DNA的分子结构示范.pptx

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DNA分子的构造,1953年，美国生物学家沃森（Watson，1928）和英国物理学家克里克（Crick，19162004），共同提出了DNA分子的双螺旋构造模型。,一、DNA双螺旋构造模型的构建,这是,20,世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”，两位科学家获得了,1962,年度诺贝尔生理学或医学奖。,1953年，美国科学家沃森（JD.Watson，1928）和英国科学家克里克（F.Crick，19162004），共同提出了DNA分子的双螺旋构造模型。,阅读课本,47-48,页，思考并讨论下列问题,1、沃森和克里克在构建DNA模型过程中，运用了别人的哪些经验和成果？,2、沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何看待和纠正这些错误的？,3、通过阅读沃森和克里克构建DNA模型的故事，给你带来什么启示？,英国物理化学家富兰克林和同事生物物理学家威尔金斯在,1951,年率先采用,X,射线衍射技术拍摄到,D,晶体照片,（英，,R.E.Franklin,1920,1958,）,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。这个办法能够用来推测晶体的分子排列。,DNA,的,X,射线衍射图,富兰克林拍摄的,DNA,的,X,射线衍射图,问题：沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？,DNA分子呈螺旋构造,DNA分子呈双螺旋构造,两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？,尝试多个不同的双螺旋构造,模型构建中,最大,的问题,两条链的连接,即,碱基是如何配对,的。,查哥夫（E.Chargaff,1905-）奥地利出名生物化学家.测定多个生物DNA中碱基的含量。提出了查哥夫（Chargaff）法则，即T与A物质的量相等，且G与C的物质的量相等。,有化学家指出：A与A配对，T与T配对违反了化学规律,化学家的协助,1953年4月25日，克里克和沃森在自然杂志上发表了DNA的双螺旋构造，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣布了分子生物学的诞生。,思考与讨论,2,1、DNA是由几条链构成的？它含有如何的立体构造？,2、DNA的基本骨架是由哪些物质构成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？,3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？,二DNA分子的构造,脱氧核苷酸,1、DNA的化学构成,基本单位：,P脱氧核糖,含氮碱基,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,脱氧核苷酸,元素构成：,C H O N P,1,2,3,4,5,构成脱氧核苷酸的碱基：,胞嘧啶（,C,）胸腺嘧啶（,T,）,腺嘌呤（,A,）鸟嘌呤（,G,）,因此，脱氧核苷酸也有,4,种,腺膘呤脱氧核苷酸,A,胞嘧啶脱氧核苷酸,C,鸟瞟呤脱氧核苷酸,G,T,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,两个脱氧核苷酸通过,磷酸二酯键,连接,4,1,2,3,OH,H,C,H,2,H,p,=,OH,O,OH,O,C,H,2,H,1,2,3,OH,H,4,4,磷酸二酯键,脱去1分子H2O,DNA,平面结构,基本单位,：,脱氧核苷酸,DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？两条链之间碱基的连接有什么规律？,构成DNA的两条链有如何的关系？,【,思考,】,2、DNA的立体构造特点,DNA分子是有 条链构成，回旋成 构造。,交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；排列在内侧。,2条链上碱基通过 连接成碱基对，并遵照,原则。,双螺旋,脱氧核糖和磷酸,碱基对,氢键,碱基互补配对,2,反向平行,5,5,3,3,碱基互补配对原则,A,与,T,配对；,G,与,C,配对,A,A,C,C,G,G,A,T,T,T,G,G,C,C,T,A,A,T,之间形成,2,个氢键,C,G,之间形成,3,个氢键,碱,基,互,补,配,对,情,况,图,解,研究表明：DNA构造的稳定性与四种碱基的含量有关G和C的含量越多，DNA的构造就越稳定.,3、DNA的双螺旋构造,构成方式,位置,双螺旋外侧,双螺旋内侧,碱基对,主链,1,）脱氧核糖与磷酸交替排列；,2,）两条主链呈反向平行；,3,）盘绕成规则的双螺旋。,1,）主链上对应碱基以氢键连结成对；,2,）碱基互补配对（,AT,，,GC,）；,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的次序是稳定不变的。,长链中的碱基对的排列次序是千变万化的。,你注意到了吗？,两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的次序是稳定不变的。,长链中的碱基对的排列次序是千变万化的。,DNA分子的特异性就体现在特定的碱基对）排列次序中。,你注意到了吗？,1)稳定性：,例如：在生物体内，一种最短DNA分子也大概有4000个碱基对，请同窗们计算DNA分子有多少种？,4,种,n,3）特异性：碱基对的特定排列次序，又构成了每一 个DNA分子的特异性.,碱基对的排列次序就代表了遗传信息。,DNA的多样性和特异性从分子水平上阐明了生物体含有多样性和特异性的因素。,三、DNA分子的构造特性,DNA分子中外侧脱氧核糖和磷酸交替连接排列不变，内侧碱基互补配对原则不变。,2）多样性：碱基对的排列次序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。,4,种,4000,(n个碱基对的组合方式有 ）,化学构成：,基本构成单位：,四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基,一分子脱氧核糖,一分子磷酸,空间构造,规则的双螺旋构造,两条脱氧核苷酸长链,碱基对,氢键,碱基互补配对原则,分子构造的特点：多样性,稳定性和特异性,小结,碱基互补配对原则的应用,【,课堂反馈,】,1下面是DNA的分子构造模式图，说出图中110的名称。,1,2,3,4,5,6,7,8,10,9,G,T,C,A,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,DNA有关计算(普通规律),互补碱基数相等，嘌呤数=嘧啶数=碱基总数的二分之一（可用来判断与否为双链DNA）。在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的二分之一。A+G=T+C 即A+G/A+G+T+C=1/2,2.一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。A1+T1=A2+T2=1/2(A+T）或G1+C1=G2+C2=1/2(C+G),Eg:某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？,由于DNA分子中，A+G=T+C。因此，,A=50%23%=27%,Eg:一种DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_。,60,个,DNA有关计算(普通规律),3.在DNA双链中，互补的碱基，如A+T占整个DNA分子碱基总数的比例等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的比例（碱基比例）；其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的二分之一(碱基数量)。,A+T,A+T+G+C,A,1,+T,1,+G,1,+C,1,A,1,+T,1,=,=,A,2,+T,2,+G,2,+C,2,A,2,+T,2,A,1,+T,1,（,A+T,）,1,2,=,=,A,2,+T,2,（,G+C,）,1,2,G,1,+C,1,G,2,+C,2,=,=,C,+,G,A+T+G+C,A,1,+T,1,+G,1,+C,1,C,1,+,G,1,=,=,A,2,+T,2,+G,2,+C,2,C,2,+,G,2,同理:,(碱基数量),（碱基比例）,(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%,(C1+G1)%=(C2+G2)%=(C+G)%,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。,解析一：,设DNA分子碱基总数为100,.,已知：A+T=54，则G+C=46,因此，G1+C 1=G 2+C 2=23,已知：G,1,=,10022%=11,1,2,因此,C 2=G 1=11,则:G,2,=2311=12,G,2,A,2,+T,2,+G,2,+C,2,=,12,1,2,100,=,24%,解析二,:,已知,A+T,总,=54%,则,=46%G+C,总,所以,G,1,+C,1,1/2总,=46%.,已知,1/2总,G,1,=22%,所以,1/2总,C,1,=46%22%=24%,由于 G2=C1,所以,1/2总,G,2,=24%,24%,Eg:在DNA的一种单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？,若DNA的一种单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？,(,2.5 1,),(,0.4 0.4,),*,一条链中，,（,A,1,+T,1,）,/,（,G,1,+C,1,）,=,*,一条链中,（,A,1,+G,1,）,/,（,T,1,+C,1,）,=,，,则另一条链中,则,另一条链中,（,A,2,+T,2,）,/,（,G,2,+C,2,）,=,a,，,a,。,b,1/b,。,（,A,2,+G,2,）,/,（,T,2,+C,2,）,=,4,、双链,DNA,分子中：,DNA有关计算(普通规律),由于 A只能与T配对，G只能与C配对，,因此 A=T，G=C。,两个式子相加得：,A+G=T+C,，,即,嘌呤数之和等于嘧啶数之和。,同理可得：,A+C=T+G,、双链,DNA,分子中：,也即是：（A+G）/（T+C）=1,因此：,（,A+G,）占整条,DNA,链碱基总数的,（,T+C,）也占整条,DNA,链碱基总数的,50%,结论：,两个非互补配对碱基之和占,DNA,碱基总数的,50%,50%,在双链,DNA,分子中，,同理,一条链中碱基,G,的数量等于另一条链中碱基,C,的数量（,G,=C,）,一条链中碱基,A,的数量等于另一条链中碱基,T,的数量（,A,=T,）；,、双链,DNA,分子中：,注意：,在单链,DNA,中，,A,不一定等于,T,；,G,也不一定等于,C,A,1,+T,1,=,同理：,G,1,+C,1,=,T,1,=A,2,;,G,1,=C,2,;,C,1,=G,2,T,2,+A,2,；,C,2,+G,2,一条链中的,A,1,=T,2,(,另一条链,),同理,:,【,课堂反馈,】,已知,1,个,DNA,分子中有,1800,个碱基对其中胞嘧啶有,1000,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 （）,A,1800,个和,800,个,B,1800,个和,l800,个,C,3600,个和,800,个,D,3600,个和,3600,个,C,【课堂反馈】,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，从中概括出一些规律。,A=T G=C,A+G=T+C,也可以写成以下形式：,规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和,，并为碱基总数的,。,A+G,(),=,T+G,(),=50%,A+G,T+C,=,(),(),=,(),(),=1,A+T+G+C,A+TG+C,A+C,T+G,T+G,A+C,相等,二分之一,练习题,1,、某生物细胞,DNA,分子的碱基中，腺嘌呤的,分子数占,18%,，则鸟嘌呤的分子数占,.,32%,或者：,A+G=T+C=50%,由于A=T=18%，,因此G+C=,答：,又由于G=C，,A=18%，因此G=50%-18%=32%,因此A+T=36%；,100%-36%=64%,因此,G=C=32%,2,、构成双链,DNA,分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（）,A,、（,A+C,）,/,（,T+G,）,B,、（,A+G,）,/,（,T+C,）,C,、（,A+T,）,/,（,G+C,）,D,、,A/T,或,G/C,C,3、DNA的一条链中A+G/T+C=2，另一条链中对应的比是-，整个DNA分子中对应的比是-。,DNA的一条链中A+T/C+G=2，另一条链中对应的比是，整个DNA分子中对应的比是。,0.5,1,2,2,4,、某,DNA,分子的一条单链中，,A,占,20,，,T,占,30,，则该,DNA,分子中的,C,占全部碱基的,。,25%,5,、双链,DNA,分子中，,G,占碱基总数的,38,，其中一条链中的,T,占碱基总数的,5,，那么另一条链中的,T,占碱基总数的,。,7,%,26%24%,解析:一种DNA分子中，G和C之和占全部碱基数的,46，A和T之和占全部碱基数的54%；,每一条单链中G和C之和占全部碱基数的46，A和T之和占全部碱基数的54%，而一条单链中，A和C分别占该单链的28和22，则G占该单链的46%-22%=24%，T占该单链的54%-28%=26%，则该DNA分子的另一条单链中，A和C分别占这一单链的比例是26%、24%。,6.一种DNA分子中，G和C之和占全部碱基数的,46，该DNA分子的一条单链中，A和C分别占该单链的28和22，则该DNA分子的另一条单链中，A和C分别占这一单链的比例是多少？,7、下列有关DNA的叙述中，不对的的是（）,A、同一生物个体多个体细胞核中的DNA，含有相似的构造,B、双链DNA分子的碱基含量是AGCT和ACGT,C、缺水和营养局限性将影响DNA的碱基构成,D、动物细胞的DNA存在于细胞核和线粒体中,C,8,、某,DNA,分子片段中，胞嘧啶有,240,个，占全部碱基的,30%,，同在这个片段中，腺嘌呤有（）,A,、,240 B,、,48 C,、,800 D,、,160,D,9、下列分子中含有一种磷酸基的是（）,A、核甘酸 B、ATP,C、ADP D、DNA,A,在DNA分子中根据,碱基互补配对原则,有A=T,C=G则：,(1)整个DNA分子中 A+C/T+G=,A%+T%+C%+G%=1 或A%+C%=,(2)如一条链上,A+,T/C+G,=a,(互补配对碱基相加的比值),则另一条链上,A+T,/C+G,=,整个分子中该比值=,推论:一条链上 A+T或C+G占碱基总数的比是多少,则另一条链上 A+T或C+G及整个分子中该比值都是多少.,(3)如一条链上A+G/T+C=b,（不互补配对碱基相加的比值）,，,则另一条链上A+G/T+C=.,1,即:不互补配对碱基相加的比值等于1.,50%,即:不互补配对碱基比例之和占全部碱基的50%.,a,a,。,1/b,讨论归纳:,1.生物界这样形形色色，丰富多彩的根本因素在于：,A.蛋白质的多个多样,B.DNA分子的多个多样,C.自然环境的多个多样,D.非同源染色体组合形式多样,2.某DNA分子含腺嘌呤200个，占碱基总数的20%，该DNA分子中含胞嘧啶：,A.350 B.200 C.300 D.600,3.DNA分子的基本骨架是,A.通过氢键互相连接的碱基对,B.通过氢键互相连接的核苷酸对,C.交替连接的脱氧核糖和磷酸,D.通过共价键依次相连的脱氧核糖和碱基,4.由120个碱基构成的DNA分子片段，可因其碱基对构成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类最多可达：,A.4120 B.1204 C.460 D.604,5.一段多核苷酸链中的碱基构成为30%的A，30%的C，20%的G，20%的T,它是一段：,A.双链DNA B.单链DNA,C.双链RNA D.单链RNA,6.在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b,则,A.b0.5 B.胞嘧啶为a(1/2b-1)个,C.b0.5 D.胞嘧啶为b(1/2b-1)个,7.有关DNA的描述错误的是：,A.每一种DNA分子由两条平行的脱氧核苷酸链缠绕而成,B.两条链的碱基以严格的互补关系配对,C.DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连,D.两条链反向平行排列,8.为保持DNA两条脱氧核苷酸链之间的距离不变，碱基对应保持：,A.A-T碱基对相等 B.A-T；G-C碱基对都相等,C.G-C碱基对相等 D.A-G；T-C碱基对都相等,