第三章第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)

1、中關(guān)村中關(guān)村DNA標(biāo)志標(biāo)志雅典奧運(yùn)會(huì)開幕式經(jīng)典場景 第第2 2節(jié)節(jié) DNADNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)、DNADNA的化學(xué)組成的化學(xué)組成C H O N PC H O N PDNADNA中文全稱中文全稱: :組成元素組成元素: :基本單位基本單位: :脫氧脫氧核糖核糖含氮堿基含氮堿基磷酸磷酸磷酸磷酸脫氧脫氧核糖核糖含氮堿基含氮堿基含氮堿基種類：含氮堿基種類：因此，脫氧核苷酸也有因此，脫氧核苷酸也有4 4種：種：腺膘呤脫氧核苷酸腺膘呤脫氧核苷酸A胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸C鳥瞟呤脫氧核苷酸鳥瞟呤脫氧核苷酸GT胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸如何形成脫氧核苷酸如何形成DNA分子？分

2、子？DNA的結(jié)構(gòu)又是如何？的結(jié)構(gòu)又是如何？年美國科學(xué)家年美國科學(xué)家沃森沃森（atson)atson)和英國和英國科學(xué)家科學(xué)家克里克克里克（rick)rick)提出分子的提出分子的雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)模型。被譽(yù)為。被譽(yù)為2020世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)。世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)。DNADNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型CTAG磷磷酸酸二二酯酯鍵鍵4123OHHCH2Hp=OHOOHOCH2H123OHH442 2、DNADNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)2.1 脫氧核苷酸的連接脫氧核苷酸的連接:？AAATTTGGGGCCCATC（2）DNA分子中的脫氧分子中的脫氧核糖和磷酸核糖和磷酸交替連接交替連接，排

3、列在外側(cè)，構(gòu)成排列在外側(cè)，構(gòu)成基本基本骨架骨架；堿基在堿基在內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通）兩條鏈上的堿基通過過氫鍵氫鍵連結(jié)起來，形成連結(jié)起來，形成堿基對(duì)堿基對(duì)，且遵循，且遵循堿基互堿基互補(bǔ)配對(duì)原則補(bǔ)配對(duì)原則。3.DNA3.DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）DNA分子是由兩條分子是由兩條反向平行反向平行的脫氧核苷酸的脫氧核苷酸長鏈盤旋成長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基對(duì)堿基對(duì)另一堿基對(duì)另一堿基對(duì) 嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對(duì)，形成堿基對(duì)，且A A只和T T配對(duì)、C C只和G G配對(duì)，這種堿基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系就叫做堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。ATGC氫鍵氫鍵G.CG.C比例越高，比例越高，D

4、NADNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定堿基對(duì)的堿基對(duì)的種類種類A-TT-AC-GG-C？4 4、DNADNA分子的結(jié)構(gòu)特性分子的結(jié)構(gòu)特性1) 1) 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：外側(cè)恒定，內(nèi)側(cè)配對(duì)穩(wěn)定，形成穩(wěn)定外側(cè)恒定，內(nèi)側(cè)配對(duì)穩(wěn)定，形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu) 外側(cè)恒定：外側(cè)恒定：內(nèi)側(cè)配對(duì)穩(wěn)定內(nèi)側(cè)配對(duì)穩(wěn)定: :穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu) ：磷酸、脫氧核糖交替連接磷酸、脫氧核糖交替連接 構(gòu)成基本骨架構(gòu)成基本骨架A-T，G-C雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)4 4、DNADNA分子的結(jié)構(gòu)特性分子的結(jié)構(gòu)特性2 2）多樣性）多樣性：堿基對(duì)的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了堿基對(duì)的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNADNA分子的多樣性。分子的

5、多樣性。 以以1 1，2 2，3 3，4 4四個(gè)數(shù)字排列成四位數(shù)，有多少種組四個(gè)數(shù)字排列成四位數(shù)，有多少種組合方式？合方式？4 種400044種種 在生物體內(nèi)，一個(gè)最短在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNADNA分子也大約有分子也大約有40004000個(gè)堿個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)有（基對(duì)，堿基對(duì)有（4 4種）：種）：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。請同學(xué)們計(jì)算請同學(xué)們計(jì)算DNADNA分子上的堿基對(duì)有多少種排列方式？分子上的堿基對(duì)有多少種排列方式？如排列成如排列成4000位數(shù)？位數(shù)？ 44000種種對(duì)于特定的對(duì)于特定的DNADNA分子來講，堿基對(duì)的排列順序有何特點(diǎn)？分子來講，堿基對(duì)的排列順序有何特點(diǎn)？3 3

6、）特異性：）特異性：堿基對(duì)的特定排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)堿基對(duì)的特定排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)DNADNA分子的特異性。分子的特異性。DNADNA的組成和結(jié)構(gòu)可用五四三二一表示的組成和結(jié)構(gòu)可用五四三二一表示五種元素：五種元素：C、H、O、N、P四種堿基：四種堿基：A、G、C、T，組成，組成四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸三種物質(zhì)：三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條長鏈：兩條長鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈一種螺旋：一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)AGCT下圖是下圖是DNADNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，用文字填出分子結(jié)構(gòu)模式圖，用文字填出11

7、0110的的名稱。名稱。胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鳥嘌呤（鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸堿基對(duì)堿基對(duì)氫鍵氫鍵一條脫氧核苷酸鏈的片段一條脫氧核苷酸鏈的片段、如如圖：設(shè)圖：設(shè)DNADNA一條鏈為一條鏈為1 1鏈，互補(bǔ)鏈為鏈，互補(bǔ)鏈為2 2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（1 1）1 1鏈和鏈和2 2鏈上的哪些堿基數(shù)量總是相等的？鏈上的哪些堿基數(shù)量總是相等的？兩條鏈的堿基數(shù)目是否相兩條鏈的堿基數(shù)目是否相等？等？ （2 2）在）在DNADNA雙鏈中，哪些堿基數(shù)量總是相等的？雙鏈中，哪些堿基數(shù)量總是相等的？（3

8、3）在）在1 1鏈上，鏈上，A1A1等于等于T1T1嗎？嗎？G1G1和和C1C1的數(shù)量一樣嗎？的數(shù)量一樣嗎？(4)(4)已知：已知：1 1鏈上堿基共有鏈上堿基共有100100個(gè)，其中個(gè)，其中A1+A2A1+A2共共3030個(gè)個(gè)問：這個(gè)問：這個(gè)DNADNA分子中堿基一共有多少個(gè)？分子中堿基一共有多少個(gè)？G1G1和和G2G2共多少個(gè)？共多少個(gè)？A1A1T1T1G1G1C1C1T2T2A2A2C2C2G2G2有關(guān)有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律中的堿基計(jì)算規(guī)律A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2A1+T1+G1+C1=T2+A2+C2+G2 A=A1+A2=T2+T1=T，同理：，同理：C=G不

9、一定不一定有關(guān)有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律中的堿基計(jì)算規(guī)律（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=11兩條鏈兩條鏈不互補(bǔ)的堿基不互補(bǔ)的堿基之和相等。之和相等。（A+G）/（A+T+G+C）=1 / 2兩鏈中不互補(bǔ)的堿基和與兩鏈堿基總數(shù)之比兩鏈中不互補(bǔ)的堿基和與兩鏈堿基總數(shù)之比等于等于50%（1/2）。）。因?yàn)椋篈與與T互補(bǔ)配對(duì)，G與與C互補(bǔ)配對(duì)， 所以：即A=T C=G例題例題1 1、某雙鏈、某雙鏈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?yàn)橐驗(yàn)镈NADNA分子中，分子中，A+G=T+C=50%A+G=T+C=50%。所以，。所以，A=5

10、0%23%=27%A=50%23%=27% 雙鏈雙鏈DNA分子中，分子中，A+T占整個(gè)占整個(gè)DNA分分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中鏈中A+T占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈中任何一條鏈A+T是整個(gè)是整個(gè)DNA分子分子A+T的一半的一半,G+C也一樣。也一樣。A+TA+TA+T+G+CA+T+G+CA 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 2= =A1 +T1（A+T）1 12 2= = =A2 +T2A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA雙鏈雙鏈（G+C）1 12 2G1 +C1G2 +C2= = =2、某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。解析一：設(shè)DNA分子堿基總數(shù)為100.已知：A+T=54，則G+C=46所以，G1+C1 =G2 +C2 =23已知：G 1 =10022%=