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第二节第二节 DNA分子的结构分子的结构 雅典奥运会开幕式经典场景雅典奥运会开幕式经典场景 中关村中关村DNA双螺旋双螺旋结构结构“生命生命”雕塑，如雕塑，如今已被看作中关村的标今已被看作中关村的标志，受到各界好评。志，受到各界好评。DNA不朽的双螺旋不朽的双螺旋DNA的结构特点的结构特点DNA的碱基配对规律的碱基配对规律基本组成元素基本组成元素基本组成物质基本组成物质基本组成单位基本组成单位DNADNA单链单链DNADNA双链双链 一、回忆一、回忆DNA的结构层次的结构层次C H O N PPPA 腺嘌呤腺嘌呤G 鸟嘌呤鸟嘌呤C 胞嘧啶胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸PPPPPHHHH沃森、沃森、克里克克里克DNA之父之父X衍射技术是用衍射技术是用X光透过光透过物质的结晶体，使其在照物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。来推测晶体的分子排列。1951年，威尔金斯和富兰年，威尔金斯和富兰克林拍摄了克林拍摄了DNA的的X射线射线衍射图。衍射图。沃森从图上推断沃森从图上推断DNA的结构是一个规则的螺旋体，他的结构是一个规则的螺旋体，他和克里克便打定主意要采用模型构建法，用纸和铁丝和克里克便打定主意要采用模型构建法，用纸和铁丝制作一个制作一个DNA模型。模型。脱氧核糖脱氧核糖和磷酸交和磷酸交替排列在替排列在内、碱基内、碱基排在外排在外 GATCGCCATCGCA脱氧核糖和磷脱氧核糖和磷酸交替排列在酸交替排列在外侧，碱基排外侧，碱基排在内部，且同在内部，且同型碱基配对。型碱基配对。A与与A配对配对,T与与T配对，配对，C与与C配对配对,G与与G配对配对.ATCGATCGGGAA1952年，查哥夫提出：年，查哥夫提出：A的量总是等于的量总是等于T的量，的量，G的的量总是等于量总是等于C的量。推测：长的腺的量。推测：长的腺嘌呤嘌呤A和短的胸腺和短的胸腺嘧啶嘧啶T配对，配对，长的鸟嘌呤长的鸟嘌呤G和短的胞嘧啶和短的胞嘧啶C配对。配对。鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸GC 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸TAATCGATGC碱基互补配对模碱基互补配对模型型氢键氢键(1) DNA分子是由分子是由两条链两条链组组成的，这两条链按成的，这两条链按反向平行反向平行方式方式盘旋成双螺旋结构。盘旋成双螺旋结构。(2) DNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和磷酸交替连接和磷酸交替连接，排列在，排列在外外侧侧，构成，构成基本骨架基本骨架；碱基排；碱基排列在列在内侧内侧。(3) 两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过氢氢键键连接成碱基对，并且碱基连接成碱基对，并且碱基的配对有一定的规律：的配对有一定的规律：A(腺腺嘌呤嘌呤)一定与一定与T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)配配对；对；G(鸟嘌呤鸟嘌呤)一定与一定与C(胞胞嘧啶嘧啶)配对。配对。总结：总结：DNA的结构特点的结构特点ACAGTCATTGAAT碱基互补配对原则碱基互补配对原则多样性：多样性：DNA分子分子碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。特异性：特定的特异性：特定的DNA分子具有分子具有特定的碱基排列顺序特定的碱基排列顺序。不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。对的排列顺序肯定不同。稳定性：两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的稳定性：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，具有规则的双螺旋结构。顺序是稳定不变的，具有规则的双螺旋结构。二、二、DNA的特性的特性DNA分子中的分子中的碱基对排列顺序碱基对排列顺序就代表了遗传信息。就代表了遗传信息。ACAGTCATTGAAT 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1； (A+C）/（T+G）=1。 DNA分子的一条链中的分子的一条链中的A+T=另一另一条链的条链的T+A ，即，即 A1+T1= T2+ A2；同；同理，理，G1+C1 = C2+G2两个非配对碱基之和占碱基总数的两个非配对碱基之和占碱基总数的50%，即即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%二、二、DNA的碱基配对规律的碱基配对规律A1T2T1A2G1C2C1G2如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则，则另一条链中的另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；如果一条链中的如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b，则另，则另一条链中一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b。在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率的和占该链碱基比率等于另一条链中等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双的和占该链碱基比率，还等于双链链DNA分子中分子中A+T的和占整个的和占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。即：即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总总( A+T)%同理：同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总总( G+C)%A1T2T1A2G1C2C1G2即：（即：（A1+T1）/（G1+C1）=a，则则 （A2+T2）/（G2+C2）= a即：（即：（A1+G1）/（T1+C1）=b，则则 （A2+G2）/（T2+C2）=1 / b2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在，上述比例在其互补链和整个其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？练一练练一练1.1.某双链某双链DNADNA分子中，鸟嘌呤占分子中，鸟嘌呤占23%23%，求腺嘌呤占多少？，求腺嘌呤占多少？27%27%2.5 12.5 10.4 0.40.4 0.4若若DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述比例在其互，上述比例在其互补链和整个补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？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，则 胸腺嘧啶为胸腺嘧啶为_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%，那么在含有，那么在含有 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_3 3、 DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个 DNADNA分子中分子中G= _G= _ 20% 60个个29%4 4、（、（20002000上海）由上海）由120120个碱基组成的个碱基组成的DNADNA分子片段，分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同 的遗传信息，其种类数最多可达的遗传信息，其种类数最多可达 （ ） A A、4 4120 120 B B、1201204 4 C C、4 460 60 D D、60604 4C C5.5.已知在已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m(A+G)/(T+C)= m 时时, ,求求: : (1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少? ? 1/m(2) (2) 这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少? ?1(3)(3)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少? ?n(4)(4)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少? ?n6.6.从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析进行分析, ,其四种碱基数的比例其四种碱基数的比例 是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,46% ,又知又知DNADNA的的 一条链一条链(H(H链链) )所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺嘌呤是腺嘌呤, ,问与问与H H链相对应链相对应 的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )( )、26%26%、24% 24% 、14% 14% 、11%11%A当在一单链中当在一单链中, ,如果如果(A+T)/(G+C)= n(A+T)/(G+C)= n 时时, ,求求: :
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