DNA的分子结构(姚宝琪)课件

DNA分子的结构分子的结构一、一、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含氮碱基种类：含氮碱基种类：因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4 4种：种：腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸如何形成脱氧核苷酸如何形成DNA分分子？子？DNA的结构又是如何？的结构又是如何？资料资料1 1：2020世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分子的基本单分子的基本单位是位是脱氧核苷酸脱氧核苷酸。资料资料2 2：DNADNA是由是由4 4种脱氧核苷酸连接而成的长链，这种脱氧核苷酸连接而成的长链，这4种脱氧核种脱氧核苷酸分别含有苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基四种碱基。资料资料4 4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A A）的量总是等于胸腺嘧啶（的量总是等于胸腺嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)，鸟嘌呤（，鸟嘌呤（G G）的量总）的量总是等于胞嘧啶（是等于胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。二、二、DNADNA双螺旋结构模型的建构双螺旋结构模型的建构资料资料3：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的的X射线衍射图谱射线衍射图谱，沃森和克里克推算出，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺分子呈螺旋结构，随后构建出磷酸旋结构，随后构建出磷酸脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺旋内部双链螺旋。旋内部双链螺旋。年美国科学家年美国科学家沃森沃森（atson)atson)和英国和英国科学家科学家克里克克里克（rick)rick)提出分子的提出分子的双螺旋双螺旋结构模型结构模型。被誉为。被誉为2020世纪最伟大的发现。世纪最伟大的发现。DAN模型构建模型构建A脱氧核苷酸脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNA双链双链联想一下，联想一下，像什么？像什么？DNADNA分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型结合资料构建模型并分析：结合资料构建模型并分析：DNA分子是由几条链构成的一个什么样的结构？分子是由几条链构成的一个什么样的结构？什么成分在外侧连接构成骨架？内侧是什么？什么成分在外侧连接构成骨架？内侧是什么？碱基之间通过什么连接？有什么规律？碱基之间通过什么连接？有什么规律？三、三、DNADNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（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。DNADNA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。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类种类A-TT-AC-GG-CAGCT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110110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、【课堂反馈】【课堂反馈】四、四、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，形成稳定外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间结构的空间结构 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、脱氧核糖交替连接磷酸、脱氧核糖交替连接 构成基本骨构成基本骨架架A-T，G-C双螺旋结构双螺旋结构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，有多少种组四个数字排列成四位数，有多少种组合方式？合方式？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40004000个碱个碱基对，碱基对有（基对，碱基对有（4 4种）：种）：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。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，又构成了每一个碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。【思考】【思考】DNADNA是遗传物质，储存着大量的遗传信息，是遗传物质，储存着大量的遗传信息，那么那么DNADNA是通过什么储存大量的遗传信息？是通过什么储存大量的遗传信息？DNA通过通过碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序 （即为脱氧核苷酸的排列顺序）（即为脱氧核苷酸的排列顺序）储存大量的遗传信息储存大量的遗传信息五、有关五、有关DNA中的碱基计算规律（基础）中的碱基计算规律（基础）双链双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%A1T2T1A2G1C2C1G2A=T，G=C A+G=T+C=50%(A+G)/(T+C)=1例题、某双链例题、某双链DNADNA分子中，分子中，GG占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+C=50%A+G=T+C=50%。所以，。所以，A=50%23%=27%A=50%23%=27%1 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则胸腺嘧啶为则胸腺嘧啶为_2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，那么，那么在含有在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，胞嘧啶应是分子中，胞嘧啶应是_20%20%6060个个双螺旋双螺旋结构结构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸主要特点主要特点特异性特异性由两条反向平行的脱氧核由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。苷酸长链盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架替连接构成基本骨架，碱基，碱基排列在内侧。排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。通过氢键连接成碱基对。元素组成元素组成:C H O N PDNA分子分子的结的结构构模型构建模型构建碱基互补配对碱基互补配对原则及应用原则及应用DNA分子分子结构特性结构特性稳定性稳定性多样性多样性DNADNA的组成和结构可用五四三二一表示的组成和结构可用五四三二一表示五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、G、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：规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构五、有关五、有关DNADNA中的碱基计算规律（拓展）中的碱基计算规律（拓展）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互为倒互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一中这一 比值的倒数比值的倒数.T 1+C 1=nA1+G 1A 2+G 2T 2+C2=1nA 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2双链双链DNA分子中，分子中，A+T占整个占整个DNA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+T占该占该链碱基总数的百分比。链碱基总数的百分比。A+TA+T+G+C=A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2A 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2=A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1=m%m%m%【课后拓展】【课后拓展】统计、归纳双链统计、归纳双链DNA分子中四种碱基数量的比例关系。分子中四种碱基数量的比例关系。项目项目整个整个DNA分子分子1链链2链链A T C G的关系的关系A=？G=？A1=？T1=？C2=？G2=？(A+G)/(T+C)非互补碱基和之比非互补碱基和之比？m？（A+T）/（G+C）互补碱基和之比互补碱基和之比n？（A+G）或（）或（T+C）在整个在整个DNA分子中占碱基总数的分子中占碱基总数的？