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1、第二节DNA分子的结构,第三章基因的本质,返回,1、DNA全称：脱氧核糖核酸，是主要的遗传物质。,2、组成元素:C、H、O、N、P,3、基本组成单位:脱氧核苷酸。,一、DNA分子化学组成,脱氧核苷酸,一分子磷酸,一分子脱氧核糖,一分子含氮碱基,腺嘌呤（A）,鸟嘌呤（G）,胞嘧啶（C）,胸腺嘧啶（T）,脱氧核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,脱氧核苷酸的结构和种类,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核苷酸的种类,面对DNA双螺旋模型的美国生物学家沃森（左）和英国生物物理学家克里克（右）。,DNA双螺旋结构模型的构建,1953年，美国科学家沃森（JD.Wa
2、tson，1928）和英国科学家克里克（F.Crick，19162004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。,回眸历史,1、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的哪些经验和成果？,思考,（1）英国科学家威尔金斯和富兰克林,（2）奥地利著名生物化学家查哥夫,早凋的“科学玫瑰”富兰克林（R.E.Franklin）,她和同事威尔金斯在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到D晶体照片，,但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。,(英，R.E.Franklin,19201958）,为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。,DNA衍射图谱,（1）同一生物
3、的不同组织的DNA碱基组成相同；（2）几乎所有生物的DNA，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。（3）不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现为A+T/G+C的比值不同。,奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果：,在生命的旋梯上 沃森和克里克,1953年4月25日，克里克和沃森在自然杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。,沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。,左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森,DNA的空间结构,图的上半部分是
4、以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的照片。,图的下半部分是DNA的人工模型。,从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构,DNA的结构模式图,从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构,放大,DNA的空间结构,氢键,平面结构,立体结构,二、DNA分子的空间结构：规则的双螺旋结构,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只和T配对、C只和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。,A,T,G,C,氢键,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。,（2）DNA分子中的脱氧
5、核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。,（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。,DNA双螺旋结构的主要特点,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,你注意到了吗？,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。,长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。,你注意到了吗？,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。,长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。,DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。,1）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。,在生物体内，一个最短DN
6、A分子也大约有4000个碱基对，请同学们计算DNA分子有多少种？,2）特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一 个DNA分子的特异性.,碱基对的排列顺序就代表了遗传信息,DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。,三、DNA分子的结构特性,3)稳定性,DNA分子中在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接排列不变，内侧碱基互补配对原则不变。,1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鸟嘌呤4.胸腺嘧啶5.脱氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脱氧核苷酸8.碱基对9.氢键10.一条脱氧核苷酸链的片段,1下面是DNA的分子的结构模式图，说出图中110的名称。,【课堂反馈】,2已知1个DNA分子中有4000个
7、碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA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（）A4000个和900个 B4000个和l800个C8000个和1800个D8000个和3600个,C,A+G+T+C,A+G+T+C,A+C,T+C,T+G),A+G,恒等,一半,双链DNA分子中：,(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1,A=T，G=C,A+G=T+C=A+C=T+G=50%,两个互补碱基相等,任意两个不互补碱基之和恒等且各占DNA总碱基数的50,不互补碱基之和的比值等于1,四、利用碱基互补配原则的计算规律,1、在一条双链
8、DNA分子中，腺嘌呤占35%，它所含的胞嘧啶应占（）A、15%B、30%C、35%D、70%,2、在双链DNA中有鸟嘌呤P个，占全部碱基的比例为N/M（M2N），则该DNA分子中腺嘌呤的数目是（）A、P B、（PM/N）+P C、（PM/2N）P D、PM/2N,A,C,双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。,=n,=n,在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双链DNA分子中A+T的和占整个DNA分子的碱基比率。,3、某双链DNA片段中，A占23%，其中一条链中的C占该单链的24%，问另一条链中的C占多少？,30
9、%,两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数.,不同生物的DNA分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。,（A+C）：（T+G）=1不能反映种间差异。（A+T）：（C+G）不同生物一般不同，反映种间差异。,4、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？5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 1,0.4 0.4,练习：1、某双链DNA分子中，（A+T）/（G+C）=1.5则它的C占全部碱基的：A.2
10、0%B.25%C.30%D.35%,A,练 习2：,3、测的DNA分子一条单链中（A+T）/（G+C）=0.7，在整个DNA分子中这种比例是 A.1.43 B.0.7 C.0.5 D0.3,B,A,5、若DNA分子的一条链中(AT)/(CG)=a，则和该DNA单链互补的单链片段中(AT)/(CG)的比值为 Aa B1/a C1 D1-1/a6、一段多核苷酸链中的碱基组成为：35的A、20的C、35的G、10的T。它是一段 A双链DNA B单链DNA C双链RNA D单链RNA,A,B,7、在双链DNA分子中，当(A+G)/(T+C)在一条多脱氧核苷酸链上的比例为0.4时，则在另一互补链和整个D
11、NA中，这种比例分别是 0.4，1 B.1，1 C.0.6，1 D.2.5，18、由120个碱基对组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列不同携带不同的遗传信息，其种类最多可达 120 B.1204 C.460 D.4120,D,D,DNA 的 复 制,课 前 提 问,1.,2.DNA双螺旋结构的特点（5个）,DNA 复 制 的 发 现：,沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构之后，又提出了DNA复制的假说：DNA半保留复制模型；1958年，米西尔森和斯坦尔采用含15N同位素的NH4Cl培养大肠杆菌，放在正常的培养液里繁殖，然后用梯度离心技术测定分裂时DNA复制时的密度变化，证实了DNA的半保
12、留复制。,DNA的半保留复制 是指在DNA解旋酶的作用下，以一个亲代DNA分子的两条链为模板，合成两个结构上完全相同的子代DNA分子的过程。,复 制 时 间,体细胞有丝分裂的间期、有性生殖细胞减数分裂第一次分裂的间期。,复 制 过 程,1.解 旋；DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，使得DNA双链的氢键断裂，这样使得螺旋结构的DNA双链解开。DNA分子的双链象拉链一样被拉开,2.复 制 以解开的每段DNA链（母链）为模板，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，在相关酶的作用下，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。,3.分 配 复制出来的子代DNA分子，通过细胞的分裂，被分配到
13、子代细胞中。,DNA复制过程：1.破坏氢键，打开DNA双链2.游离核苷酸与母链碱基互补配对3.配对的游离核苷酸联结为子链4.子链与模板母链盘绕成双螺旋结构,复制的特点：1.DNA分子是边解旋边复制的；多个位点同时复制2.半保留复制；,复制的条件：1.模板：解旋的DNA分子；原料：细胞中游离的脱氧核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、聚合酶等可以进行人工模拟复制(PCR技术),复制的意义 通过DNA分子的复制，把亲代的遗传信息传给子代，从而使得前后代保持了一定的连续性。,复制的分子基础 1.DNA分子具有独特的双螺旋结构；2.连接两条链的碱基有互补配对能力。,在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,
14、其DNA分子均为l4N-DNA(对照);在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(I和II),用某种离心方法分离得到的结果如右图所示。请分析:(1)由实验结果可以推测第一代(I)细菌DNA分子中一条链是，另一条链是。(2)将第一代(I)细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代,将所得到的细菌的DNA用同样的方法分离。请参照上图,将DNA分子可能出现在试管中的位置在上图中标出。,2.一个噬菌体侵染细菌后，形成了200个子代噬菌体，子代DNA中含最初DNA链的DNA占 A.1%B.2%C.25%D.50%,A
15、,4.某双链DNA分子带有15N同位素标记，在试管中以该DNA为模板进行复制实验，连续复制4代之后，试管中带有15N同位素标记的DNA占总量的 A.12.5%B.25%C.50%D.100%,A,下图是有关DNA复制的示意图，ABC表示大肠杆菌的DNA复制，DEF表示哺乳动物的DNA复制。图中“-”表示复制起始点。（1）若A中含48502个碱基对，而子链延伸的速度是每分钟105个碱基对，则此DNA分子复制完成约需30s，而实际只需16s，根据AC图分析，是因为。,复制是双向进行的,（2）哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按AC的方式复制至少需要8h，而实际上约6h左右。根据DF图分析，是因为。（3）AC，DF均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是。,从多个起点同时双向复制的,边解旋边复制,再见,
