DNA分子结构和复制实用教案

组成(z chn)脱氧核苷酸的碱基：胞嘧啶胞嘧啶(m dn)(m dn)（C C）胸腺）胸腺嘧啶嘧啶(m dn)(m dn)（T T）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（G G）因此因此(ync)(ync)，脱氧核苷酸也有，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第1页/共42页第一页，共43页。DNADNA模型模型(mxng)(mxng)建构建构代表(dibio)磷酸 D代表(dibio)脱氧核糖 代表4种碱基 代表连接各组分的化学键 【模型建构模型建构1】: 脱氧核苷酸脱氧核苷酸P第2页/共42页第二页，共43页。【模型建构【模型建构(jin u)2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNADNA模型模型(mxng)(mxng)建构建构第3页/共42页第三页，共43页。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型(mxng)建构3】 DNA双链第4页/共42页第四页，共43页。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型【模型(mxng)(mxng)建构建构3 3】 DNA DNA双链双链第5页/共42页第五页，共43页。两条链中的碱基是排在外侧两条链中的碱基是排在外侧(wi c)，还是在内侧？，还是在内侧？第6页/共42页第六页，共43页。【模型【模型(mxng)建构建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP第7页/共42页第七页，共43页。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型【模型(mxng)建构建构3】 DNA双链双链第8页/共42页第八页，共43页。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型【模型(mxng)建构建构3】 DNA双链双链第9页/共42页第九页，共43页。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型【模型(mxng)建构建构3】 DNA双链双链第10页/共42页第十页，共43页。P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型【模型(mxng)建构建构3】 DNA双链双链第11页/共42页第十一页，共43页。连接两条链的碱基如何连接两条链的碱基如何(rh)配对配对?第12页/共42页第十二页，共43页。碱基配对时，为什么嘌呤碱基配对时，为什么嘌呤(piolng)(piolng)碱不与碱不与嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而DNA分子(fnz)的两条链的距离是固定的。第13页/共42页第十三页，共43页。为什么只能为什么只能(zh nn)(zh nn)是是A A配配T T，G G配配C C，不能是，不能是A A配配C C，G G配配T T？(1)A(1)A的量总是的量总是(zn (zn sh)sh)等于等于T T的量的量,G,G的的量总是量总是(zn sh)(zn sh)等等于于C C的量的量. .(2)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构(jigu)更加稳定.第14页/共42页第十四页，共43页。模模型型(mxng)建建构构3 DNA双双链链第15页/共42页第十五页，共43页。3.4nm3.4nm2nm2nm0.34nm模型模型(mxng)建构建构4 DNA双螺旋结构双螺旋结构第16页/共42页第十六页，共43页。DNADNA的空间结构的空间结构以超高分辨率扫描式电子显微以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的镜拍到的DNADNA照片照片(zhopin)(zhopin)。第17页/共42页第十七页，共43页。PPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPA AC CT TG G磷酸磷酸(ln (ln sun)sun)脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基DNADNA的平面的平面(pngmin)(pngmin)结构结构102345012345DNADNA模型模型(mxng)(mxng)分析分析反向平行反向平行第18页/共42页第十八页，共43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嘌呤和嘧啶之间通过(tnggu)氢键配对，氢键配对，形成碱基对，且形成碱基对，且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配对，配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互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。补配对原则。ATGC氢键氢键(qn (qn jin)jin)DNADNA模型模型(mxng)(mxng)分析分析第19页/共42页第十九页，共43页。AAATTTGGGGCCCATC 思考(sko)1：结构中的哪个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？两条长链上的脱两条长链上的脱氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交替排列替排列(pili)的的顺序是稳定不变顺序是稳定不变的。的。长链中的碱基对长链中的碱基对的排列的排列(pili)顺顺序是千变万化的。序是千变万化的。第20页/共42页第二十页，共43页。比较不同比较不同(b tn)(b tn)组的组的DNADNA模型模型有什么不同有什么不同(b tn)(b tn)？DNADNA中的遗传信息蕴藏在哪儿中的遗传信息蕴藏在哪儿? ?碱基对的排列碱基对的排列(pili)顺序顺序不同不同碱基对的排列碱基对的排列(pili)顺序中顺序中【思考思考2】第21页/共42页第二十一页，共43页。3、DNA中的碱基是如何(rh)配对的？它们位于DNA的什么部位？2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于(wiy)DNA的什么部位呢？1、DNA是由几条链构成的？它具有(jyu)怎样的立体结构？【思考思考3】总结总结DNADNA分子的结构特点分子的结构特点第22页/共42页第二十二页，共43页。AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两分子是由两条反向平行的脱氧核苷条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋酸长链盘旋(pnxun)成双螺旋结构。成双螺旋结构。DNA分子的结构分子的结构(jigu)特点特点第23页/共42页第二十三页，共43页。AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子分子(fnz)是由两条反向平行的是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。成双螺旋结构。（2 2）DNADNA分子中的脱分子中的脱氧核糖和磷酸交替连氧核糖和磷酸交替连接接(linji)(linji)，排列在，排列在外侧，构成基本骨架；外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。DNA分子的结构分子的结构(jigu)特点特点第24页/共42页第二十四页，共43页。AAATTTGGGGCCCATC（2） DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成(guchng)基本骨架；基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3 3）两条链上的碱基）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形通过氢键连结起来，形成成(xngchng)(xngchng)碱基对，碱基对，且遵循碱基互补配对原且遵循碱基互补配对原则。则。DNA分子分子(fnz)的结的结构特点构特点）第25页/共42页第二十五页，共43页。DNADNA分子分子(fnz)(fnz)的的特点：特点：多样性多样性：一个一个(y )(y )最短的最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个个碱基对，可能的排列方式就有碱基对，可能的排列方式就有4400044000种。种。 稳定性稳定性：中的脱氧核糖和磷酸交替连接中的脱氧核糖和磷酸交替连接(linji)的方式不变，两条链间碱基互补的方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）配对的原则不变。（即结构的稳定性）DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化分子碱基对的排列顺序千变万化。4 4n n(n(n表示碱基对数表示碱基对数) )第26页/共42页第二十六页，共43页。特异性特异性：不同不同(b tn)的生物，碱基对的数目的生物，碱基对的数目可能不同可能不同(b tn)，碱基对的排列顺，碱基对的排列顺序肯定不同序肯定不同(b tn)。碱基数目即使。碱基数目即使相同，碱基的排列顺序还是可能不同相同，碱基的排列顺序还是可能不同(b tn)。特定特定(tdng)(tdng)的的DNADNA分子具有特分子具有特定定(tdng)(tdng)的碱基排列顺序。的碱基排列顺序。第27页/共42页第二十七页，共43页。DNADNA分子的结构分子的结构(jigu)(jigu)小结小结1.化学组成(z chn)元素：2.基本组成(z chn)单位： 3.空间结构：4.DNA分子的特点：5,4,3,2,15,4,3,2,1记忆法记忆法第28页/共42页第二十八页，共43页。DNADNA分子分子(fnz)(fnz)的结构小结的结构小结1.1.化学元素化学元素(hu xu yun s)(hu xu yun s)组组成：成：C H O N PC H O N P2.2.基本组成基本组成(z chn)(z chn)单位：单位：( (四种四种) )脱氧核脱氧核苷酸苷酸一分子含氮碱基一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸3.3.空间结构空间结构: :规则的双螺旋规则的双螺旋结构结构两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则4.4.DNADNA分子特点分子特点: :多样性多样性, ,特异性特异性, ,稳定性稳定性第29页/共42页第二十九页，共43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。根据碱基互链。根据碱基互补配对原则补配对原则(yunz)(yunz)可知：可知： A1 = T2 A1 = T2 A2 = T1 A2 = T1 G1 = C2 G1 = C2 G2 = C1 G2 = C1且在且在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = C G = CA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链第30页/共42页第三十页，共43页。你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公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。括出一些规律。A=T G=CA=T G=C A+G=T+CA+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式： 规律概括：在规律概括：在DNADNA双链中，任意两个不互补双链中，任意两个不互补碱基之和碱基之和 ，并为碱基总数，并为碱基总数的的 。A+GA+G( )=T+GT+G( )=50%A+GA+G T+C T+C =( )( )( )=( )( )( )=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等(xingdng)一半一半(ybn)第31页/共42页第三十一页，共43页。【课堂(ktng)反馈】1 1下面下面(xi mian)(xi mian)是是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中1 11010的名称。的名称。 12345678109GTCA1. 1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 6. 磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)7. 7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 8. 碱基对碱基对9. 9. 氢键氢键10. 10. 一条脱氧核苷酸链的一条脱氧核苷酸链的片段片段第32页/共42页第三十二页，共43页。2 2已知已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有18001800个碱基对，其中胞嘧啶有个碱基对，其中胞嘧啶有10001000个，这个个，这个(zh ge)DNA(zh ge)DNA分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 A18001800个和个和800800个个 B B18001800个和个和l800l800个个C C36003600个和个和800800个个 D D36003600个和个和36003600个个C【课堂【课堂(ktng)反馈】反馈】3 3、 DNA DNA分子分子(fnz)(fnz)的一条单链中，的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子分子(fnz)(fnz)中中G= _ G= _ 29%第33页/共42页第三十三页，共43页。DNA分子各种分子各种( zhn)碱基的数量关系碱基的数量关系 ： 在整个在整个(zhngg)DNA分子中，分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 DNA分子分子(fnz)的一条链中的的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T + A ； 同理，同理，G+C = C+G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%第34页/共42页第三十四页，共43页。在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比的和占该链碱基比率等于率等于(dngy)另一条链中另一条链中A+T的和占该链碱基的和占该链碱基比率，还等于比率，还等于(dngy)双链双链DNA分子中分子中A+T的和的和占整个占整个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)%如果如果(rgu)一条链中的一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另，则另一条链中的一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；如果；如果(rgu)一条链中的一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链则另一条链中中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b第35页/共42页第三十五页，共43页。练习题 1、某生物(shngw)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%或者或者(huzh)(huzh)：A+G=T+C=50% A+G=T+C=50% 结论：两个非互补配对结论：两个非互补配对(pi du)(pi du)碱基之和占碱基之和占DNADNA碱碱基总数的基总数的50% 50% 因为因为A=T=18%A=T=18%， 所以所以G+C=G+C= 答：答：又因为又因为G=CG=C， A=18%A=18%，所以，所以G=50%-18%=32%G=50%-18%=32% 所以所以A+T=36%A+T=36%； 100%-36%=64%100%-36%=64% 因此因此G=C=32%G=C=32% 第36页/共42页第三十六页，共43页。2、构成(guchng)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第37页/共42页第三十七页，共43页。3、DNA的一条链中A+G/T+C=2，另一条链中相应的比是-，整个(zhngg)DNA分子中相应的比是-。 DNA的一条链中A+T/C+G=2，另一条链中相应的比是 ，整个(zhngg)DNA分子中相应的比是。 0.5122第38页/共42页第三十八页，共43页。5、双链DNA分子中，G占碱基总数(zngsh)的38，其中一条链中的T占碱基总数(zngsh)的5，那么另一条链中的T占碱基总数(zngsh)的 。 7% 第39页/共42页第三十九页，共43页。 5 5在在DNADNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A A与与T T之间的连接结构是（之间的连接结构是（ ） A A氢键氢键 B B磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸 C C肽键肽键(ti jin) D(ti jin) D脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖 6 6根据碱基互补配对原则，在根据碱基互补配对原则，在AGAG时，双链时，双链DNADNA分子中，下列四个式子正确的是分子中，下列四个式子正确的是（ ） A A（A+CA+C）/ /（G+TG+T）=1 B=1 B（A+GA+G）/ /（G +CG +C）=1=1 C C（A+TA+T）/ /（G+CG+C）=1 D=1 D（A+CA+C）/ /（G+CG+C）=1=1DA第40页/共42页第四十页，共43页。 7 7某细胞某细胞(xbo)DNA(xbo)DNA分子的碱基中，腺嘌呤的的分子数占分子的碱基中，腺嘌呤的的分子数占18%18%，那么鸟嘌呤的分子数，那么鸟嘌呤的分子数占（占（ ） A A9% B9% B18% C18% C32% D32% D36%36% 8 8下列关于下列关于DNADNA结构的描述错误的是（结构的描述错误的是（ ） A A每一个每一个DNADNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成分子由一条多核苷酸链盘绕而成 的螺旋结构的螺旋结构 B B外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基 C CDNADNA两条链上的碱基间以氢键相连，且两条链上的碱基间以氢键相连，且A A与与T T配对、配对、G G与与C C配对配对 D D DNA DNA的两条链等长，但是反向平行的两条链等长，但是反向平行CA第41页/共42页第四十一页，共43页。感谢您的欣赏(xnshng)！第42页/共42页第四十二页，共43页。NoImage内容(nirng)总结组成脱氧核苷酸的碱基：。【模型建构2】一条脱氧核苷酸链。两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧。碱基配对时，为什么(shn me)嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢。比较不同组的DNA模型有什么(shn me)不同。（2）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。（2） 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。碱基数目即使相同，碱基的排列顺序还是可能不同。5,4,3,2,1记忆法。感谢您的欣赏第四十三页，共43页。