及糖和磷酸组成。
在DNA的双链结构中,两条链通过碱基间的氢键相互连接,形成了螺旋状的双链结构。
DNA的结构使得它具有显著的稳定性和复制能力。
二、DNA的功能1. 遗传信息的储存:DNA是记录生物体遗传信息的分子,它携带了生物体的基因信息。
基因是控制蛋白质合成的指令,决定了生物个体的特征和功能。
2. 遗传信息的复制:DNA通过复制过程,保证了遗传信息的传递。
在细胞分裂过程中,DNA会通过复制,使得细胞与原细胞具有相同的遗传信息。
这也是生物体能够遗传基因给后代的重要机制。
3. 蛋白质的合成:DNA通过转录和翻译过程,进行基因表达,合成蛋白质。
这些蛋白质是构成生物体结构和调节生物体生理功能的重要分子。
三、DNA的应用1. 遗传研究:DNA的分子特性使得它成为遗传研究的重要工具。
通过对DNA的测序分析,可以揭示生物体的遗传信息,帮助人类进一步了解基因的功能和调控机制。
2. 法医学应用:DNA作为个体独特的遗传标记,被广泛应用于鉴定个体身份。
利用DNA指纹技术,可以在犯罪现场提取DNA样本,进行犯罪嫌疑人的溯源和身份确认。
3. 基因工程:DNA重组技术的发展,使得科学家可以通过改变DNA序列来创造新的基因型,从而实现对生物体性状的调节。
这在农业、药物研发等领域具有重要意义。
4. 基因治疗:通过修复或替换受损的DNA,基因治疗可以治疗一些原因是基因突变导致的遗传性疾病。
这为一些目前无法根治的疾病提供了新的治疗方法。
综上所述,DNA作为生物体遗传信息的基础,具有重要的结构和功能。
它不仅储存了生物个体的遗传信息,也通过蛋白质的合成实现了生物体的正常生理活动。
DNA.ppt
忠实性:是保证生物信息准确传递的必要条件
机制 专一性识别碱基--合成控制:碱基对、酶、引物 3’-5’外切酸活性--校对控制:
2.基因表达
概念:将储存于DNA中的遗传信息转变成RNA和蛋白质分子,通过这
些蛋白质分子的功能活动使声明体表现各种各样的生理功能 和千差万别的生物性状。
复 制
DNA
转录 逆转录
不对称末端
5’-自由的磷酸,3’-游离的羟基
生物学意义
1. 遗传信息的载体 2. 构成DNA遗传标记的结构基础
二级结构--两条DNA单链形成的双螺旋结构
双螺旋结构的特征
1. 两条单链逆向平行排列, 绕同一中心轴形成双螺旋 2. 两条单链间以氢键连接 碱基互补原则:A=T,C=G ** 稳定性与G+C含量呈正比 ** 嘌呤和嘧啶相等: A+G=C+T
外界 物理因素 紫 外 线 嘧啶间诱导形成共价键→嘧啶二聚体(TT)
嘌呤间形成异常化学键
电离辐射 机理~构成基因的化学物质电离 结果~碱基破坏、核糖分解、DNA分子断裂
化学因素 烷 化 剂
类 似 物
烷基臵换碱基的氢原子
---碱基被烷化,造成基因改变 替代正常碱基掺入DNA链中引起错配 5-溴尿嘧啶、2-氨基嘌呤
RNA
翻译
蛋白质
阶段:转录~DNA分子作为模板直接指导RNA分子的合成过程
翻译~RNA分子上的核苷酸序列信息转变成蛋白质中氨基酸
四、DNA的损伤与修复
1.DNA损伤----是指DNA双螺旋结构出现的任何改变 体内 复制错误 DNA复制错配率10-1,10-2
自发损伤 碱基脱嘌呤~A或G被切下来→导致突变 碱基脱氨基~C 脱氨成为 U→U与A配对
DNA结构和特点
DNA结构和特点DNA(脱氧核糖核酸)是构成生物体遗传信息的分子,它在细胞中起着储存、复制和传递遗传信息的重要作用。
DNA具有独特的结构和特点,下面将对其进行详细介绍。
结构特点:1.DNA是双螺旋结构:DNA分子由两条互补链组成,这两条链绕成一个螺旋形,并以螺旋轴为中心对称。
这种结构被称为双螺旋结构。
每一条链是由核苷酸单元(包括脱氧核糖、磷酸基团和碱基)连接而成的。
2.DNA呈右旋构象:DNA的双螺旋结构呈右旋构象,即从一个螺旋上看,螺旋链沿顺时针方向旋转。
3. DNA链的方向性:DNA的两条链之间存在着互补的碱基配对。
其中一条链以5'-3'方向进行扩展,称为正链(sense strand);而另一条链以3'-5'方向进行扩展,称为反链(antisense strand)。
4.DNA的碱基组成:DNA由4种碱基组成,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
这些碱基以互补配对的方式存在,即A与T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键。
这种互补配对保证了DNA的复制的准确性。
5.DNA的磷酸骨架:DNA中的磷酸基团连接着脱氧核糖,形成脱氧核糖核酸链。
这些磷酸基团赋予了DNA分子带负电的性质。
6.DNA的超螺旋结构:在细胞内,DNA存在于高度缠绕的状态,形成了超级螺旋结构。
这种超级螺旋结构对DNA的复制和转录具有重要的影响。
功能特点:1.DNA储存遗传信息:DNA是生物体内遗传信息的存储库。
通过互补配对规则,DNA能够编码蛋白质合成所需的氨基酸序列,从而确定生物体的性状和功能。
2.DNA复制:DNA能够通过复制来产生一模一样的DNA分子,从而实现遗传信息的传递。
在细胞分裂过程中,DNA双链会分开,并由DNA聚合酶进行新链的合成。
3.DNA转录:DNA的转录是指将DNA的信息转变成RNA的过程。
在细胞中,DNA通过转录酶将其中一段特定的DNA序列转录成RNA,这些RNA 可以进一步翻译成蛋白质。
DNA
DNA一.脱氧核糖核酸定义脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,缩写为DNA)又称去氧核糖核酸,是一种分子,双链结构,由脱氧核糖核苷酸(成分为:脱氧核糖、磷酸及四种含氮碱基)组成。
可组成遗传指令,引导生物发育与生命机能运作。
主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。
其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA所需。
带有遗传讯息的DNA片段称为基因,其他的DNA序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。
组成简单生命最少要265到350个基因。
1.中文名:脱氧核糖核酸2.外文名:deoxyribonucleic acid3.简称:DNA4.分子结构:双螺旋结构5.与基因的关系:基因是有效遗传的DNA片段6.复制方式:随机半保留复制7.作用:引导生物发育与生命机能运作二.理化性质DNA是一种长链聚合物,组成单位为四种脱氧核苷酸,即:腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP )、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP )、胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP )、鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP )。
而脱氧核糖(五碳糖)与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架,排列在外侧,四种碱基排列在内侧。
每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相连,这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,指导蛋白质的合成。
读取密码的过程称为转录,是以DNA双链中的一条单链为模板转录出一段称为mRNA(信使RNA)的核酸分子。
多数RNA 带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。
在细胞内,DNA能与蛋白质结合形成染色体,整组染色体则统称为染色体组。
对于人类而言,正常的人体细胞中含有46条染色体。
染色体在细胞分裂之前会先在分裂间期完成复制,细胞分裂间期又可划分为:G1期-DNA合成前期、S期-DNA合成期、G2-DNA合成后期。
对于真核生物,如动物、植物及真菌而言,染色体主要存在于细胞核内;而对于原核生物,如细菌而言,则主要存在于细胞质中的拟核内。
DNA基本简介
基本简介单体脱氧核糖核酸聚合而成的聚合体——脱氧核糖核酸链,也被称为DNA。
在繁殖过程中,父代把它们自己DNA的一部分(通常一半,即DNA双链中的一条)复制传递到子代中,从而完成性状的传播。
因此,化学物质DNA会被称为“遗传微粒”。
原核细胞的拟核是一个长DNA分子。
真核细胞核中有不止一个染色体,每条染色体上含有一个或两个DNA。
不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。
DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应。
除染色体DNA外,有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。
病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA,极其特别的病毒以蛋白质为遗传物质(朊病毒)。
DNA是一种长链聚合物,组成单位称为脱氧核苷酸,而糖类与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架。
每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接,这些碱基沿着D NA长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,是蛋白质氨基酸序列合成的依据。
读取密码的过程称为转录,是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。
多数R NA带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。
四链体DNASundpuist和Klug在模拟1种原生动物棘毛虫的端粒DNA时,人工合成了1段D NA序列,发现在一定条件下模拟的富G单链DNA可形成四链体DNA结构。
由此推测染色体端粒尾的单链之间也形成了四链体。
Kang等人分别用实验证实在晶体和溶液中,富G DNA也能够形成四链体DNA结构。
四链体DNA的基本结构单位是G-四联体,即在四联体的中心有1个由4个带负电荷的羧基氧原子围成的“口袋”通过G-四联体的堆积可以形成分子内或分子间的右手螺旋,与DNA双螺旋结构比较,G-四联体螺旋有2个显著的特点:1、它的稳定性决定于口袋内所结合的阳离子种类,已知钾离子的结合使四联体螺旋最稳定;2、它的热力学和动力学性质都很稳定。
DNA的结构和功能
DNA的结构和功能DNA(脱氧核糖核酸)是构成生命的基础,它负责存储和传递遗传信息。
本文将介绍DNA的结构和功能,并分析它对生命的重要意义。
一、DNA的结构DNA由四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞状嘧啶)、糖(脱氧核糖糖分子)和磷酸组成。
DNA分为两条互补的链,通过碱基间的氢键相互连接而形成双螺旋结构。
两条链按着互补碱基进行配对,腺嘌呤与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与鳞状嘧啶配对。
二、DNA的功能1. 存储遗传信息:DNA是生物体内存储遗传信息的载体。
每个DNA分子上都包含了生物体的全部遗传信息,决定了生物体的形态、特性以及一系列生物功能的发挥。
2. 遗传信息的传递:DNA通过复制过程将遗传信息传递给下一代。
在细胞分裂过程中,DNA会复制自身,产生两条相同的DNA分子。
每个新细胞都会继承一份完整的DNA。
这种复制过程确保了遗传信息的连续性和稳定性。
3. 编码蛋白质:DNA还可以通过转录和翻译过程编码蛋白质。
转录是指将DNA的遗传信息转写成RNA分子的过程,而翻译是指将RNA分子翻译成蛋白质的过程。
蛋白质是构成细胞的基本组成部分,也是实施生物功能的关键分子。
4. 调控基因表达:DNA的结构和化学修饰可以影响基因的表达。
通过对DNA的甲基化、组蛋白修饰等方式,细胞可以调控基因的活性和特定基因的表达水平。
这种调控机制使细胞能够在不同环境条件下适应和响应。
三、DNA对生命的重要意义1. 遗传传递:DNA的结构和功能使得遗传信息能够被准确地传递给下一代,维持物种的连续性和多样性。
2. 生命的多样性和适应性:DNA的结构和功能赋予生物多样的基因组,从而使得各个物种能够适应不同的环境和生存压力。
这种多样性和适应性是生命能够在地球上广泛分布和繁衍的基础。
3. 科学研究和应用:对DNA的结构和功能的深入研究和理解为科学家们提供了强有力的工具。
通过研究DNA,科学家们可以揭示遗传性疾病的发病机理、推动基因工程和基因治疗等相关领域的研究与发展。
DNA
脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖交替连接, 脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖交替连接, 排列在外侧构成DNA的基本骨架; DNA的基本骨架 排列在外侧构成DNA的基本骨架;
●
两条链之间: 两条链之间: 碱基与碱基之间以氢
键相连形成碱基对
●
__嘧啶 碱基对的形成规律: 嘌呤__ 碱基对的形成规律: 嘌呤__嘧啶 P 脱氧 P 核糖 脱氧 T A 核糖 P 脱氧 P 脱氧 核糖 G C 核糖 P P 脱氧 脱氧 G C 核糖 核糖 P P 脱氧 脱氧 T A 核糖 核糖 碱基互补配对原则
五碳糖
核糖 脱氧核糖
大多数生物体内的核苷酸有二大类8 大多数生物体内的核苷酸有二大类8种
核糖核苷酸
P P P P
核糖
A G C U
腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 核糖 鸟嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 核糖
核糖
核糖
胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸
核糖
4种核糖核苷酸是RNA的基本组成单位 种核糖核苷酸是RNA RNA的基本组成单位
A
2.某DNA分子中 鸟嘌呤占碱基总数的 某 分子中,鸟嘌呤占碱基总数的 分子中 鸟嘌呤占碱基总数的15%,那 那 胸腺嘧啶应占碱基总数的: 么,胸腺嘧啶应占碱基总数的 胸腺嘧啶应占碱基总数的 B A.15% B.35% C.85% D.30% 3.比较 比较DNA和RNA的分子结构 的分子结构,DNA特有的化 比较 和 的分子结构 特有的化 学成分是 A.核糖与胸腺嘧啶 核糖与胸腺嘧啶 B B.脱氧核糖与胸腺嘧啶 脱氧核糖与胸腺嘧啶 C.核糖与腺嘌呤 核糖与腺嘌呤 D.脱氧核糖与腺嘌呤 脱氧核糖与腺嘌呤
A-T T-A C-G G-C
原因: 原因:
A
DNA简介
DNA(脱氧核糖核酸)是核酸的一类,因分子中含有脱氧核糖而得名。
DNA分子极为庞大(分子量一般至少在百万以上),主要组成成分是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
DNA存在于细胞核、线粒体、叶绿体中,也可以以游离状态存在于某些细胞的细胞质中。
大多数已知噬菌体、部分动物病毒和少数植物病毒中也含有DNA。
除了RNA(核糖核酸)和噬菌体外,DNA是所有生物的遗传物质基础。
生物体亲子之间的相似性和继承性即所谓遗传信息,都贮存在DNA分子中。
1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克描述了DNA的结构:由一对多核苷酸链相互盘绕组成双螺旋。
他们因此与伦敦国家工学院的物理学家弗雷德里克·威尔金斯共享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。
丰富多彩、引人入胜的生命现象,历来是人们最为关注的课题之一。
在探索生物之谜的历史长河中,一批批生物学家为之奋斗、献身,以卓越的贡献扬起生物学“长风破浪”的航帆。
今天,当我们翻开群星璀璨的生物学史册时,不能不对J·沃森(JinWatson)、F·克里克(FrancisCrick)的杰出贡献,予以格外关注。
50年前,正是这两位科学巨匠提出了DNA 双螺旋结构模型的惊世发现,揭开了分子生物学的新篇章。
如果说十九世纪达尔文进化论在揭示生物进化发展规律、推动生物学发展方面,具有里程碑意义的话,那么,DNA双螺旋结构模型的提出,则是开启生命科学新阶段的又一座里程碑。
由此,人类开始进入改造、设计生命的征程50年前发现DNA双螺旋结构的功臣1953年2月28日中午,剑桥大学的两位年轻的科学家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森步入老鹰酒吧,宣布他们的发现:DNA是由两条核苷酸链组成的双螺旋结构。
这家著名的酒吧位于剑桥大学国王学院斜对面,酒吧的标志是一只展开翅膀的老鹰,英文名字就叫The Eagle Pub。
DNA结构和特点
DNA结构和特点DNA(脱氧核糖核酸)是构成生物体遗传物质的一种核酸。
它在细胞核中存在,并负责储存和传递基因信息。
DNA的主要特点包括双螺旋结构、碱基配对、遗传多样性和复制能力等。
下面将以1200字以上详细介绍DNA的结构和特点。
DNA的最重要特点之一是其双螺旋结构。
DNA以一种双螺旋形式存在,就像是一条有序排列的螺旋梯子。
这个结构是由两个带电的磷酸基组成的磷酸基骨架相互连接的。
这两个磷酸基骨架是以互补的碱基配对连接在一起的。
其中碱基有四种,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
在DNA的双螺旋结构中,A总是与T配对,而G总是与C配对。
这种碱基配对方式被称为互补配对。
DNA的另一个独特之处在于其遗传多样性。
通过不同的碱基配对顺序和长度,DNA能够编码多样的遗传信息。
这些信息决定了一个生物体的特征和功能。
例如,DNA可以决定一个人眼睛的颜色、头发的颜色、血型等。
这种多样性使得DNA成为生物体遗传信息的载体。
除了遗传多样性外,DNA还具有重要的特点,复制能力。
DNA能够通过复制过程传递基因信息,并确保将准确的信息传递给后代。
DNA复制过程是通过一个名为DNA聚合酶的酶催化的。
在复制过程中,DNA的两条链分离,并由聚合酶连接新的互补碱基。
这样,将一个DNA分子复制成两个完全相同的DNA分子。
这种复制能力保证了基因的传递和继承。
DNA的结构和特点不仅对人类的生物学研究非常重要,同时也对医学、农业和环境领域有着广泛的应用。
例如,通过分析DNA序列,科学家能够揭示不同生物之间的共同祖先和演化关系。
这些信息有助于我们了解生物进化的过程,并为科学家开发新的药物和疗法提供指导。
此外,DNA在法医学中也有着重要的作用。
通过分析犯罪现场的DNA样本,可以与嫌犯的DNA进行比对,并为犯罪者的识别和定罪提供依据。
同样,在亲子鉴定中,通过对父母和子女的DNA进行比对,可以确定亲子关系,并为家庭和婚姻问题提供解决方案。
dna和基因关系
dna和基因关系
DNA(脱氧核糖核酸)是一种长链分子,由四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞状细胞素)组成。
而基因是指一段DNA序列,它们携带着生物体的遗传信息。
DNA是构成基因的分子之一,而基因则是由一段或多段DNA序列组
成的。
每个基因都编码着一个特定的蛋白质或RNA分子。
这些蛋白质和RNA分子在细胞内发挥着不同的功能,如调节代谢、控制细胞生长、修复DNA等。
在一个生物体的细胞中,所有的基因都存在于染色体上。
染色体是由DNA和蛋白质组成的复杂结构。
在人类中,每个细胞核中都有46条
染色体(23对),其中包含了大约2万个基因。
除了编码蛋白质和RNA分子外,基因还可以影响其他基因的表达。
这种相互作用称为基因调控。
通过调节不同基因之间的相互作用,生物
体可以对环境变化做出适应。
总之,DNA是构成基因的分子之一,而基因则是由一段或多段DNA
序列组成的。
基因编码着生物体的遗传信息,控制着细胞的生长和代谢,并参与了许多重要的生物学过程。
生物化学名词解释——DNA
➢中心法则:DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代;通过转录和翻译,将遗传信息传递给蛋白质分子,从而决定生物体的表型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则(DNA处于生命活动的中心)。
➢反中心法则:在RNA病毒中,其遗传信息贮存在RNA分子中,遗传信息的流向是RNA通过复制,将遗传信息由亲代传递给子代,通过反转录将遗传信息传递给DNA,再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质。
➢复制:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程,使亲代DNA遗传信息准确传给子代DNA。
➢转录:以DNA某段碱基顺序(基因)为模板,合成互补的RNA分子的过程,信息从DNA传到RNA。
➢逆转录:以RNA为模板,通过逆转录酶催化合成DNA的过程,遗传信息的传递方向与转录过程相反。
➢翻译:以mRNA为模板,指导合成蛋白质的过程。
➢基因的表达:DNA分子中基因的遗传信息通过转录和翻译,合成有蛋白质的过程。
➢半保留复制(semiconservative replication):DNA复制时,每一条DNA链在新链合成中充当模板,按碱基配对方式形成两个新的DNA分子,每个分子都含有一条新链和一条旧链。
➢起点(origin,ori):复制起始部位的一段核酸序列,控制复制的起始。
➢终点(terminus):终止DNA复制的一段核酸序列。
➢复制子(replicon):基因组中能独立进行复制的单位(复制起点到终点的核酸片段)。
原核生物只有一个复制子;真核生物含多个复制子,多个起点和终点,形成多个“复制眼”或“复制泡”。
➢复制叉(replication fork):复制开始后由于DNA双链解开,在两股单链上进行复制,形成在显微镜下可看到的叉状结构。
➢DNA双链复制时,一条链是连续合成的(前导链或领头链,leading strand),另一条链是不连续合成的(后随链或滞后链,lagging strand)。
➢DNA的半不连续复制(semidiscontinuous replication):前导链的连续复制和后随链的不连续复制方式。
dna文库名词解释
dna文库名词解释
1.DNA:DNA是指脱氧核糖核酸,是存在于所有生物体细胞内的一种分子,它带有遗传信息,控制着生物的生长、发育和遗传信息的传递。
2. 基因:基因是DNA分子的一个片段,它携带着特定生物体的遗传信息,决定了这个生物体的性状和特征。
3. 碱基:碱基是DNA分子的组成部分,有四种类型:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
它们以特定的方式排列组成了基因序列。
4. 基因突变:基因突变是指DNA序列发生改变,导致基因功能的改变或失去,可能导致疾病或变异。
5. 克隆:克隆是指使用特定的技术复制DNA分子,产生相同的DNA序列的过程,可以用于研究或制药等领域。
6. PCR:PCR是聚合酶链反应的缩写,是一种常用的DNA复制技术,可以快速、准确地扩增DNA序列。
7. 基因工程:基因工程是指通过改变DNA序列,改变生物体的遗传信息,以改变其性状和特征,可以用于制药、农业等领域。
8. 基因编辑:基因编辑是指通过特定的技术对DNA序列进行定向修改,可以用于研究基因功能、治疗疾病等领域。
9. 基因组:基因组是指生物体内所有基因的总和,可以用于研究生物体的遗传信息和进化历史。
10. 人类基因组计划:人类基因组计划是一个国际联合项目,旨
在解码人类基因组并提供相关数据,以促进基因组学研究和应用。
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Rg 1 N 2 ( R R ) i cm
N i 1Ri来自RcmYanhui liu,wei mao,Chinese Physics B,2014,submitted.
所以没有凝聚的DNA的亮度比较分散且较为 均匀,凝聚后的DNA亮度大且集中
离散化理论模型
其中g是弯折刚度,
ˆi , t ˆi 1 是片段矢量 t
DNA结合的个数 离子是低价的还是高价的?
N 是离子与
构象能:
ˆi , t ˆi 1 ) N E Etotal Ei (t
i 1
荧光实验
萤火虫的发光原理是:萤火 虫有荧光素和荧光素酶,荧 光素在荧光素酶的作用下消 耗ATP从基态到激发态,激 发态的荧光素不稳定,向基 态转变,产生光子。 DNA的荧光实验类似萤火虫 的发光原理,使用DNA剪切 酶在DNA的特定序列进行剪 切,再利用其他的酶在DNA 上植入荧光蛋白,由于DNA 只有四种嘌呤,特定的序列 会在DNA中反复出现,致使 DNA上可以均匀分布荧光蛋 白,从而进行发光。
DNA的面包结构
Nicholas V .et,PNAS,2000,97
DNA凝聚的实时观测(荧光实验)
A.L.Martin.et,FEBS letters (2000),106-112
DNA凝聚的实时观测(荧光实验)
A.L.Martin.et,FEBS letters (2000),106-112
环状DNA的来源及其拓扑结构关系 环状DNA在细胞中比较少,主要存在于质粒等细 胞器中,分子量较小,且不易制得。 通常采用长链DNA进行部分剪切,然后利用DNA连 接酶将其首尾连接制得。 研究方法与线性DNA类似,环状DNA比线状DNA要 多考虑:环状DNA的拓扑结构,不仅要考虑扭转 刚度的问题,还要考虑其扭转刚度的问题 环状DNA的拓扑结构关系式: ΔLk = ΔTw +Wr 其中ΔLk是连接数差, ΔTw 是扭转数差, Wr 是环绕数
pac 1
Enew Eold
pac exp[( Enew Eold ) / kBT ]
Monte Carlo 模拟
M
旋转角也是像上面的做法一样,在
N
0 ~ 2
~
间随机选取
Metropolice判据: 构像能最小值,即E最小
Monte Carlo 模拟(by mao)
(Lk ) 可由ΔTw 和Wr分布的卷积求出
模拟程序部分截图
目前在做的工作
(Tw) Ae
ETw
ΔLk = ΔTw +Wr
归一化,与Wr的分布函数进行卷积,得出 ΔLk的分布,进而与DNA凝胶电泳实验对比, 因此就可以通过这个实验来研究单分子DNA 的机械系数,从而不用单分子操纵实验就 可以近似得到单分子操纵得出的参数
环状DNA分子的蒙特卡洛模拟
范洋涛 贵州大学2014级凝聚态物理专业
目录
• • • • • • DNA的理化性质—高分子 几种DNA模拟方法的介绍 研究DNA的意义及带来的问题 Monte carlo 模拟DNA的拓扑结构性质 DNA凝聚的定量描述 DNA拓扑结构的关系
背景
1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了美国的沃 森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果: DNA双螺旋结构的分子模型,这一成果后来被誉为20世 纪以来生物学方面最伟大的发现,标志着分子生物学的 诞生。 DNA是高分子聚合物,是一种长链聚合物,组成单位为 四种脱氧核苷酸,即腺嘌呤脱氧核苷酸(A)、胸腺嘧 啶脱氧核苷酸(T)、胞嘧啶脱氧核苷酸(C)、鸟嘌呤 脱氧核苷酸(G)。而脱氧核糖(五碳糖)与磷酸分子 借由酯键相连,组成其长链骨架,排列在外侧,四种碱 基排列在内侧。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种 相连,这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列,可组 成遗传密码,指导蛋白质的合成。碱基对以氢键的方式 相互连接。
N 1
g g Ei (tˆi , tˆi 1 ) (tˆi 1 tˆi ) 2 (2 tˆi 1 tˆi ) g (1 cos ) 2 2
Monte Carlo 模拟
M
M,N的选取是由随机数控制的
N
INT(NK∙RAND)+1
RAND在(0,1)均匀分布
Enew Eold
怎样定量描述DNA的凝聚程度?(1)
1.自相关
cos
ˆ( s ) t ˆ( s ) e t
s s lp
ˆ(s) t
ˆ(s) t
lp
Yanhui liu,wei mao,Chinese Physics B,2014,submitted.
怎样定量描述DNA的凝聚程度?(2,3)
研究DNA物理性质的意义
• 了解细胞内部DNA复制、编译、变异、转录等 细胞活动的物理机制。 • 了解其与细胞内其他物质的相互作用,例如蛋 白质,糖类,离子等 • 基因突变问题 • 优化传统生物学研究方法,对DNA进行深入的 研究,而不是停留在“表面” • 有望解决一些疾病 • ·········
高分子模拟的几种方法
• 分子动力学
1.程序复杂且力域(force filed)很难确定 2.模拟的“时间”很短 3.模拟比较真实 4.基于牛顿第二运动定律
• 布朗动力学(有代码,待研究) • 蒙特卡洛方法
1.利用计算机的高效计算功能不断反复模拟,得出统计规律 2.程序易编且比较简单 3.使用非常广泛(核反应堆、高分子等等)
环状DNA拓扑结构示意图
Lk=1
Wr=-1
ΔTw
Alexander V. Vologodskii, Circular DNA
环状DNA的构象能
1.弯折能:
2.扭转能:
ˆi , t ˆi1 ) Etotal Ei (t
i 1
N
(Tw) Ae
ETw
ΔLk = ΔTw +Wr
高分子的相关物理性质
高分子链是一种柔性链,构成高分子 的单体间存在原子间排斥力,一般 的高分子处于室温中 1.溶剂分子的无规则运动不断地从各 个方向碰撞高分子链, 2.溶剂中电荷的分布影响高分子的构 型, 3.单体之间连接可以旋转 4.高分子自身的物理和化学性质 单个高分子的构象就成了一种无规则 的线团结构