DNA分子的结构及其特点.pdf
DNA分子的结构逐字稿
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通过上一节课的学习，你能用一句话概括你对DNA的认识吗？哎，很好，DNA是主要的遗传物质，DNA是遗传物质，DNA分子必然携带者大量的遗传信息，那DNA分子是如何携带遗传信息的？DNA 分子的遗传功能是如何实现的？要回答这些问题，首先要弄清DNA分子的结构。
1.平面结构模型建构模型建构1：脱氧核苷酸在必修一我们就已经知道了DNA分子的组成单位----哎，是脱氧核苷酸，同学们，你能构建出脱氧核苷酸的结构模型吗？下面给大家1min的时间，尝试用我课前给大家分发的材料，试着构建脱氧核苷酸模型（做的快的可以多构建几个）。
我们请4个同学来展示一下：4个同学都是用圆片代表磷酸，五边形代表脱氧核糖，长方形代表碱基，三者之间通过化学键相连。
他们分别建构的是哪种脱氧核苷酸呢？----分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸。
看来同学们对必修一的内容掌握的还是很扎实的。
过渡：一个个脱氧核苷酸是怎样连成长链的呢？模型建构2：脱氧核苷酸链请大家回忆必修一的内容，尝试回答这个问题？你来说，恩，他说相邻的核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖形成新的化学键，这样磷酸和脱氧核糖交替连接，从而形成长链。
“交替连接”这个词特别赞，看来是课前进行了预习，希望同学们都能养成提前预习的好习惯。
好，既然我们知道了脱氧核苷酸是如何连接成长链的，那下面就请同学们，两人一组，利用刚才完成的脱氧核苷酸模型，尝试构建脱氧核苷酸链。
我看大家都顺利构建出了脱氧核苷酸链。
过渡：但是，我们知道脱氧核苷酸单链是无法稳定存在的，那么由这样的长链组成的DNA分子要具有怎样的结构才能稳定存在并且遗传给后代呢？请大家仔细阅读教材第48页的内容，跟随沃森和克里克等众多科学家的探究历程，来合作构建DNA的双链平面结构模型。
模型建构3：DNA的双链刚才在巡视的过程中，我发现同学们建构的模型有两种，下面我们请分别请这两种观点的同学代表上台来展示并讲解他们制作的模型。
DNA分子的结构及其特点
DNA分子的结构及其特点DNA分子是细胞内一种重要的生物大分子，也是生物体遗传信息的载体。
DNA的完整结构由磷酸、脱氧核糖和4种碱基组成，其中包括腺嘌呤（A）、胞嘧啶（T）、鸟嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。
DNA分子基本上呈一个螺旋状的双链结构，形成一个轴对称的双螺旋结构，并与RNA有很大不同。
DNA分子的特点之一是双螺旋结构，也就是双链。
这种双链由两条互补的链构成，互相交缠在一起。
每条链上都包含了相同的信息，通过碱基的氢键连接在一起。
DNA分子的另一个重要特点是其信息容量极大，可以存储大量的遗传信息。
每个细胞核内的DNA含有动植物个体的遗传信息，这一特点使得DNA成为传递遗传信息的理想分子。
另一个DNA分子的特点是其稳定性较高。
DNA分子中的磷酸链和碱基链之间的关系非常稳定，这使得DNA在传递过程中不易受到损害。
在细胞分裂、复制和修复过程中，DNA的稳定性保证了遗传信息的准确传递，并且减少了突变的可能性。
此外，DNA具有较高的复制准确性和可靠性。
在细胞分裂过程中，DNA会通过复制过程得到精确地复制，确保每个子细胞都获得了相同的遗传信息。
这种高度的复制准确性是维持生物体稳定遗传特征的基础，也是DNA分子重要的特点之一。
总的来说，DNA分子的结构及其特点使得它在生物体内发挥着重要的作用。
作为遗传信息的携带者，DNA通过稳定性、双链结构、信息容量和复制准确性等特点，确保了生物体的遗传信息的传递和稳定性，为生物体的生长发育和遗传变异提供了坚实的基础。
DNA的研究也将有助于我们更好地理解生命的奥秘，推动生物科学领域的发展和进步。
DNA的结构和功能
DNA的结构DNA（脱氧核糖核酸）是生物体内负责遗传信息传递的重要分子。
它具有特殊的结构，由双螺旋、碱基对和磷酸骨架组成。
双螺旋结构DNA的双螺旋结构是由两条互相缠绕的螺旋状链构成的。
这两条链以螺旋轴为中心相互螺旋缠绕，形成了一个类似于扭转的梯子结构。
这种结构使得DNA能够紧密地储存和保护遗传信息。
碱基对DNA的两条链通过碱基对相互连接。
碱基是DNA的基本组成单元，包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种。
这四种碱基之间有特定的配对规则：腺嘌呤与胸腺嘧啶之间形成两个氢键，鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成三个氢键。
这种碱基的配对方式保证了DNA的稳定性和准确性。
磷酸骨架DNA的两条链由磷酸骨架连接在一起。
磷酸骨架是由磷酸基团和糖分子（脱氧核糖）交替组成的。
糖分子通过磷酸基团连接在一起，形成了链状结构。
这种磷酸骨架不仅赋予DNA稳定的结构，还参与了DNA的复制和转录过程。
DNA的结构对其功能起着重要的作用。
双螺旋结构使得DNA能够紧密地存储和传递遗传信息；碱基对的配对规则保证了DNA的准确复制和遗传的稳定性；磷酸骨架提供了DNA的结构支持和功能参与。
DNA的结构及其功能的研究对于理解生命的遗传机制、开展基因工程和生物技术等领域具有重要意义。
DNA的功能DNA（脱氧核糖核酸）是生物体内负责遗传信息传递的分子，具有多种重要功能，包括遗传信息传递、蛋白质合成和基因调控。
遗传信息传递DNA承载着生物体的遗传信息。
遗传信息是由DNA中特定的碱基序列编码而成的。
通过遗传信息传递，父代将其遗传信息传递给后代，决定了后代的遗传特征。
这种遗传信息的传递是通过DNA复制和细胞分裂过程实现的。
蛋白质合成DNA编码了生物体合成蛋白质所需的信息。
蛋白质是构成细胞和组织的基本组成部分，也是生物体内许多生物化学反应的催化剂。
蛋白质的合成过程称为蛋白质合成或翻译。
在这个过程中，DNA的遗传信息被转录成RNA（核糖核酸），然后通过翻译作用将RNA翻译成具体的氨基酸序列，最终合成特定的蛋白质。
分子生物学——精选推荐
分子标志物：指可以反映机体生理、病理状态的核酸、蛋白质（多肽）、代谢产物等生物分子。
DNA结构：DNA的二级结构是双螺旋结构：DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘。
螺旋直径为2nm，形成大沟(major groove) 及小沟(minor groove)相间。
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;G=C）。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。
DNA的三级结构是超螺旋结构：DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive super coil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋(negative super coil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
原核生物DNA的是环状超螺旋结构核小体(nucleosome)是染色质的基本组成单位，由DNA和蛋白质构成。
组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4 RNA结构：一级结构：核苷酸连接方式同DNA。
RNA的一级结构即指核苷酸的连接方式、数量和排列方式。
主要结构特征：①含有稀有碱基（修饰碱基）；②不遵守Char gaff原则；③多数为单链分子，形成链内双链二级结构（发夹结构）；④碱基配对：A-U，G-C。
t RNA二级结构：DHU环反密码环额外环 TΨC环氨基酸臂t RNA的三级结构是倒L型t RNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。
m RNA的结构与功能:1）基本特点：含量低（约占总RNA的1%～5%）；种类多（上万种）；分子大小差异大（几百～约2万个核苷酸）；半衰期短。
2）结构特点：编码区——决定蛋白质的一级结构，包括起始密码子、终止密码子、外显子。
非编码区——与蛋白质生物合成的调控有关，包括5′非编码区（帽结构、核蛋白体识别结合位点等）、3′非编码区（多聚腺苷酸尾）、间隔序列（内含子）。
基因的化学本质是DNA
第三章基因的化学本质是DNA第一节遗传物质是DNA（或RNA）第一节遗传物质是DNA（或RNA）上个世纪四十年代以来，随着微生物遗传学的发展，还有生物进化学，生物物理学以及许多新技术不断引入遗传学，促成了一个崭新的领域——分子生物学的发展。
分子生物学已直接或间接证明，DNA是主要的遗传物质，而在那些缺乏DNA的某些病毒中，RNA就是遗传物质。
一DNA作为遗传物质的间接证据1、每个物种中，不同组织的细胞，无论其大小和功能如何，细胞核中的DNA含量都是恒定的。
而且精子和卵子种的DNA含量正好是体细胞中的一半。
多倍体系列的一些物种，细胞中DNA 的含量随染色体倍数的增加也呈倍数性递增。
而细胞中RNA和蛋白质的含量在不同细胞中的变化很大。
2、DNA是所有生物所共有的，从噬菌体（phage），病毒（virus）直到人类的染色体中都含有DNA，而蛋白质则不同，噬菌体和病毒的染色体上不含有的蛋白质不存在于染色体上，而蛋白质只存在于外壳上，细菌的染色体上也没有蛋白质，只有真核生物的染色体上才有蛋白质的存在。
3、DNA在代谢上是稳定的。
细胞内的其他分子，如蛋白质，都是一面迅速合成，一面又不断分解，但是若某个元素被DNA分子所吸收，则在细胞健全生长的条件下，它不会离开DNA。
二、DNA作为遗传物质的直接证据1．细菌的转化：肺炎双球菌特征抗原型（稳定）粗糙型(R) 无荚膜、粗糙菌落、无毒IR、IIR光滑型(S) 有荚膜、光滑菌落、有毒IS、IIS、IIIS⑴．格里费斯(Griffith F.，1928)：肺炎双球菌定向转化试验：①无毒IIR型小鼠成活重现IIR型②有毒IIIS型小鼠死亡重现IIIS型③有毒IIIS型(65℃杀死)小鼠成活无细菌④无毒IIR型有毒IIIS型(65℃杀死)小鼠死亡重现IIIS型结论：在加热杀死的IIIS型肺炎双球菌中有较耐高温的转化物质能够进入IIR型IIR型转变为IIIS型无毒转变为有毒。
第三章 DNA的分子结构及性质
碱基：嘧啶（pyrimidine, Py） 嘌呤（purine, Pu）
Are there other types of base?
组成核酸的碱基 腺嘌呤Adenine
NH2 N
鸟嘌呤Guanine
O
N
N NH
N H
N
N H
N
NH 2
Structure of A and G
胞嘧啶Cytosine
复性条件： 1.有足够的盐浓度以消除磷酸基的静电斥力 0.15 ~ 0.5 mol/L NaCl 2. 有足够高的温度以破坏无规则的链内氢键 (但不能太高, 否则配对碱基之间的氢键又难 以形成) 一般: 低于 Tm 20 ~ 25 度的温度
6. 核酸的分子杂交（ molecular hybridization )
Chargaff rule： 碱基配对 A=T; G=C 嘧啶=嘌呤 T+C=A+G
G+C含量对 DNA链稳定 性的影响？
氢键组合类型 的多样化？
对建立DNA 双螺旋结构有直接影响的两个主要依据： (2)Wilkins及其同事Franklin等用X射线衍射方法获 得的DNA结构资料： 其影像表明了DNA结构的螺旋周期性,碱基的空间取 向等。
第三章
DNA的分子结构
Molecular structure of DNA
1. 核酸的基本组成和一级结构
1.1 核酸的发现
1869年，F. Miescher (Swiss) 从脓细胞中提取 到一种富含磷元素的酸性化合物, 因存在于细胞核 中而将它命名为"核质"(nuclein)。 核酸 (nucleic acids) 于20年后才被正式启用。
DNA 的四链结构
2024届高考一轮复习生物教案(苏教版)：DNA分子的结构
第2课时DNA分子的结构课标要求 1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成。
2.阐明DNA分子的特点，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
1．DNA双螺旋结构模型的构建者：沃森和克里克。
2．DNA的结构3．遗传信息与DNA的特性(1)遗传信息：储存在碱基对的排列顺序中。
(2)DNA的特性①多样性：具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
②特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。
③稳定性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。
判一判①DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基(×)②每个DNA分子中，都是碱基数＝磷酸数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数(√)③G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高(√)④在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸(×)⑤两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对(√)⑥DNA分子中一条链上的相邻碱基通过氢链连接(×)⑦每个DNA分子中一般都会含有四种脱氧核苷酸(√)⑧DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧(×)⑨维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键(√)①源于必修2P50图2－2－4：DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。
②源于必修2P51“边做边学”：DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别。
归纳总结DNA双螺旋结构的热考点4．DNA中的碱基数量的计算规律设DNA一条链为1链，互补链为2链。
根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
(1)A 1＋A 2＝T 1＋T 2；G 1＋G 2＝C 1＋C 2。
高考生物必备知识点：DNA分子结构及特点
高考生物必备知识点：DNA分子结构及特点 1953年4月25日发表在英国《自然》杂志上的一篇论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》，揭开了DNA的结构之迷。
沃森、克里克和维尔金斯三人也因此共同获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。
那么，DNA分子的结构到底是怎样的呢？ 1.基本单位DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成（右图）。
由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。
2.分子结构DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。
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；碱基排列在内侧。
DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对（A与T 通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连），碱基配对遵循碱基互补配对原则。
应注意以下几点：（1）DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。
（2）5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端；另一端的的3号碳原子端称为3'端。
（3）反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'——5'，另一条为5'——3'。
（4）碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。
双链DNA分子中，A=T，C=G（指数目），A%=T%，C%=G%，可据此得出： ①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等； ②A+C（G）=T+G（C）：即任意两不互补碱基的数目相等； ③A%+C%=T%+G%= A%+ G%= T%+C%=50%：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总数的50%; ④（A1+T1）/（C1+G1）=（A2+T2）/（C2+G2）=（A+T）/（C+G）=A/C= T/G：即双链DNA及其任一条链的（A+T）/（C+G）为一定值；⑤（A1+C1）/（T1+G1）=（T2+G2）/（A2+C2）=1/[（A2+C2）/（T2+G2）]：DNA分子两条链中的（A+C）/（T+G）互为倒数；双链DNA分子的（A+C）/（T+G）=1。
线粒体DNA的结构和功能特征
第一节 线粒体DNA的结构和功能特征一、mtDNA的结构特征mtDNA是惟一存在于人类细胞质中的DNA分子，独立于细胞核染色体外的基因组，具有自我复制、转录和编码功能。
人mtDNA由16 569bp组成，双链闭合环状，其中外环DNA单链由于含G较多，C较少，使整个外环DNA分子量较大，称为重链（heavy chain）或H链；而内环DNA单链则C含量高，G含量低，故分子量小，称为轻链（light chain）或L链。
mtDNA的两条链都有编码功能，除与复制及转录有关的一小段D环区（displacement loop）无编码基因外，基因间无内含子序列；部分基因有重叠现象，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相重叠(图6-1)。
因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。
mtDNA含有37个基因，其中两个rRNA基因（16SrRNA,12SrRNA），22个tRNA基因，13个蛋白质基因（包括1个细胞色素b基因，2个ATP酶亚单位的基因。
图6-1 人线粒体基因图谱Figure 6-1 Map of the human mitochondrial genomeBox 6.1 The limited autonomy of the mitochondrial genome Encoded by Encoded by Mitochondrial nuclear genome genome Components of oxidativephosphorylation systemⅠ NADH dehydrogenaseⅡ Succinate CoQ reductase Ⅲ Cytochrome b-c1 complexⅣ Cytochrome c oxidase complexⅤ ATP synthase complex Components of protein synthesis apparatustRNA componentsrRNA components Ribosomal proteinsOther mitochondrial proteins 13 subunits7 subunits0 subunits1 subunits3 subunits2 subunits2422 tRNAs2 rRNAsNoneNone>80 subunits>41 subunits4subunits10 subunits10 subunits14 subunits~80NoneNone~80All, e.g.mitochondrialenzymes andproteins和7个呼吸链脱氢酶亚单位的基因）。
2024分子生物学(全套课件396P)pdf
分子生物学(全套课件396P)pdf目录•分子生物学概述•DNA的结构与功能•RNA的结构与功能•蛋白质的结构与功能•基因表达的调控•分子生物学技术与应用PART01分子生物学概述分子生物学的定义与发展分子生物学的定义分子生物学是研究生物大分子，特别是蛋白质和核酸的结构、功能、相互作用及其在生命过程中的作用机制和调控规律的科学。
分子生物学的发展自20世纪50年代以来，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译、基因工程技术的建立等一系列重大科学事件的发生，分子生物学迅速崛起并渗透到生命科学的各个领域，推动了整个生物科学的飞速发展。
分子生物学的研究对象与任务分子生物学的研究对象主要包括蛋白质、核酸、糖类等生物大分子，以及由这些大分子所组成的各种亚细胞结构和细胞器。
分子生物学的研究任务揭示生物大分子的结构、功能及其相互作用机制；阐明生物大分子在生命过程中的作用机制和调控规律；探索生物大分子的进化与起源等问题。
分子生物学是在遗传学的基础上发展起来的，遗传学为分子生物学提供了研究对象和研究方法。
同时，分子生物学的发展也推动了遗传学的深入研究，使得遗传学从传统的表型遗传学向分子遗传学转变。
生物化学是研究生物体内化学过程的科学，而分子生物学则是研究生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上有一定的重叠和交叉，但侧重点不同。
生物化学更注重生物体内化学过程的动态变化，而分子生物学则更注重生物大分子的静态结构和功能。
细胞生物学是研究细胞结构和功能的科学，而分子生物学则是研究细胞内生物大分子的结构和功能的科学。
两者在研究对象和研究方法上相互补充，共同揭示细胞的生命活动规律。
细胞生物学为分子生物学提供了研究对象和研究背景，而分子生物学则为细胞生物学提供了更深入的研究手段和视角。
与遗传学的关系与生物化学的关系与细胞生物学的关系分子生物学与其他学科的关系PART02DNA的结构与功能1 2 3脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。
DNA的高级结构
（三）DNA 的高级结构：（1）1953年Watson 与Crick 提出的DNA 双螺旋结构模型，主要有三方面依据：1.核酸化学结构和核苷酸键长和键角数据。
2.DNA X -射线衍射分析。
3.DNA 碱基组成的Chargaff 规则；同一物种不同组织和器官，DNA 碱基组成具有生物种特异性。
且摩尔数为A=T ，G=C ，A+C=G+T 。
（2）DNA 二级结构：W -C DNA 分子双螺旋结构模型见P480 图13-5，要点如下：1.两条反向平向的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋。
2.碱基位于双螺旋内侧，碱基位于双螺旋内侧，核酸与核糖在外侧，核酸与核糖在外侧，核酸与核糖在外侧，彼此通过彼此通过3‘，5‘-磷酸二酯键相连接，形成DNA 分子骨架。
碱基平面与纵轴重直，糖环平面与纵轴平行。
多核苷酸链方向3‘→5‘为正向（P487 图13-6），形成一条大沟和一条小沟。
3.双螺旋平均直径为2nm ，两个相邻碱基对之间相距高度为0.34nm ，两核苷酸之间夹角为360，沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸，每一转的高度（螺距）为3.4nm 。
4.两条链被碱基之间形成的氢键连成一体，互相匹配，A 与T 配对，形成两个氢键，G 与C 配对，形成三个氢键。
5.碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，一条链序列确定后则决定另一条互补链序列。
遗传信息由碱基序列所携带。
DNA 结构可受环境影响而改变，有A 、B 、C 、D 、E 和Z 型等不同构象存在。
A 、B 型是DNA 基本构象，E 型为左手双螺旋。
B 型：为W -C 双螺旋结构，DNA 钠盐在较高湿度下（92%）制得的纤维结构。
A 型：螺体较宽而短，RNA 分子双螺旋区以及RNA -DNA 杂交双链具有与A -DNA 相似结构。
P489 表13-6 A 、B 和Z 型DNA 的比较。
DNA 二级结构主要是形成双螺旋，但在某些情况下也能形成三股螺旋，第三股的碱基可与W -C 碱基对中嘌呤碱形成配对。
分子生物学总结
分⼦⽣物学总结分⼦⽣物学总结第⼀章绪论⼀. DNA重组技术和基因⼯程技术.DNA重组技术⼜称基因⼯程,⽬的是将不同的DNA⽚段按照⼈们的设计定向连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达.产⽣影响受体细胞的新的遗传性状.基因⼯程技术还包括其他可能使⽣物细胞基因组结构得到改造的体系.第⼆章染⾊体与DNA⼀. DNA的⼀、⼆、三级结构特征.DNA⼀级结构特征1. 双链反向平⾏配对⽽成2. 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA⾻架，碱基排在内侧3. 内侧碱基通过氢键互补形成碱基对DNA⼆级结构特征绕DNA双螺旋表⾯上出现的螺旋沟，宽的沟称为⼤沟，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。
DNA三级结构特征拓扑异构酶拓扑异构酶负超螺旋松弛DNA 正超螺旋溴已啶溴已啶⼆. 原核⽣物DNA具有哪些不同于真核⽣物DNA的特征.1. 结构简练2. 存在转录单元3. 有重叠基因三. DNA复制通常采取哪些⽅式.1. 线性DNA双链的复制.2. 环状DNA双链的复制分为θ型、滚环型和D-环型等.四. 原核⽣物DNA的复制特点.1. DNA双螺旋的解旋2. DNA复制的引发3. 冈崎⽚段与半不连续复制4. 复制的终⽌5. DNA聚合酶五. 细胞通过哪⼏种修复系统对DNA损伤进⾏修复?1. 错配修复2. 碱基切除修复3. 核苷酸切除修复4. DNA直接修复六. 什么是转座⼦?可分为哪些种类?转座⼦是存在与染⾊体DNA上可⾃主复制和位移的基本单位原核⽣物转座⼦的类型: 1. 插⼊序列 2. 复合转座⼦ 3. TnA家族第三章⽣物信息的传递(上)⼀. 什么是编码链?什么是模板链?与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另⼀条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。
三. 简述σ因⼦的作⽤.σ因⼦的作⽤是负责模板链的选择和转录的起始,它是酶的别构效应物,使酶专⼀性识别模板上的启动⼦.四. 什么是Pribnow box?它的保守序列是什么?RNA聚合酶全酶与模板DNA结合后,⽤DNase I⽔解DNA,然后⽤酚抽提,沉淀纯化DNA后得到⼀个被RNA聚合酶保护的DNA⽚段,约有41-44个核苷酸对.在被保护区内有⼀个由5个核苷酸组成的共同序列,是RNA聚合酶的紧密结合点,称为Pribnow box. Pribnow区的保守序列是: TTGACA五. 简述原核⽣物和真核⽣物mRNA的区别.(⼀)原核⽣物mRNA的特征1、半衰期短2、多以多顺反⼦的形式存在3、5’ 端⽆“帽⼦”结构, 3’ 端没有或只有较短的polyA 结构。
2.2 DNA结构与功能
2.2DNA的结构与功能Dimensional Structure and Function ofDNADNA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关系。
DNA的空间结构又分为二级结构(secondary structure)和高级结构。
目录•DNA的二级结构-双螺旋结构–DNA双螺旋结构的研究背景和历史意义–DNA双螺旋结构模型要点•DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装–DNA的超螺旋结构–原核生物DNA的高级结构–DNA在真核生物细胞核内的组装•DNA的功能一、DNA的二级结构——双螺旋结构目录●不同生物种属的DNA 的碱基组成不同●同一个体的不同器官或组织的DNA 碱基组成相同●对于一特定组织的DNA ，其碱基组分不随年龄、营养状态和环境而变化●[A] = [T]，[G] = [C]Chargaff 规则（一）DNA 双螺旋结构的实验基础获得了高质量的DNA 分子的X 射线衍射照片。
提出了DNA 分子双螺旋结构(double helix)模型。
碱基的理化数据分析：A-T 及G-C 氢键配对较合理目录（二）DNA双螺旋结构模型要点1.DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel)。
两条链中一条链的5'→3'方向是自上而下，而另一条链的5'→3'方向是自下而上。
两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed)的结构。
双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。
相邻碱基平面距离0.34nm，一圈10.5对碱基。
目录2. 核糖与磷酸位于外侧，含氮碱基位于内侧。
脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。
双螺旋结构的表面形成了大沟(major groove)和小沟(minor groove)。
大沟小沟相间隔排列。
高考 生物专题六 遗传的分子基础(含答案解析)
[重温考纲] 1.人类对遗传物质的探索过程 (Ⅱ)。
2.DNA 分子结构的主要特点 (Ⅱ)。
3.基因的概念(Ⅱ)。
4.DNA 分子的复制(Ⅱ)。
5.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。
6.基因与性状的关系(Ⅱ)。
核心考点 1遗传物质的探究1．理清两个经典实验的探索过程(1)肺炎双球菌体外转化实验DNADNA 是遗传物质S 型细菌荚膜多糖蛋白质＋R 型细菌――→相互对照蛋白质等其他物质不是遗传物质DNA ＋DNA 酶(2)噬菌体侵染细菌实验提醒(1)格里菲思转化实验没有具体证明哪种物质是遗传物质。
(2)肺炎双球菌转化实验的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，实现了基因重组。
(3)S型活细菌才具毒性，切不可认为S型细菌的DNA使小鼠致死。
(4)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力。
(5)用S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。
352．“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题3．比较肺炎双球菌和噬菌体(1)相同点：都营寄生生活，遗传物质均为DNA。
(2)不同点①肺炎双球菌：为原核生物，具有独立的物质和能量供应系统。
②噬菌体：为非细胞结构的细菌病毒，必须寄生在活细胞中，利用宿主细胞的物质和能量进行增殖。
设计1围绕遗传物质的探索考查理解能力1．(2017·全国Ⅱ，2)在证明DNA是遗传物质的过程中，T噬菌体侵染大肠杆菌的实验2发挥了重要作用。
下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是()A．T噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖2B．T噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质2C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T噬菌体的核酸中2D．人类免疫缺陷病毒与T噬菌体的核酸类型和增殖过程相同2答案C解析T噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌2中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T噬菌体病毒颗2粒内不可以合成mRNA和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B错误；噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的P经宿主摄取后可出现在T噬菌322体的核酸中，C正确；人类免疫缺陷病毒与T噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，2前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D错误。
DNA的结构和功能
DNA的基本结构和组成DNA（脱氧核糖核酸）是一种在生物体内存储遗传信息的分子。
它由三种基本组分构成，包括碱基、糖和磷酸。
这些组分相互作用形成了DNA的双螺旋结构，为遗传信息的传递和复制提供了基础。
1.碱基碱基是DNA的组成单元之一，它们负责存储遗传信息。
DNA中有四种碱基，分别是腺嘌呤（Adenine，简称A）、鸟嘌呤（Guanine，简称G）、胸腺嘧啶（Thymine，简称T）和胞嘧啶（Cytosine，简称C）。
这些碱基通过氢键形成配对，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，稳定了DNA的双螺旋结构。
2.糖糖是DNA中的另一个组成部分，它与碱基结合形成核苷酸。
DNA中的糖称为脱氧核糖（deoxyribose），它是一种含有五个碳原子的糖分子。
脱氧核糖通过连接磷酸基团形成核苷酸链，并与碱基通过糖苷键相连，构成了DNA的主干。
3.磷酸磷酸是DNA的第三个组成部分，它与糖分子的羟基结合形成磷酸二酯键。
磷酸基团连接在糖的第三个碳上，形成核苷酸链的骨架。
磷酸基团的存在使得DNA具有负电荷，因此在DNA的结构和功能中起到重要的作用。
4.DNA的双螺旋结构DNA的双螺旋结构是由两条互补的DNA链以螺旋形式缠绕在一起形成的。
这种结构类似于梯子的形状，其中磷酸和糖的链组成了DNA的主干，碱基则位于主干的内部。
两条链通过碱基之间的氢键相互连接，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，使得DNA的结构稳定可靠。
DNA的双螺旋结构不仅提供了存储遗传信息的框架，还为DNA的复制和转录提供了基础。
通过解析DNA的结构和组成，我们可以更好地理解遗传信息的存储、传递和表达，从而深入探索生命的奥秘。
DNA双螺旋结构的发现和解析DNA的双螺旋结构是生物学中的一项重大发现，它的揭示对于我们理解遗传信息的存储和传递机制具有重要意义。
以下将介绍DNA双螺旋结构的发现和解析的历程。
1.提出双螺旋结构假说DNA的双螺旋结构最早由詹姆斯∙沃森（James Watson）和弗朗西斯∙克里克（Francis Crick）于1953年提出。
DNA的结构与功能
们能够识别和修复不同类型的DNA损伤。
02
修复酶的作用
修复酶是一类特殊的酶，能够识别和修复DNA损伤，如嘧啶二聚体、
碱基氧化产物等，确保DNA序列的正确性和完整性。
03
DNA修复的意义
DNA修复有助于维持基因组的稳定性和细胞的正常生长，防止突变和
癌症的发生。
05 DNA的生物合成
DNA的复制
复制的起始
DNA的结构与功能
目录
• DNA的组成 • DNA的双螺旋结构 • DNA的功能 • DNA的变异与修复 • DNA的生物合成 • DNA与生物进化
01 DNA的组成
磷酸
01
磷酸是DNA的基本骨架，通过磷 酸二酯键连接脱氧核糖和含氮碱 基，形成DNA链。
02
磷酸在DNA分子中起到稳定DNA 结构的作用，同时为DNA复制和 转录提供能量。
DNA复制始于特定的起 始点，称为复制子或复
制起始点。
半保留复制
DNA复制过程中，亲代 DNA的两条链作为模板 ，分别指导子代DNA的
合成。
双向复制
DNA复制过程中，两条 链同时进行复制，形成 两个子代DNA分子。
错配修复
DNA复制过程中存在错 配修复机制，以确保 DNA复制的准确性。
DNA的转录
重组酶的作用
重组酶是一类特殊的酶，在基因重组过程中起到 关键作用，它们能够识别和结合DNA断裂位点， 促进DNA片段的交换和连接。
基因重组的意义
基因重组有助于生物适应环境变化，促进物种进 化，同时也在免疫系统和抗病能力等方面发挥重 要作用。
DNA修复
01
DNA修复机制
DNA修复机制包括直接修复、切除修复、重组修复和错配修复等，它
分子生物学核酸、基因、基因组
第 一 章核酸 、 基因 和 基因组引言● 生命是物质进化的产物 ● 生命所具有的特征 ● 生命的分子逻辑4.5×109 ∣4×109 ∣3×109 ∣2×109 ∣1×109年 ∣现在 ∣---------------------------------------------------------→ ↑ 地球诞生 ↑ 最古的化石化学进化 ---------------------………… 生物进化 ………----------------------------------------------1引言特性原核生物和真核生物细胞学的比较 原核生物 通常很小（1-10um） 真核生物● 生命是物质进化的产物 ● 生命所具有的特征 ● 生命的分子逻辑尺度 基因组通常较大（10100um ） DNA与非组蛋白结 DNA 与 组 蛋 白 及 非 组 合，基因组存在于 蛋白结合，存在于染 类核体中，无膜包 色体中，染色体存在 围 于具核膜的细胞核中 二分裂 有丝分裂，含有纺锤 体或中心体细胞分 裂原核生物和真核生物细胞学的比较 特性 膜包围 的细胞 器 营养 能量代 谢 原核生物 无 真核生物 线粒体、叶绿体（植 物中）、内质网、高 尔基体、溶酶体等 特性 细胞骨 架 胞内运 动原核生物和真核生物细胞学的比较原核生物 无真核生物 复杂，有微丝（肌动 蛋白）、微管及中间 丝 胞质流动、内吞作用、 胞饮作用、有丝分裂、 突触运输等吸收，有些进行光合 吸收或进行光合作用 作用（光合细菌） （绿色植物） 无线粒体，氧化酶类 氧化酶类包装在线粒 与质膜结合，多条代 体中，氧化途径较单 谢途径 一无2E.coli 2.4X109Da, 4639Kb(1300微米),闭合 环状，也编码4,288个基因。
类核（nucleoid） 支架（scafford） 100个DNA环组成，每个环 长40Kb，13微米。
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。
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DNA分子的结构及其特点
1.基本单位
DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷
酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成。
由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷
酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。
2.分子结构
DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。
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;碱基排列在内侧。
DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(A与T通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连)，碱基配对遵循碱基互补配对原则。
应注意以下几点：
⑴DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。
⑵5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端;另一端的的3号碳原子端称为3'端。
⑶反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'～5'，另一条为5'~～3'。
⑷碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。
双链DNA分子中，A=T，C=G(指数目)，A%=T%，C%=G%，可据此得出：
①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等;
②A+C(G)=T+G(C)：即任意两不互补碱基的数目相等;
：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总
③A%+C%=T%+G%=A%+G%=T%+C%=50%
数的50%;
④(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C=T/G：即双链DNA及其任一条链的(A+T)/(C+G)为一定值;
⑤(A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/[(A2+C2)/(T2+G2)]：DNA分子两条链中的(A+C)/(T+G)互为倒数;双链DNA分子的(A+C)/(T+G)=1。
根据以上推论，结合已知条件可方便的计算DNA分子中某种碱基的数量和含量。
3.结构特点
⑴稳定性：规则的双螺旋结构使其结构相对稳定，一般不易改变。
⑵多样性：虽然构成DNA的碱基只有四种，但由于构成每个DNA分子的碱基对数、碱基种类及排列顺序多样，可形成多种多样的DNA分子。
⑶特异性：对一个具体的DNA分子而言，其碱基对特定的排列顺序可使其携带特定的
遗传信息，决定该DNA分子的特异性。