第二章第二节DNA结构解析
DNA的结构
C2
C1
G2
3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其
中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链
碱基总数的百分含量。
24%
解析一： 设DNA分子碱基总数为100.
已知：A+T=54，则G+C=46
所以，G1+C1 =G2 +C2 =23
已知：G1 =
1 2
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
2、DNA分子的结构
A AT
C CG A AT
T AA
C CG
GC G
AT A
GC
平面结构G图
立体结构图
A
T
C
G
A
T
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
2、DNA分子双螺旋的 空间结构：
（1）DNA分子是由两条反向平行 的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。
③ 特异性
每一条DNA分子都有特定的 碱基排列顺序，所以每个特定的 DNA分子中都贮存着特定的遗传 信息。这种特定的碱基排列顺序 就构成了DNA分子的特异性。
巩固练习
1.请说出图中1－11的名称
1.磷酸 2.脱氧核糖 3.鸟嘌呤 4.胞嘧啶 5.氢键 6.腺嘌呤 9.脱氧核苷酸 10.一条脱氧核苷酸 链的片段 11.碱基对
碱基互补配对原则确定另一 立?
GC
成立
条链上的碱基排列顺序？能
TA
规律一:一条链上的碱基A等于 互补链的碱基T;同理：G=C。
规律二：在DNA双链中， A=T，G=CC。 G
核酸的结构与功能
β1’
核苷酸(ribonucleotide) AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
NH2
酯键 N
N
9
O
N
N
HO P O CH 2 OHH
O
H1' 2'
H
OH OH
糖苷键
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸 (ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。
➢ 相邻两个碱基对会有重叠， 产生了疏水性的碱基堆积力 (base stacking interaction)。
➢ 碱基堆积力和互补碱基对的 氢键共同维系着DNA结构的 稳定。
碱基堆积作用力
（三）DNA双螺旋结构的多样性
Z
三种DNA构型的比较
Rosalind Franklin
Watson and Crick's 1953 Nature paper proposing a double helix structure for DNA
Structure for Deoxyribose Nucleic Acid 2 April 1953 MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS
多磷酸核苷酸
5′-磷酯键
NH 2 N
N
O
O
O
N
N
-O P O-
OP O-
OPO O-
CH 2 O
H
H
H OH
H H
脱氧腺嘌呤核苷
脱氧腺嘌呤一磷酸 (dAMP)
脱氧腺嘌呤二磷酸 (dADP)
脱氧腺嘌呤三磷酸 (dATP)
DNA的分子结构和特点
碱基互补配对原则 DNA分子的多 样性和特异性
—T —T —G —G —C —C —T —A—
碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同
DNA分子中各种碱基的数量关系
１、双链DNA分子中： A=T， G=C； 即 A+G= T+C 或 A+C=T+G， 也即是：（A+G）/（T+C） = 1
G
A
C
（3）两条链上的碱基通过氢键 T 连结起来，形成碱基对，且遵循 碱基互补配对原则。
G
C
A C A T C
T G T A G
你注意到了吗？
两条长链上的脱氧核
糖与磷酸交替排列的
顺序是稳定不变的。
G
A
C
T
碱基配对方式不变 （碱基互补配对原则）
G
C
A C A T C
T G T A G
你注意到了吗？
• 5. 有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结 构有一个腺嘌呤，则它的其他组成是（ c ） • A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 • B．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶 • C二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 • D二个磷酸、二个脱氧核糖和一个鸟嘌呤
1、每个DNA片断 中，游离的磷酸基 团有 2 个。 2、DNA的一条链上 相邻的脱氧核苷酸通 过 磷酸二酯键 连接。 3、碱基之间的配对方式有 两 种,A与T配对，G与C配对 . 4、配对的碱基之间以 氢键 相连，A与T之间形成 两 个 氢键，G与C之间形成 三 个氢键。
脱氧核糖核苷酸
腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U）
RNA和DNA的区别
分子生物学2第二章-DNA结构
第四节 DNA的物理、化学性质
DNA双股链的互补 是其结构和功能上的一个基本特征 也是DNA研究中一些实验技术的基础
一、DNA分子的变性
变性（denaturation 或融解 melting）：DNA双螺旋区 的
氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，这 一双链分离的过程叫做变性 1、条件：加热, 极端pH,有机溶剂（ 尿素、 酰胺 )，低盐浓度等
PolyT/A TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA
TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA
b、 分子组成
☆ PY/PU + PU (偏碱性介质中稳定) G＊G 、 A＊A 、
G＊A＋
☆ PY/PU + PY (偏酸性介质中稳定) 常见类型
点的A260值绘制成DNA 1.185
的熔解曲线
1.0
℃
Tm = OD增加值的中点温度(一般为8595℃) 或DNA双螺旋结构失去一半时的温度
这也是一般PCR实验技术中把变性温度定为94 ℃的原因
1、 影响 Tm值的因素 （1） 在 A, T, C, G 随机分布的情况下 ，决定于GC含量 GC%愈高 → Tm值愈大 GC%愈低 → Tm 值愈小 （2）GC%含量相同的情况下 AT形成变性核心，变性加快，Tm 值小 碱基排列对Tm值具有明显影响
* 类病毒（viroid）: 使高等植物产生疾病的传染性因子 分子结构：含246~375 个核苷酸的单链环状RNA 分 子，没有蛋白质外壳。专性活细胞内寄生。
三、 是否存在核酸以外的遗传物质 Prion (proteinaccous infections particle) 朊病毒－－－蛋白质样的感染因子
生物化学第二章笔记
⽣物化学第⼆章笔记第⼆章核酸的结构与功能核酸（uncleic acid）是以核苷酸为基本组成单位的⽣物信息⼤分⼦，携带和传递遗传信息。
脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleic acid，DNA）90%以上分布于细胞核，其余分布于核外，如线粒体，叶绿体和质粒等。
携带遗传信息，决定细胞和个体的遗传型（genotype）。
核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）分布于细胞质、细胞核和线粒体内。
参与细胞内DNA遗传信息的表达。
某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。
第⼀节核酸的化学组成及结构核酸组成⼀、核苷酸是构成氨基酸的基本组成单位分⼦组成：碱基（嘌呤碱、嘧啶碱）、戊糖（核糖、脱氧核糖）、磷酸。
碱基（base）是含氮的杂环化合物。
嘌呤N-9或嘧啶N-1与脱氧核糖C-1’通过β-N-糖苷键相连形成脱氧核苷或核苷。
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸或脱氧核苷酸。
核苷酸还存在衍⽣物，如环化核苷酸（cAMP、cGMP）是细胞信号转导中的第⼆信使。
⼆、DNA是脱氧核苷酸通过3’，5’-磷酸⼆酯键连接形成的⼤分⼦⼀个脱氧核苷酸3’的羟基与另⼀个核苷酸5’的α-磷酸基团缩合形成磷酸⼆酯键。
多个脱氧核苷酸通过磷酸⼆酯键构成了具有⽅向性的线性分⼦，称为多聚脱氧核苷酸，即DNA链。
DNA链的⽅向是5’→3’。
交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的⾻架。
三、RNA也是具有3’，5’-磷酸⼆酯键的线性⼤分⼦RNA也是多个核苷酸分⼦通过酯化反应形成的线性⼤分⼦，并且具有⽅向性；RNA的戊糖是核糖；RNA 的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。
四、核酸的⼀级结构是核苷酸的排列顺序由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。
核酸分⼦的⼤⼩常⽤碱基数⽬来表⽰。
⼩的核酸⽚段(<50bp)常被称为寡核苷酸。
⾃然界中的DNA 和RNA的长度可以⾼达⼏⼗万个碱基。
DNA和RNA之间的差别第⼆节DNA的空间结构与功能DNA的空间结构：构成DNA的所有原⼦在三维空间具有确定的相对位置关系。
DNA双螺旋结构解析
答：（1）两条。两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。
（2）基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。脱氧核糖除了和磷酸相连之 外还和内侧的碱基相连,磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于DNA分子的 外侧。 （3）DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即A和T，G和C配对。 它们位于分子的内侧。
啶（C）的量(G=C)。
【模型建构3】 DNA呈双螺旋结构
DNA双螺旋结构模型的构建历程：
DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而 成的长链，这4种核苷酸分别为A、T、C、G
威尔金斯和富兰克林提供DNA衍射图谱
沃森和克里克
DNA分子呈螺旋结构 尝试多种不同的双螺 旋和三螺旋结构模型
磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排 在螺旋内部的双链螺旋
DNA的X射线衍射图
X衍射技术是用X光 透过物质的结晶体，使 其在照片底片上衍射出 晶体图案的技术。这个 方法可以用来推测晶体 的分子排列。
沃森和克里克推算 出DNA分子呈螺旋的结 构。
资料4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得 出：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T） 的量(A=T)，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧
两链中不互补的碱基和与两链碱 基总数之比等于50%（1/2）。
磷酸
S
代表脱氧核糖
脱氧
碱GACT基
代表核4糖种碱基
代表连接各组分的化学键
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
资料2：DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链。
分子生物学：遗传物质的分子结构和性质
左旋DNA
〔一〕Z-DNA的构造特点： 糖磷骨架呈“之〞字形
〔Zigzag〕走向。 左旋。 G残基位于分子外表。 分子外形呈波形。 大沟消失，小沟窄而深。 每个螺旋有12bp。
Z-DNA B-DNA
DNA的分子量不变，二级构造中的氢键遭到破坏，DNA 的双螺旋构造局部解体，或维系DNA分子二级构造的氢 键全部被破坏，双螺旋解旋别离成DNA单链的过程叫做 DNA的变性〔Denaturation〕。
以下因素可导致DNA变性： 高温、 酸、 碱、 尿素、甲酰胺：增加碱基在水中的溶解度，从而
减弱碱基的疏水交互作用而造成。
Z－DNA存在的条件：
(1) 高盐：NaCl>2 Mol/L, MgCl2>0.7 Mol/L (2) Pu, Py相间排列： (3) 在活细胞中如果m5C,那么无需嘌呤-嘧啶相间排列，
在生理盐水的浓度下可产生Z型。 (4) 在体内多胺化合物，如精胺和亚胺及亚精胺和阳离子
一样，可和磷酸基因结合，使B-DNA转变成 Z-DNA。 (5) 某些蛋白质如Z-DNA结合蛋白带有正电荷，可使
DNA周围形成局部的高盐浓度微环境。 (6) 负超螺旋的存在
生物学意义
(1) 可能提供某些调节蛋白的识别。啮齿类动物病毒的复 制起始部位有d〔GC〕有交替顺序的存在；
(2) 在SV40的增强子中有三段8bp的Z-DNA存在。 (3) 原生动物纤毛虫，它有大、小两个核，大核有转录活
性，小核和繁殖有关。Z-DNA抗体以萤光标记后， 显示仅和大核DNA结合，而不和小核的DNA结合， 说明大核DNA有Z-DNA的存在，可能和转录有关。
第二章 染色体与DNA
2.真核生物基因组DNA
基因组：一个物种的单倍体的染色体的数目称为该物种的～。 C值 ： 一个单倍体基因组的DNA含量总是恒定的，通常称
为该物种DNA的～。 支原体104bp— 显花植物1011bp C值矛盾：基因所占基因组的比例不会超过20%，人们无法用
已知功能来解释基因组的如此之大的DNA含量，这 就叫做～。 哺乳动物：C值约109bp/5000bp~8000bp = 40万～60万 基因
2-7-c
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（1）真核生物基因组结构特点
真核基因组结构庞大 3×109bp
含有大量重复序列
非编码区较多 占整个基因组的90%以上 断裂基因（interrupted）、内含子
单顺反子
基因不连续性 （intron）、外显子（exon）
含有大量顺式作用元件
顺式作用元件：是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的 结合位点，它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转
录效率。 启动子；增强子；沉默子，也叫绝缘子。
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DNA多态性：是指DNA序列中发生变异而导 致的个体间核苷酸序列的差异。
单核苷酸多态性（SNP）
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实际：约3万～4万个
DNA总量
C值
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图2-5 各种生物细胞内DNA总量比较
（1）真核细胞DNA序列大致可分为3类：
① 不重复序列/单一序列 ② 中度重复序列 ③ 高度重复序列
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①不重复序列/单一序列
◆不重复序列，在单倍体基因组中只出现一次或数次，又称低度重复顺序 。
第2节 DNA分子的结构
第2节DNA分子的结构1．体验DNA分子双螺旋结构模型的制作过程，学会制作DNA分子的模型。
2．掌握DNA分子的结构特点并会进行相应的碱基计算。
(重、难点)知识点一DNA分子的结构[学生用书P45]阅读教材P47～P491．DNA双螺旋结构模型的构建2．DNA分子的结构(1)写出下图中各部分的名称①胸腺嘧啶(T)；②脱氧核糖；③磷酸；④碱基对；⑤腺嘌呤(A)；⑥鸟嘌呤(G)；⑦胞嘧啶。
(2)双螺旋结构的特点①DNA分子是由两条链构成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA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；碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
碱基配对的规律是：A与T配对，G与C配对。
碱基之间这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
1．解读DNA结构模型的三个关键(1)数量关系⎩⎪⎨⎪⎧每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个；A—T碱基对之间有两个氢键，G—C碱基对之间有三个氢键；脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数(2)位置关系⎩⎪⎨⎪⎧单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接；互补链中相邻碱基通过氢键相连(3)化学键⎩⎪⎨⎪⎧氢键：连接互补链中相邻碱基；磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸2．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构3．DNA分子的特性(1)稳定性：①DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；②两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：不同DNA分子中脱氧核苷酸的数量不同，排列顺序多种多样。
n个碱基对构成的DNA分子中，排列顺序有4n种。
(3)特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
1．(2020·枣庄滕州高二期末)下列关于DNA分子结构的说法，不正确的是()A．在一个DNA分子中总是含有两个游离的磷酸基团B．DNA分子的基本骨架由“…—磷酸—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—…”构成C．一个DNA分子的两条单链能结合在一起与氢键的作用密切相关D．DNA分子中G与C所占比例越大，结构越稳定解析：选A。
DNA的结构ppt课件
成
基本骨架；碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过 氢键连接成碱基对，并且碱基配
对具有一定的规律。A与T配对，G与C配对。碱基之间的
这种配一一对应的关系叫做
。
碱基互补配对原则
任务三：DNA分子的特性
思考：DNA作为主要的遗传物质，具有哪些特性？
T
A
A
T
A
T
C
G
C
G
G
C
A
T
A
T
A
T
G
C
G
C
G
C
T
A
T
A
DNA在细胞中始终处于水环境中。
假说一
假说二
பைடு நூலகம்
假说三
假说四
模型建构三：建构脱氧核酸
资料四： 富兰克林发现：碱基疏水，磷酸亲水，DNA在细胞中始终处于水环境中。
假说二
假说三
模型建构三：建构脱氧核酸
资料五：①嘌呤和嘧啶的分子结构图如下，嘌呤的长度较长，嘧啶 的长度较短，但DNA具有稳定的直径，两条链之间恒定在2nm。
谢谢
5´
G
T A
C
3´
5´
DNA平面结构
DNA立体结构
归纳总结DNA的结构特点
活动四：小组合作，构建DNA的结构模型，并归纳总结DNA的结构特点
任务二：DNA的结构特点
① DNA是由两条 脱氧核苷酸链 构成， 这两条链按 式盘旋成 双螺旋结构 。
反向平行
方
②DNA中的 脱氧核糖和磷酸交替排连接排列在外侧，构
3´
H ②
P
o
5´
T
非常稳定，在25℃，pH7.0的水溶液中，
2020——2021学年高一下学期新教材苏教生物必修2第2章第2节第1课时 DNA分子的结构
第二节DNA分子的结构和复制第1课时DNA分子的结构课标内容要求核心素养对接1．概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码遗传信息。
2．DNA中碱基的排列顺序编码遗传信息。
1．生命观念：说明DNA双螺旋结构模型的特点。
2．科学思维：思考在DNA分子中碱基的比例和数量之间的规律，总结有关碱基计算的方法和规律。
3．科学探究：动手制作模型，培养观察能力、空间想象能力、分析和理解能力。
一、沃森和克里克解开了DNA分子结构之谜1．20世纪30年代后期，瑞典科学家证明了DNA分子是不对称的。
2．20世纪40年代后期，科学家又用电子显微镜观察，并通过计算得出DNA 分子的直径约为2 nm。
3．1951年，奥地利科学家查哥夫(E.Chargaff,1905—2002)在定量分析几种生物DNA分子的碱基组成后，发现DNA分子中腺嘌呤(A)的量总与胸腺嘧啶(T)的量相当，鸟嘌呤(G)的量总与胞嘧啶(C)的量相当。
4．1952年，英国科学家富兰克林获得了一张DNA分子X射线衍射图片(图2－2－1)。
她通过解析，推断DNA分子可能由两条链组成。
5．1953年，两位年轻科学家沃森和克里克，提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
二、DNA分子的双螺旋结构模型1．平面结构2．立体结构(1)DNA分子的立体结构由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在双螺旋结构的外侧，构成DNA分子的基本骨架；(3)DNA分子两条链上的碱基，通过氢键连接成碱基对，排列在双螺旋结构的内侧。
(4)DNA分子中碱基配对有一定的规律：A与T配对，G与C配对。
碱基之间的这种一一对应关系，称为碱基互补配对原则(the principle of complementary base pairing)。
(5)在碱基对中，A和T之间形成两个氢键，G和C之间形成三个氢键(图2－2－4)。
第二章 基因组DNA和染色体
倍。
最简单的多细胞生物线虫其基因组有8×107bp，大 约是酵母的4倍，而进化到昆虫，基因组必须大于 8×108 bp，进化到哺乳动物更要具有大于2×109bp 的基因组。DNA的含量与有机体之间存在这样的关 系并不难理解，随着有机体变的复杂，他们需要更多 的核DNA。
a a a a a cut a a a a a
aa
a
denaturation
aa
a renaturation
a
aa a
a
DNA with unique sequence. Its complexity is high.
b c d e cut
f
Note that the size of the
g
genome by itself does not h
简单序列DNA又叫卫星DNA（satellite DNA），当用密度梯 度离心法分离基因组DNA时，含有简单序列DNA的片断就会 形成卫星带（satellite band)。例如，将人的基因组DNA截断 成50～100 Kb的片段，就会形成一个主带（浮力密度为1.701 gcm-3）和三个卫星带（1.687, 1.693以及1.697 gcm-3）
Main Components in Eukaryotic Genomes
1、快速复性组分
在复性动力学实验中，大约10－15％的哺乳动物DNA快速 复性组分，其Cot½ 值小于0.01。快速复性组分代表着简单序 列DNA。简单序列DNA是由重复序列（repetitive sequence）构成的，所谓重复DNA是指在DNA分子或整个 基因组中出现两次以上的一段DNA序列。构成简单序列DNA 的重复序列一般由一些完全相同或相似的短寡聚核苷酸序列 串连在一起形成的，长度可能有几百Kb，因此又称串连重复 DNA(tandem repeats)。一个基因组可能含有几种不同类 型的简单序列DNA，各含有一个不同的重复单位。
第二章 第二节 DNA结构与功能
5’ 磷酸-脱氧核糖骨架 3.54 nm
碱基对
5’ 2.37 nm
互补碱基对
DNA的两条多聚脱氧核苷酸链之间形成了互补碱基对。 一条链的腺嘌呤与另一条链的胸腺嘧啶形成了两个氢键；一条链 的鸟嘌呤与另一条链的胞嘧啶形成了三个氢键。 碱基对平面与螺旋轴近乎垂直，脱氧核糖平面垂直于碱基平面。 每一个螺旋有10.5个碱基对，每两个相邻的碱基对之间的相对旋 转角度为36° 。
互补碱基对
鸟嘌呤:胞嘧啶碱基对
腺嘌呤:胸腺嘧啶碱基对
双螺旋结构的沟槽
多聚脱氧核苷酸链的脱氧核糖和磷酸基团构成了亲水性骨架。 亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水性的碱基对包埋在双 螺旋结构的内部。 DNA双螺旋结构的表面形成了一个大沟和一个小沟。
亲水性骨架和疏水性碱基对
碱基
5’
磷酸-脱氧核糖骨架
第二节
DNA的空间结构和功能
DNA的空间结构（spatial structure）：构成DNA的所有
原子在三维空间的相对位置
DNA的空间结构：二级结构、高级结构
氢键、离子作用力、疏水作用力和空间位阻效应共同作用的
结果。
一、DNA的二级结构是双螺旋结构 （一）DNA双链螺旋结构的实验基础
DNA的四链结构
人染色体的3-端是被称为端粒的单链。
该单链富含G和T的重复序列，如(TTAGGG)n 。
自身可以回折形成的四链结构。
作用: 稳定端粒的单链结构
DNA的四链结构
四个鸟嘌呤通过八对Hoogsteen氢键形成一个四联体平面。
富含鸟嘌呤的片段折叠后形成了多个四联体平面，彼此堆叠
高中生物 第二节 DNA的分子结构知识梳理 中图版
第二节DNA的分子结构知识梳理1.DNA的基本组成单位（1）DNA 分子是一种高分子化合物，其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，共有四种。
它是由一分子的脱氧核糖、一分子的含氮碱基〔共有四种，分别是：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）〕和一分子的磷酸结合而成。
（2）DNA的基本组成单位有四种，分别是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸。
2.DNA双螺旋结构（1）科学家沃森和克里克于1953年4月25日提出了DNA的双螺旋结构模型。
（2）DNA分子含有两条脱氧核糖核苷酸长链，两条链按照反向平行方式盘绕成双螺旋，螺旋直径为2.0 nm，螺距为3.4 nm，每个螺距有10对碱基，两个相邻碱基对平面的垂直距离为034 nm。
（3）双螺旋结构的外侧是由脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交互连接而成的长链，构成DNA分子的骨架；碱基对位于双螺旋结构内侧，其之间通过氢键相连。
（4）碱基配对有一定的规律：腺嘌呤只与胸腺嘧啶配对，而鸟嘌呤只与胞嘧啶配对，这种规律称为碱基互补配对原则。
这就是DNA分子结构的特点。
（5）通常情况下，DNA分子呈现右手双螺旋结构，这对DNA分子稳定性起到重要作用；DNA分子中的碱基顺序编码、储存着遗传信息。
（6）碱基对的排列方法在理论上几乎是无限的，如一个DNA分子有n个碱基对，则可能出现的组合为4n，这体现出了DNA分子作为遗传物质的多样性；而碱基对的特定排列顺序，又构成了DNA分子的特异性。
知识导学1.学习这一部分知识，重点在掌握DNA组成的基本单位和结构。
（1）DNA分子属于大分子化合物（相对分子质量为100万至数千万），它们是由一个个脱氧核苷酸连接起来的长链大分子构成的。
脱氧核苷酸是其基本结构单位。
（2）每个基本单位（即每个脱氧核苷酸）又是由三个“一分子”组成。
即一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基。
（3）DNA分子具有多样性、特异性和稳定性。
幼儿园生物基础教学：DNA结构解析 幼儿园生命的密码
幼儿园生物基础教学：DNA结构解析DNA（脱氧核糖核酸）是构成生命的基本质料，它携带着生物的遗传信息，是生物体内最重要的一种生物分子。
DNA的结构如何？什么是DNA的结构？DNA是如何发现的？DNA又是如何复制的？下面我们将依次解析这些问题。
一、DNA的结构1. DNA的组成DNA是由四种碱基（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C）组成的长链状分子。
这些碱基按不同的顺序排列，构成了DNA的遗传信息。
2. DNA的双螺旋结构DNA分子以双螺旋的形式存在，两条DNA链以氢键连接在一起，形成了一个螺旋结构。
3. DNA的功能DNA经过基因的转录、翻译，编码出对应的蛋白质，从而控制了生物的生长、发育和功能。
可以说，DNA是生命的密码。
二、DNA的发现1. DNA的发现者DNA是由一位美国科学家詹姆斯·沃森和一位英国科学家弗朗西斯·克里克在1953年揭示了它的结构。
他们因此成为了诺贝尔奖得主，而这项发现也是当代最重要的科学发现之一。
2. DNA的发现过程詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克以及玫瑰·富兰克琳一起研究了X射线晶体衍射照片，他们从中推断出了DNA的双螺旋结构。
三、DNA的复制1. DNA的复制过程DNA的复制是生物细胞分裂过程中的一个重要环节。
在细胞分裂的时候，DNA会进行自我复制，每一条DNA链都会在分裂过程中形成一条新的DNA链，从而保证了遗传信息的传递。
2. DNA复制的意义DNA复制的过程非常精密、准确，它保证了生物在细胞分裂的时候能够准确地传递遗传信息，从而避免了突变和遗传缺陷。
通过以上对DNA结构、发现、复制的解析，我们不难看出，DNA是构成生物体的基础，而对DNA的深入理解也对生命科学的发展起着重要的推动作用。
在幼儿园生物基础教学中，适当引导幼儿了解DNA的基本知识，可以激发幼儿对生命科学的兴趣，为他们未来的学习打下坚实的基础。
四、DNA在生物进化中的作用1. DNA的可变性DNA分子中的碱基序列会因为突变而发生改变，这种可变性使得生物在进化过程中能够适应环境的变化。
DNA分子的结构详解ppt课件
的
结
构
模
式
图
双螺旋解开 放大
13
DNA平面结构
A
C A A C T G T T G
G
A
C
T
G
C
14
① 由2条链按反向平行 方式盘绕成双螺旋结构；
15
DNA平面结构
A T
C
A A C G A G
G
T T G C T C
② 外侧：
磷酸、脱氧核糖交替 连接—— 构成基本 骨架 （“扶Fra bibliotek”）16
DNA平面结构
A C A A C G T G
③ 内侧:
碱基 （“梯级”）
2条链上的碱基通 氢键 连接成碱基对 过______
A与T配对； G与C配对 ※碱基互补配对原则
T
T G C T C
？
A？ = T ; G ？ = C
碱基对
17
A
G
3、DNA分子的特性
①DNA分子具稳定性
（两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序 和两条链之间的碱基互补配对的方式稳定不变）
DNA的结构？
1
第二节 DNA分子的结构
仁化一中 郭锦洪
2
学习目标
• （1）知识技能：1、DNA分子的结构 • 2、DNA分子结构的特点 • （2）过程与方法：培养学生抽象思维的能 力，学会整合旧知识，构建新知识。 • （3）情感、态度、价值观：认识到学习知 识是为了更好地应用知识。 • 三、学习重点：DNA分子的结构特点 • 四、学习难点：DNA分子的结构。
１、DNA的化学组成
复习提问
DNA的基本组成元素是 C 、H、 O 、N 、P ； DNA全称是 脱氧核糖核酸 ； 组成DNA的基本单位是 脱氧核苷酸 。
第二节 DNA的结构Structure of DNA
碱基互补是其复制、转录表达遗传信息的基础。 碱基互补是其复制、转录表达遗传信息的基础。
维持DNA DNA双螺旋的力 2 维持DNA双螺旋的力
1 ）氢键 • GC之间有三条氢键， GC之间有三条氢键， 之间有三条氢键 AT之间有两条氢键， AT之间有两条氢键， 之间有两条氢键 这是DNA DNA双螺旋结构的 这是DNA双螺旋结构的 重要特征之一，DNA的 重要特征之一，DNA的 许多物理性质如变性 变性、 许多物理性质如变性、 复性以及Tm Tm值 复性以及Tm值等都与 此有关。 此有关。
盐种类
大沟
小沟
A
2.3
2.8
11
0.26
20
33
75%
Na+、K+、 Cs+
窄，深
宽，深
B
2.0
3.4
10.4
0.34
0
36
92%
Na+低盐
宽，中 等深
窄，中 等深
Z
1.8
4.6
12
0.38
9
-30
43%
Na+、Mg2+ 高盐
平浅
窄，深
A
B
Z
B-form helical sense bp/turn 大沟 小沟 sequence righthand 10 宽，深 窄，深 基因组 DNA
双螺旋表面上出现的螺旋槽（ ），宽的沟称 绕DNA双螺旋表面上出现的螺旋槽（沟），宽的沟称 双螺旋表面上出现的螺旋槽 为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都、 为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都、是由于碱基对堆 积和糖-磷酸骨架扭转造成的 磷酸骨架扭转造成的。 积和糖 磷酸骨架扭转造成的。
第二节DNA的一级结构与功能
第⼆节DNA的⼀级结构与功能（⼀）DNA的⼀级结构核酸是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸（polynucleotide），DNA的⼀级结构即是指四种核苷酸（dAMP、dCMP、dGMP、dTMP）按照⼀定的排列顺序，通过磷酸⼆酯键连接形成的多核苷酸，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故⼜可称为碱基顺序。
核苷酸之间的连接⽅式是：⼀个核苷酸的5′位磷酸与下⼀位核苷酸的3′-OH形成3′，5′磷酸⼆酯键，构成不分⽀的线性⼤分⼦，其中磷酸基和戊糖基构成DNA链的⾻架，可变部分是碱基排列顺序。
核酸是有⽅向性的分⼦，即核苷酸的戊糖基的5′位不再与其它核苷酸相连的5′末端，以及核苷酸的戊糖基3′位不再连有其它核苷酸的3′末端，两个末端并不相同，⽣物学特性也有差异。
寡核苷酸（oligonucleotide）是指⼆⾄⼗个甚⾄更多个核苷酸残基以磷酸⼆酯键连接⽽成的线性多核苷酸⽚段。
⽬前多由仪器⾃动合成⽽⽤作DNA合成的引物（Primer）、基因探针（probe）等，在现代分⼦⽣物学研究中具有⼴泛的⽤途。
表⽰⼀个核酸分⼦结构的⽅法由繁⾄简有许多种。
由于核酸分⼦结构除了两端和碱基排列顺序不同外，其它的均相同。
因此，在核酸分⼦结构的简式表⽰⽅法中，仅须注明⼀个核酸分⼦的哪⼀端是5′末端，哪⼀端是3′末端，末端有⽆磷酸基，以及核酸分⼦中的碱基顺序即可。
如未特别注明5′和3′末端，⼀般约定，碱基序列的书写是由左向右书写，左侧是5′末端，右侧为3′末端。
（⼆）基因组DNA⾃然界绝⼤多数⽣物体的遗传信息贮存在DNA的核苷酸排列顺序中。
DNA是巨⼤的⽣物⾼分⼦，⼀般将细胞内遗传信息的携带者棗染⾊体所包含的DNA总体称为基因组（genome）。
同⼀物种的基因组DNA含量总是恒定的，不同物种间基因组⼤⼩和复杂程度则差异极⼤，⼀般讲，进化程度越⾼的⽣物体其基因组构成越⼤、越复杂，见（表15-2）。
表15-2 某些有代表性的⽣物体内DNA⼤⼩DNA分⼦中不同排列顺序的DNA区段构成特定的功能单位，即基因（gene）。
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A
B
Z
Base Inclination Handedness
类型：判断题
B型双螺旋是DNA的普遍构型，而Z型则 被确定为仅存在于某些低等真核细胞中。 错
三、DNA 的 三 级 结 构
04复旦生化 超螺旋
DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特 定空间结构。 超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式， 可分为正超螺旋和负超螺旋两大类。
拓扑异构酶
拓扑异构酶
溴乙锭
溴乙锭
负 Superhelix
OC, L, DNA
正 Superhelix
实例1：线状DNA形成的超螺旋
实例2：环状DNA形成的超螺旋
噬菌体T2结构
DNA
动物病毒切面模式图
被膜（脂蛋白、 碳水化合物）
突起（糖蛋白）
衣壳（蛋白质） 核酸（DNA或RNA）
•碱基平面垂直于螺旋轴。
3.结构参数
螺旋直径2nm 螺距3.4nm（任一条链绕 轴一周所升降的距离） 螺旋周期包含10对碱基
相邻碱基对平面间距为0.34nm
螺旋转角是36度
Twist 36°
3、在以下片段中，（ D）能与核酸片段 pACAGA互补。 A、pACAGA B、pAGACA C、Ptgtct D、pTCTGT E、Pugucu
练习5
下列关于核酸结构的叙述，错误的是 A．双螺旋表面有一条大沟和一条小沟 B．双螺旋结构中上下碱基之间存在碱基堆积力 C．碱基位于双螺旋内侧，碱基对形成一种近似平 面的环形结构 D．与DNA相比，RNA种类繁多，分子量相对较大 E．RNA可形成局部双螺旋结构 答案D
练习6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DNA双螺旋结构中的碱基对不包括： A．A-T B．C-G C. G-C D. T-A E. U-A 答案E
叙述DNA双螺旋结构的特点
3、B-DNA双螺旋结构每圈包含 （10 ） 个碱基对，其高度为（ 3.4） nm.
(二）DNA双螺旋结构的特点
1. 主链
•两条反向平行的多聚核苷 酸链沿一个假设的中心轴 右旋相互盘绕而形成。
2. 碱基对
•磷酸和脱氧核糖单位作为 不变的骨架组成位于外侧，
•作为可变成分的碱基位于 内侧， •链间碱基按A—T，G—C 配对，
2、 Wilkins及其同事Franklin等用X射线衍射方法获得 的DNA结构资料。
第一张DNA晶体X射线衍射照片拍摄者
罗莎琳德· 富兰克林 （1921－1958）
和
Watson Crick
的 著 名 论 文 全 文
练习2：
下列关于DNA碱基组成的叙述．正确的是： A．A与C的含量相等 B．A+T＝G+C C．生物体DNA的碱基组成随着年龄的变 化而改变 D．不同生物来源的DNA碱基组成不同 E．同一生物，不同组织的DNA碱基组成 不同 答案：D
（一）DNA双螺旋结构的主要依据
1、 Chatgaff对不同来源的DNA进行了碱基定 量分析, 发现碱基组成的一些共同规律。 ① [A]=[T]和[C]=[G]；所以[A]+[G]= [T] +[C] ②不同物种组织DNA的A+T/G+C比值的不同, 但 同种生物的不同组织DNA碱基组成相同。
不对称比率（dissymmetry ratio）： 不同生物的碱基组成有很大的差异，这可 用不对称比率（A+T）/（G+C）表示。
21. 维持DNA双螺旋结构的作用力主要 有三种：一是互补碱基对之间的氢键 （57），二是（堆积力58），三是磷酸 残基上的负电荷与介质中的阳离子之间 形成的（离子键59） （59）离子键
（三）DNA双螺旋的多态性
10. Z-DNA 是右手螺旋。（ 错
）
主要类型：
1、右手双螺旋： ① B-DNA ：相对湿度为 92 ％所得到的 DNA钠盐纤维 最常见的构象，生物体内天然状态DNA 几乎都以B-DNA存在 生理条件下最稳定的结构
4.大沟和小沟 在双螺旋结构上有两个 螺行凹沟 一条较深，称为大沟； 一条较浅，称为小沟。
Minor Groove Major Groove
练习4：
大肠杆菌染色体的分子量大约是2.5x 1000000000Da，核苷酸的平均分子量是 330Da。邻近核苷酸对之间的距离是 0.34nm；双螺旋每一转的高度(即螺距) 是3.4nm， (1) 该分子有多长 (2) 该DNA 有多少转? 答案: (1)2.5x 1000000000/330/2/0.34 (2) 2.5x 1000000000/330/2/0.34/3.4
3’ 5’
（三）DNA一级结构的表示法
线条式
5´
ACTGCATAGCTCGA 3´
字母式
练习1：
DNA的一级结构实质上就是（ A ）： A．DNA分子中的碱基排列顺序 B．DNA分子中的碱基配对关系 C．DNA分子中的各碱基所占的比例 D．DNA分于的双螺旋结构 E．DNA分子中的碱基种类
练习3：
对一双链DNA而言，若一条链中（A+G）/（T+C） = 0.7，则： （1）互补链中（A+G）/（T+C）= 10:7 （2）在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）= 1 若一条链中（A+ T）/（G +C）= 0.7，则 （1）互补链中（A+ T）/（G +C）= 0.7 （2）在整个DNA分子中（A+ T）/（G +C）= 0.7
写出下列重要生物化学发现的科学家的 名字 The Double Helix of DNA(1953) 答案：Watson Crick
二、DNA的二级结构
右手 B- DNA Double helix Model
* 1953.提出
Francis Crick和James Watson
英汉互译 8、DNA双螺旋结构模型 Double Helix Model of DNA Structure
第二节 DNA的结构
一、DNA 的 一 级 结 构(DNA sequence) （一）概念：
DNA 的一级结构是指 DNA 分子中核苷酸 的排列顺序，简称DNA顺序（或序列） 由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故 可称为碱基顺序。
（二）一级结构特点
1、 多聚核苷酸链 主链是核糖和磷酸 侧链为碱基 由3’,5’磷酸二酯键连接 2、 链的方向：5’→3’
正超螺旋（positive supercoiled ）
B-DNA 紧缠overwinding (右旋)
导 致 左 手 超 螺 旋
负超螺旋（Negative Supercoiled ）
B-DNA 松缠unwinding (左旋)
导 致 右 手 超 螺 旋
双螺旋DNA的松开导致形成负超螺旋， 而双螺旋DNA的拧紧则导致形成正超螺 旋，它们在特殊情况下可相互转变。
② A-DNA ：相对湿度为 75 ％所得到的 DNA钠盐纤维
如： 脱水条件下DNA双螺旋 生理条件下的RNA双螺旋 DNA-RNA杂合双螺旋
2、左手双螺旋： Z-DNA 左手双螺旋，在主链中各个磷 酸根呈锯齿状排列，有如“Z” 字形一样，因此叫它Z构象 （ 英 文 字 Zigzag 的 第 一 个 字 母）。
练习7： 下列关于DNA双螺旋模型的叙述，错误的是 A．是DNA的二级结构 B．双股链相互平行、走向相反 C．碱基位于双螺旋外侧 D．磷酸与脱氧核糖组成了双螺旋的骨架 答案C
答案B
10、Watson-Crick提出的B-DNA双螺 旋结构的螺距为___3.4nm_，相邻两个 核苷酸之间的夹角为__36度__。