必修2、3-2、DNA的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

一、DNA和RNA的化學(xué)組成脫氧核苷TA脫氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷GCAUGC脫氧核糖核酸核糖核酸脫氧核苷酸《世紀(jì)金榜》P41坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑，以它簡潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往行人。你知道為什么將它作為高科技的標(biāo)志嗎？1953年，美國學(xué)者沃森和英國學(xué)者克里克共同提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著分子生物學(xué)真正意義上的誕生。DNA的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)脫氧核糖含氮堿基磷酸（A）（G）（C）（T）1、DNA的結(jié)構(gòu)單元（基本組成單位）——脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸H脫氧核糖含氮堿基磷酸脫氧核苷鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸

胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸的種類A腺嘌呤脫氧核苷酸GCTDNA（脫氧核酸）是脫氧核苷酸的多聚體脫氧核苷酸之間以什么方式連接起來？脫去H2O，形成磷酸二酯鍵2、脫氧核苷酸之間的連接方式T

G

C

A

’

1’2’3’4’5’５’端３’端脫氧核苷酸鏈2、脫氧核苷酸之間的連接方式T

G

C

TACGA

12345

12345T５’端３’端５’端３’端兩條鏈上相對應(yīng)的堿基之間以氫鍵相連堿基互補(bǔ)配對原則3、DNA的平面結(jié)構(gòu)：DNA是由兩條脫氧核苷酸鏈組成某一個(gè)DNA含有有1000個(gè)堿基對，該DNA分子中有脫氧核糖個(gè)，磷酸基團(tuán)個(gè)，游離的磷酸基團(tuán)（）個(gè)A.2個(gè)B.1000個(gè)C.998個(gè)D.2000個(gè)DDA4.DNA分子的立體結(jié)構(gòu)DNA立體結(jié)構(gòu)：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)AAATTTGGGCCATC（1）DNA分子是由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。其中每條鏈上的一個(gè)核苷酸以脫氧核糖與另一個(gè)核苷酸上的磷酸基團(tuán)結(jié)合，形成主鏈的基本骨架，排列在主鏈的外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)（2）一條鏈上的核苷酸堿基總是與另一條鏈上的核苷酸堿基通過氫鍵連接，形成堿基對，遵循堿基互補(bǔ)配對原則。A與T之間兩個(gè)氫鍵，C與G之間三個(gè)氫鍵。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（3）堿基含量符合卡伽夫法則，即A＝T，C=G；但是A＋T的量不一定等于C＋G的量不同生物的堿基比率（A+T/C+G）不同1．下面是DNA的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說出圖中1－10的名稱。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.胸腺嘧啶脫氧核苷酸8.堿基對9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈的片段練習(xí)題2：在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T的連接是通過()A．氫鍵 B．—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—C．肽鍵 D．—磷酸—脫氧核糖—磷酸—Ｂ兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的。長鏈中的脫氧核苷酸的排列順序是千變?nèi)f化的。（以及數(shù)量）DNA分子的穩(wěn)定性DNA分子的多樣性堿基對之間形成的氫鍵5.DNA分子的多樣性和特異性

DNA中C、G含量越高越穩(wěn)定。堿基對的排列順序代表了遺傳信息。DNA分子的特異性尸體鑒別、親子鑒定、犯罪嫌疑人確認(rèn)思考：由120個(gè)堿基組成的DNA分子片段，可因堿基對數(shù)目和序列的不同，而形成具有不同遺傳信息的DNA分子，其種類數(shù)最多可達(dá)A.4120B.1204C.460D.604C請思考:同源染色體上相同位置的A與a基因的構(gòu)成中差異在哪里？堿基對的排列順序代表了遺傳信息。不同生物的堿基比率（A+T/C+G）不同DNA分子的特異性尸體鑒別、親子鑒定、犯罪嫌疑人確認(rèn)1、RNA的結(jié)構(gòu)單元（基本組成單位）RNA的基本單位是核糖核苷酸。核糖磷酸含氮堿基核糖核苷二、RNA的結(jié)構(gòu)RNA主要分布于細(xì)胞溶膠中，細(xì)胞核、線粒體、葉綠體中也有。核糖含氮堿基磷酸胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸

尿嘧啶核糖核苷酸A腺嘌呤核糖核苷酸GCU核糖核苷酸的種類脫去H2O，形成磷酸二酯鍵3、核糖核苷酸之間的連接方式OHOHU

G

C

A

’

1’2’3’4’5’５’端３’端核糖核苷酸鏈3、核糖核苷酸之間的連接方式RNA分子結(jié)構(gòu)與DNA的比較：脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖A、T、G、CA、U、G、C通常為雙鏈，雙螺旋結(jié)構(gòu)通常為單鏈遺傳物質(zhì)少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)合成過程發(fā)揮作用主要在細(xì)胞核中主要在細(xì)胞質(zhì)中DNA只有在能分裂的細(xì)胞中才能復(fù)制，而RNA幾乎在所有的活細(xì)胞都能合成。A=T，C=G

A+G=T+C，即嘌呤數(shù)=嘧啶數(shù)。例：已知一個(gè)含150個(gè)磷酸基團(tuán)的雙鏈DNA分子中有腺嘌呤25個(gè)，請問此DNA分子中有多少個(gè)胞嘧啶？

有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算50個(gè)2、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？A=50%–23%=27%3、在DNA的一個(gè)單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？4若DNA的一個(gè)單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？2.51;0.40.4如何畫DNA簡圖《世紀(jì)金榜》P42歸納1.(A1+T1)占1號鏈的比例=(A2+T2)占2號鏈的比例=總(A+T)占所有堿基的比例同理（G1+C1)占1號鏈的比例=（C2+G2)占2號鏈的比例=總（G+C占所有堿基的比例2.（A1占1號鏈的比例+A2占2號鏈的比例）/2=A占所有堿基的比例同理：其他堿基也是如此。由堿基互補(bǔ)配對原則可得到的結(jié)論

見世紀(jì)金榜1．某DNA分子中，G+C之和占全部堿基的35.8%,一條鏈中T與C分別占該堿基總數(shù)的32.9%和17.1%,則它的互補(bǔ)鏈中,T和C分別占堿基總數(shù)的()A.32.9%和17.1%B、31.3%和18.7%C.18.7%和31.3%D、17.2%和32.9%B注意點(diǎn)1.“堿基對、幾對堿基、幾個(gè)堿基”2.某種堿基占整個(gè)DNA分子的比例還是占其中一條鏈的比例。2.在分析一個(gè)DNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)30%的脫氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知，該分子中一條鏈上G含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的多少？3.含有2000個(gè)堿基的DNA，每條鏈上的堿基排列方式有幾種？4.在火山口附近生存的細(xì)菌，該細(xì)菌DNA樣品中哪些堿基含量比較高？40%41000G、C如果改成2000個(gè)堿基對問的是不同堿基排列方式的DNA有幾種？核酸核苷酸脫氧核糖核酸核糖核酸脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核苷核糖核苷含氮堿基含氮堿基脫氧核糖磷酸磷酸核糖基本單位基本單位基本單位思考：

1、用放射性的胞嘧啶可以標(biāo)記什么大分子物質(zhì)？那么胸腺嘧啶呢？

5．用3H標(biāo)記的胸苷和3H標(biāo)記的尿苷(它們是合成核酸的原料)，分別處理活的洋蔥根尖，一段時(shí)間后檢測大分子放射性．最可能的結(jié)果是()A．前者部分細(xì)胞檢測到放射性，后者所有細(xì)胞都能檢測到放射性B．前者所有細(xì)胞都能檢測到放射性，后者只有局部區(qū)域細(xì)胞檢測到放射性C．兩者所有細(xì)胞都能檢測到放射性D．兩者所有細(xì)胞都不能檢測到放射性A總結(jié)一、名詞辨析：1、核苷、核苷酸、核酸2、核酸、脫氧核糖核酸、核糖核酸3、核苷酸、核糖核苷酸、脫氧（核糖）核苷酸二、思考：1、DNA和RNA的化學(xué)成分有何不同？2、構(gòu)成核酸的堿基有幾種？核苷酸有幾種？3、人體內(nèi)核酸的堿基、核苷酸有幾種？4、人體內(nèi)遺傳物質(zhì)的堿基、核苷酸有幾種？5、T2噬菌體內(nèi)核酸的堿基、核苷酸有幾種？遺傳物質(zhì)內(nèi)的堿基、核苷酸呢？6、DNA分子的水解產(chǎn)物？DNA徹底（完全）水解產(chǎn)物？五碳糖的種類和堿基的種類不同5858444444脫氧核苷酸脫氧核糖、堿基、磷酸7、煙草、煙草花葉病毒、T2噬菌體這三種生物中A、含核酸的種類依次是2、2、1B、含核苷酸的種類依次是8、4、8C、含堿基的種類依次是5、4、4D、含戊糖的種類依次是2、2、1C8、某生物核酸的堿基組成，嘌呤堿基占52%，嘧啶堿基占48%，此生物一定不是（）A．噬菌體B.大腸桿菌C.青霉D.煙草花葉病毒A二、用你認(rèn)為最合理的方法表示①核酸②脫氧核糖核酸、③核糖核酸、④核苷酸⑤脫氧核苷酸⑥含氮堿基⑦脫氧核苷、⑧磷酸的關(guān)系⑨核糖核苷酸⑩核糖核苷一、名詞辨析：1、核苷、核苷酸、核酸、脫氧核苷、核糖核苷2、核酸、脫氧核糖核酸、核糖核酸3、核苷酸、核糖核苷酸、脫氧核苷酸1112核糖脫氧核糖核酸核苷酸脫氧核糖核酸核糖核酸脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核苷核糖核苷含氮堿基含氮堿基脫氧核糖磷酸磷酸核糖基本單位基本單位基本單位1、煙草、煙草花葉病毒、T2噬菌體這三種生物中A、含核酸的種類依次是2、2、1B、含核苷酸的種類依次是8、4、8C、含堿基的種類依次是5、4、4D、含戊糖的種類依次是2、2、12、在DNA分子的一條單鏈中，相鄰的堿基A與T是通過下列哪種結(jié)構(gòu)連接起來的A、氫鍵B、脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖C、肽鍵D、磷酸-脫氧核糖-磷酸C知識點(diǎn)一：有關(guān)于DNA分子的結(jié)構(gòu)組成B3、組成某脫氧核苷酸的物質(zhì)及其連接方式，正確的是A、脫氧核糖－腺嘌呤－磷酸B、尿嘧啶－脫氧核糖－磷酸C、鳥嘌呤－磷酸－脫氧核糖D、磷酸－脫氧核糖－胞嘧啶4、下列各圖中，圖形分別代表磷酸、脫氧核糖和堿基，在制作脫氧核苷酸模型時(shí)，各部件之間需要連接。下列連接中正確的是（

）

DB沃森克里克威爾金斯富蘭克林1951年，沃森參加了在意大利舉行的生物大分子結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議。會上，他聽到了威爾金斯關(guān)于DNA衍射圖片分析的報(bào)告，并看到他所放映的一張關(guān)于DNA纖維的X射線衍射的幻燈片。沃森開始意識到，要解開生物遺傳變異之謎，應(yīng)該對基因的結(jié)構(gòu)有充分的了解，這樣才可能知道基因是怎樣工作的，從而找到生物遺傳機(jī)制的答案。他說：“進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)將表明一切基因都是由DNA組成，”而“闡明DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)在了解基因如何復(fù)制上將是重要的一步?！彼倪@個(gè)觀點(diǎn)得到導(dǎo)師勞瑞亞的支持，后經(jīng)其介紹，沃森得到“全國小兒麻痹基金會”的支持，在1952年進(jìn)入英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作，并在肯德魯指導(dǎo)下，進(jìn)行蛋白質(zhì)和多肽結(jié)構(gòu)的分析研究。這時(shí)他遇到了一位志同道合的同事——克里克。

X射線衍射技術(shù)的原理是晶體對X射線的衍射效應(yīng)。這種技術(shù)是使一束X射線通過分析材料，并用照相的形式把衍射過程記錄下來。由圖可分析分子所處的位置，測量出分子之間的距離，以了解它們的原子結(jié)構(gòu)。克里克生于1916年，是英國比安普頓人。1938年，畢業(yè)于倫敦大學(xué)，學(xué)習(xí)物理和數(shù)學(xué)。戰(zhàn)爭期間，克里克從事武器方面的研究。戰(zhàn)后，他舍棄物理學(xué)而對生物學(xué)發(fā)生濃厚的興趣，主要原因是，他在1946年讀了著名理論物理學(xué)家薛定諤寫的《生命是什么》一書。這本書非常清楚地提出了一個(gè)信念，即基因是活細(xì)胞的關(guān)鍵部分，以及要懂得什么是生命，必須知道基因是如何發(fā)揮作用的?？死锟松钍艽藭挠绊?，決心從事基因分子結(jié)構(gòu)研究。1949年，克里克進(jìn)入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，在佩魯茨的指導(dǎo)下研究蛋白質(zhì)和多肽方面的問題。1952年，當(dāng)他正在考慮基因結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的時(shí)候，遇到了沃森，共同的事業(yè)把他們兩人自然地結(jié)合到一起。他們很快建立起了一個(gè)三鏈結(jié)構(gòu)的模型，并自信這個(gè)模型的螺旋結(jié)構(gòu)的參數(shù)都是符合DNA的X射線材料所反映的事實(shí)的。欣喜之余，他們立即向皇家學(xué)院X射線衍射小組報(bào)告了DNA模型的建立。第二天，以威爾金斯為首的一批科學(xué)家對模型進(jìn)行了驗(yàn)證和核實(shí)，發(fā)現(xiàn)他們對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)理解錯(cuò)了，由此否定了他們建立的第一個(gè)三鏈模型。以后，他們暫時(shí)停止了直接建立DNA模型的研究工作。沃森從事煙草花葉病毒的研究，目的是搞清楚煙草花葉病毒的感染力的有效成分RNA，這也許會對DNA結(jié)構(gòu)提供有效的線索?？死锟巳詮氖碌鞍踪|(zhì)的研究工作。不久，他們得知鮑林在美國制作了一個(gè)三鏈螺旋的DNA結(jié)構(gòu)模型。沃森和克里克馬上感到那個(gè)三鏈螺旋結(jié)構(gòu)在某些方面并不完全正確。他們就一起著手對這個(gè)問題進(jìn)行了研究。不久，他們終于找到了這位著名化學(xué)家在自己的結(jié)構(gòu)模型里所犯的錯(cuò)誤。由此，他倆得到了鼓舞，雖然第一個(gè)模型失敗了，他們的工作還是處于領(lǐng)先的地位。他們又以滿腔的熱情、堅(jiān)強(qiáng)的毅力重新從事模型的建立工作。威爾金斯和富蘭克林在模型的建立工作上給了沃森和克里克很大的幫助，要是沒有這兩個(gè)人在X光攝片方面做了大量的工作，沃森和克里克是無論如何也不可能創(chuàng)造出DNA模型的。

富蘭克林拍攝了一張DNA纖維B型照片，這張片子給了沃森和克里克最盼望的東西。富蘭克林拍攝的DNA晶體的X射線衍射照片，這張照片正是發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵沃森想，在自然界，一切最主要的事物如機(jī)體內(nèi)部的各種器官，甚至細(xì)胞內(nèi)的染色體都是成雙成對的，估計(jì)DNA分子也是一種雙鏈結(jié)構(gòu)，這種想法克里克也一定會同意的。他們立即投入了工作。他們把富蘭克林那張絕妙的X光照片作為向?qū)?，動手制作模型?/p>

整整一個(gè)星期，兩個(gè)人的注意力全部集中在DNA上，這個(gè)分子結(jié)構(gòu)里有糖和磷酸鹽，先是糖，后是磷酸鹽，像鏈一樣。其次是四種堿基——這是四種名字非常復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，被分別簡稱為A、G、C、T。現(xiàn)在發(fā)生了一個(gè)問題，這四種堿基的形狀都彼此不同，這就使得制作模型的工作變得相當(dāng)困難。于是，他們便去請機(jī)械廠加工一些A、G、C、T的金屬模型。由于機(jī)械廠沒有立即答復(fù)，于是他們兩人便想盡辦法用紙和鐵絲制作模型。RNA分子結(jié)構(gòu)與DNA的比較：A、U、C、GA、T、C、G核糖脫氧核糖核糖核苷酸脫氧核苷酸通常單鏈結(jié)構(gòu)通常雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基五碳糖組成單位結(jié)構(gòu)RNADNA尿嘧啶磷酸1、標(biāo)記胞嘧啶可以在哪些大分子物質(zhì)上找到放射性？如果標(biāo)記胸腺嘧啶？

2、DNA只有在能分裂的細(xì)胞中才能復(fù)制，而RNA幾乎在所有的活細(xì)胞都能合成?；?、DNA、染色體的關(guān)系基因：遺傳的基本功能單位，就是一段有功能的核酸，在大多數(shù)生物中是一段DNA，而在RNA病毒中是一段RNADNA染色體用你認(rèn)為最合理的方法表示核酸脫氧核糖核酸、核糖核酸、核苷酸脫氧核酸核苷、脫氧核苷、磷酸的關(guān)系易錯(cuò)問題：真核細(xì)胞例如貓的細(xì)胞中有幾種核酸？幾種核苷酸？提取出其細(xì)胞內(nèi)的核酸共有幾種堿基？堿基比例有沒有什么規(guī)律？提取出其細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)有幾種基本單位？大腸桿菌或肺炎雙球菌等原核細(xì)胞中有幾種核酸?煙草花葉病毒噬菌體呢？作業(yè)中的問題：單鏈堿基互補(bǔ)配對原則和卡加夫法則的區(qū)別DNA的基本骨架規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)化學(xué)組成單位雙螺旋結(jié)構(gòu)基本單位——脫氧核苷酸種類四種主要特點(diǎn)

堿基互補(bǔ)配對原則DNA分子的多樣性和特異性①由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。②外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。堿基4種、堿基對2種、排列順序不同—A—A—C—C—G—G—A—T——T—T—G—G—C—C—T—A—DNA結(jié)構(gòu)go:組成化合物一、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.DNA分子的結(jié)構(gòu)層次組成元素：C、H、O、N、P磷酸脫氧核糖含氮堿基A：腺嘌呤C：胞嘧啶G：鳥嘌呤T：胸腺嘧啶基本單位：脫氧核苷酸（4種）平面結(jié)構(gòu)：兩條長鏈空間結(jié)構(gòu)：雙螺旋結(jié)構(gòu)【點(diǎn)撥】巧記DNA的分子結(jié)構(gòu)五(種元素)：C、H、O、N、P；四(種堿基或脫氧核苷酸)：A、T、G、C；三(種小分子或物質(zhì))：磷酸、脫氧核糖和含氮