DNA分子的结构示范课PPT学习教案

1、会计学1DNA分子的结构示范课分子的结构示范课1、20世纪世纪30年代后期，瑞典的科学家们证明年代后期，瑞典的科学家们证明DNA是不对称的。第二次世界大战以后，科学家们用是不对称的。第二次世界大战以后，科学家们用电子显微镜测定出电子显微镜测定出DNA分子的直径约为分子的直径约为2nm。第1页/共30页32、1951年美国生物化学家查戈夫定量分析年美国生物化学家查戈夫定量分析DNA分分子的碱基组成，发现子的碱基组成，发现A=T，G=C。第2页/共30页43、1952年英国化学家富兰克琳（年英国化学家富兰克琳（R. E. Franklin）等采）等采用用X射线衍射技术拍摄到射线衍射技术拍摄到DNA

2、结构的照片，确认结构的照片，确认DNA为螺旋结构，并且是由不止一条链所构成的。为螺旋结构，并且是由不止一条链所构成的。第3页/共30页54、1953年美国科学家沃森（年美国科学家沃森（J. D. Watson）（左）（左）和英国科学家克里克（）和英国科学家克里克（F . Crick）（右）提出）（右）提出DNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。第4页/共30页沃森沃森、克里克里克克和英国物和英国物理学家理学家威尔威尔金斯金斯因发现因发现生命的双螺生命的双螺旋而荣获旋而荣获19621962年诺贝年诺贝尔医学生理尔医学生理学奖。学奖。左一：威尔金斯左一：威尔金斯 左三：克里克左三：克里克

3、 左五：沃森左五：沃森第5页/共30页、DNADNA的化学组成的化学组成C H O N PC H O N P复习提问复习提问DNADNA中文全称中文全称: :组成元素组成元素: :基本单位基本单位: :脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基第6页/共30页T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶C 胞嘧啶胞嘧啶 含氮碱基种类：含氮碱基种类：腺膘呤腺膘呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸A胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸C鸟瞟呤鸟瞟呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸第7页/共30页第8页/共30页CTAG磷磷酸酸二二酯酯键键4123OHHCH2Hp=OHOOH

4、OCH2H123OHH442 2、DNADNA分子的结构分子的结构2.1 脱氧核苷酸的连接脱氧核苷酸的连接:？第9页/共30页ATGCATGC氢键氢键磷酸二酯键磷酸二酯键第10页/共30页第11页/共30页AATTGGGCCATC1 1、DNADNA是由几条链构成的，是由几条链构成的，它具有怎样的立体结它具有怎样的立体结构？构？2 2、DNADNA的基本骨架是由哪些的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分物质组成的？它们分别位于别位于DNADNA的什么部位的什么部位呢？呢？3 3、DNADNA中的碱基是如何配对中的碱基是如何配对的？它们位于的？它们位于DNADNA的什的什么部位？么部位？思考与讨论

5、：第12页/共30页（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸核糖和磷酸交替连接交替连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本骨架骨架；碱基在碱基在内侧内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对碱基对，且遵循，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。3.DNA3.DNA分子的结构特点分子的结构特点（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行反向平行的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。AATTGGGCCATC第13页/共30页碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A A只和

6、T T配对、C C只和G G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键G.CG.C比例越高，比例越高，DNADNA结构越稳定？结构越稳定？碱基对的碱基对的种种类类A-TT-AC-GG-C第14页/共30页4 4、DNADNA分子的结构特性分子的结构特性1) 1) 稳定性：稳定性：外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间结构结构 外侧恒定外侧恒定：内侧配对稳定内侧配对稳定: :稳定的空间结构稳定的空间结构 ：磷酸、脱氧核糖交替连接固定不变磷酸、脱氧核糖交替连接固定不变 构构成基本骨架成基本骨架 碱基对之间严格遵循碱基互补配对的原

7、碱基对之间严格遵循碱基互补配对的原则，碱基之间通过氢键连接，维持双螺旋则，碱基之间通过氢键连接，维持双螺旋的稳定的稳定每个每个DNA分子具有稳定的双螺旋结分子具有稳定的双螺旋结构构第15页/共30页4 4、DNADNA分子的结构特性分子的结构特性2 2）多样性）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分子的多样性。分子的多样性。以以1 1，2 2，3 3，4 4四个数字排列成四位数，有多少种组合四个数字排列成四位数，有多少种组合方式？方式？4 种400044种种 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有4000

8、4000个碱个碱基对，碱基对有（基对，碱基对有（4 4种）：种）：A AT T、T TA A、G GC C、C CG G。请同学们计算请同学们计算DNADNA分子上的碱基对有多少种排列方式？分子上的碱基对有多少种排列方式？如排列成如排列成4000位数？位数？ 44000种种对于特定的对于特定的DNADNA分子来讲，碱基对的排列顺序有何特点？分子来讲，碱基对的排列顺序有何特点？3 3）特异性：）特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。第16页/共30页五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、G、

9、C、T，组成，组成四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链：两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链两条反向平行的脱氧核苷酸长链一种螺旋：一种螺旋：规则的双螺旋结规则的双螺旋结构构第17页/共30页化学化学组成组成单位单位双双螺螺旋旋结结构构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 含含A A鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 含含G G胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 含含C C胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸 含含T T主要主要特点特点 碱基互补配对原碱基互补配对原则则DNADNA分子的特性

10、分子的特性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架交替连接构成基本骨架 ，内侧由碱基，内侧由碱基对组成。碱基对由氢键相连接对组成。碱基对由氢键相连接多样性、特异性、稳定性（碱基多样性、特异性、稳定性（碱基4 4种、排列顺序种、排列顺序=4n ， n n为碱基对数）为碱基对数）P脱氧核脱氧核糖糖含氮碱含氮碱基基：A = T G = C A+G / T+C=1 小结小结第18页/共30页1DNA分子的基本骨架是（ ）A.磷脂双分子层 B.规则的双螺旋结构C.脱氧核糖和磷酸交替连接D碱基间的连接C C

11、第19页/共30页AGCT2 2、下图是、下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出1 11010的名称。的名称。胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段、第20页/共30页设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则，可可知：知：A A1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， G G1 1 = C = C2 2 ， G

12、 G2 2 =C =C1 1。则在则在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = CG = C可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链A AG=TG=TC AC AC=TC=TGG 即（即（A AG G）（）（T TC C） （A AC C）（）（T TGG）11第21页/共30页双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。互为倒数。T T2 2 + +

13、C C2 2A A2 2 + +GG2 2A A1 1+ +GG1 1T T1 1 + +C C1 1= =T T2 2 + +G G2 2A A2 2 + +C C2 2A A 1 1+ +C C1 1T T1 1 + +GG1 1= =A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A+TA+TG+CG+C= =A A2 2 +T+T2 2G G 2 2 +C +C2 2= =如果链中的如果链中的AGTCb则链中的则链中的AGTCb双链中双链中AGTC不同不同链链该比值不同该比值不同双链双链DNADNA分子中分子中任何一条链任何一条链A+T/G+CA+T/G+C相等相等第22页/共30页

14、双链双链DNADNA分子中，分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中总数的百分比等于其中任何一条链中A+TA+T占该链占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的一半的一半。A A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1A A1 1 +T +T1 1= = =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2A A2 2 +T +T2 2A+TA+TA+T+G+CA+T+G+C= =A A1 1 +T +T1 1（A+TA+

15、T）1 12 2= = =A A2 2 +T+T2 2第23页/共30页同理：同理：G+CG+CA+T+G+CA+T+G+C= =A A1 1 +T +T1 1 +G +G1 1 +C +C1 1GG1 1 +C +C 1 1= =A A2 2 +T +T2 2 +G +G2 2 +C +C2 2GG2 2 +C +C2 2（G+CG+C）1 12 2G G1 1 + +C C1 1GG2 2 + +C C2 2= = =第24页/共30页1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：解析： 因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，。所以，A=50%A=

16、50%23%=27%23%=27%2、在DNA的一个单链中，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的一个单链中，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 2.5 ：1 1 0.4 0.4 ： 0.4 0.4第25页/共30页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是多少？24%24%第26页/共30页4、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？38%38%5、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？40%40%第27页/共30页规律：规律：亲代亲代DNADNA分子经分子经n n次复制后，所需游次复制后，所需游离的脱氧核苷酸数为：离的脱氧核苷酸数为：N N游离的脱氧核苷酸数游离的脱氧核苷酸数 = a= a(2(2n n-1)-1)a a 表示模板的碱基数表示模板的碱基数n n 表示复制的次数表示复制的次数规律规律3 3：亲代亲代DNADNA分子第分子第n n次复制，所需游离次复制，所需游