DNA的分子結(jié)構(gòu)(用)

第三章基因的本質(zhì)ＤＮＡ的分子結(jié)構(gòu)一、對DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識過程1、19世紀(jì)50年代科學(xué)界認(rèn)識到DNA的化學(xué)組成。DNA的根本組成元素有哪些？C、H、O、N、PDNA的根本組成單位是什么？由哪幾種物質(zhì)組成？脫氧核苷酸=含氮堿基+脫氧核糖+磷酸含氮堿基：A〔腺嘌呤〕、T〔胸腺嘧啶〕G〔鳥嘌呤〕、C〔胞嘧啶〕2、1951年威爾金斯展示了DNA的X射線的衍射圖譜，并且獲得相關(guān)其數(shù)據(jù)。3、沃森和克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的初步設(shè)想。4、1952年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量〔A=T〕，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量(G=C)。5、1953年沃森和克里克發(fā)表論文《核酸的分子結(jié)構(gòu)模型－脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型》?！?〕奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果:腺嘌呤〔Ａ〕的量總是等于胸腺嘧啶〔Ｔ〕的量，鳥嘌呤〔Ｇ〕的量總是等于胞嘧啶〔Ｃ〕的量這一堿基之間的數(shù)量關(guān)系。.〔1〕當(dāng)時(shí)科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組成ＤNＡ分子的單位是脫氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長鏈構(gòu)成的；〔2〕英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射線衍射圖譜；〔3〕美國生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子結(jié)構(gòu)的方法〔1950年〕，即按照Ｘ射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法〔因?yàn)槟Ｐ湍苁股锎蠓肿臃浅?fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，以完整的、簡明扼要的形象表示出來〕，為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構(gòu)建ＤNＡ結(jié)構(gòu)模型；沃森和克里克根據(jù)當(dāng)時(shí)掌握的資料，最初嘗試了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，在這些模型中，他們將堿基置于螺旋的外部。在威爾金斯為首的一批科學(xué)家的幫助下，他們否認(rèn)了最初建立的模型。在失敗面前，沃森和克里克沒有氣餒，他們又重新構(gòu)建了一個(gè)將磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋。沃森和克里克最初構(gòu)建的模型，連接雙鏈結(jié)構(gòu)的堿基之間是以相同堿基進(jìn)行配對的，即A與A、T與T配對。但是，有化學(xué)家指出這種配對方式違反了化學(xué)規(guī)律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物化學(xué)家查哥夫那里得到了一個(gè)重要的信息：腺嘌呤〔Ａ〕的量總是等于胸腺嘧啶〔Ｔ〕的量，鳥嘌呤〔Ｇ〕的量總是等于胞嘧啶〔Ｃ〕的量。于是，沃森和克里克改變了堿基配對的方式，讓A與T配對，G與C配對，最終，構(gòu)建出了正確的DNA模型。討論A：上述資料中涉及到那些學(xué)科的知識和方法？這對你理解生物科學(xué)的開展有什么啟示？思考與討論主要涉及了物理學(xué)〔主要是晶體學(xué)〕，生物化學(xué)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的知識。涉及的方法主要有：X射線衍射結(jié)構(gòu)分析方法，其中包括數(shù)學(xué)計(jì)算法、構(gòu)建模型的方法等等?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得都是多學(xué)科交叉運(yùn)用的結(jié)果；反過來，多學(xué)科交叉的運(yùn)用，又會促進(jìn)學(xué)科的開展，誕生新的邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；要善于與他人交流和溝通，閃光的思想是在交流與撞擊中獲得的；研究小組成員在知識背景上最好是互補(bǔ)的；對所從事的研究要有興趣和激情等。討論B：沃森和克里克默契配合，發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程，作為科學(xué)家合作的研究的典范，在科學(xué)界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你那些啟示？二、DNA的空間結(jié)構(gòu)以超高分辨率掃描式電子顯微鏡拍到的DNA照片。從圖上可識別出DNA是由兩條鏈交纏在一起的螺旋結(jié)構(gòu)DNA的結(jié)構(gòu)模式圖從圖中可見DNA具有規(guī)那么的雙螺旋空間結(jié)構(gòu)放大DNA空間結(jié)構(gòu)AAATTTGGGGCCCATC磷酸脫氧核糖含氮堿基1、DNA的化學(xué)組成脫氧核糖含氮堿基磷酸脫氧核苷脫氧核苷酸DNA的根本單位——脫氧核苷酸脫氧核糖含氮堿基磷酸AGCT腺嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶1、DNA的化學(xué)組成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GCTATGC四種脫氧核苷酸聚合形成多核苷酸鏈磷酸二酯鍵AGCT2、DNA分子的平面結(jié)構(gòu)氫鍵ATGC3、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)成方式位置雙螺旋外側(cè)雙螺旋內(nèi)側(cè)堿基對主鏈(骨架)1〕脫氧核糖與磷酸交替排列；2〕兩條主鏈呈反向平行；3〕盤繞成規(guī)那么的雙螺旋。1〕主鏈上對應(yīng)堿基以氫鍵連結(jié)成對；2〕堿基互補(bǔ)配對〔A—T，G—C〕4、DNA多樣性和特異性1〕多樣性同學(xué)們嘗試兩個(gè)符號牌的排列方式，這兩個(gè)符號牌可以寫出相同符號A或B，又可以寫成A和B，它們由左向右的書寫類型有多少種？四種：AA、BB、AB、BA在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。請同學(xué)們計(jì)算DNA分子有多少種？4

種4n(n表示堿基對數(shù))4000堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，從而能夠儲存了大量的遺傳信息。2〕特異性每個(gè)DNA分子中的堿基對都有特定排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。3)穩(wěn)定性DNA分子中的脫氧核糖和磷酸基團(tuán)交替連接的方式不變，兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對的方式不變。5、堿基互補(bǔ)配對原則應(yīng)用設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原那么可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。那么在DNA雙鏈中：A=T，G=C可引申為：①嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)A+G=T+C即A+G/T+C=1②雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==例題1、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？27%③雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中A+G/T+C互為倒數(shù)。A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=例題2、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？2.51A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈④雙鏈DNA分子中，A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的百分比等于其中任何一條鏈中A+T占該鏈堿基總數(shù)的百分比，其中任何一條鏈A+T是整個(gè)DNA分子A+T的一半。A+TA+T+G+CA1+T1+G1+C1A1+T1==A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1（A+T）12==A2

+T2A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈例題3、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。24%（G+C）12G1+C1G2+C2==A＋T=54%G+C=46%例題4、在含有四種堿基的DNA區(qū)段中，有腺嘌呤a個(gè)，占該區(qū)段全部堿基的比例為b，那么〔)b≤0.5B.b≥0.5C.胞嘧啶為a(1/2－b)D.胞嘧啶為b(1/2－a)C例題5、分析一個(gè)DNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)30%的脫氧核苷酸含有A，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？40%例題6、某DNA分子中A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的34%，其中一條鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的28%，那么，對應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的比例是多少？38%化學(xué)組成單位雙螺旋結(jié)構(gòu)根本單位——脫氧核苷酸種類四種主要特點(diǎn)堿基互補(bǔ)配對原那么DNA分子的多樣性、特異性和穩(wěn)定性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)成根本骨架，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的結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建小結(jié)1、某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥嘌呤占30%，那么胸腺嘧啶為_____2、一個(gè)DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個(gè)堿基對的DNA分子中，胞嘧啶應(yīng)是_____3、DNA分子的一條單鏈中，A=20%，T=22%，求整個(gè)DNA分子中G=_____

20%60個(gè)29%練習(xí)：4.在DNA分子中的一條單鏈(A+G)/(T+C)=m時(shí),求:(1)在另一互補(bǔ)鏈中這一比例是多少?1/m(2)這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)分子中又是多少?1(3)在另一互補(bǔ)鏈中這一比例是多少?n(4)這個(gè)比例在整個(gè)DNA分子中又是多少?n當(dāng)在一單鏈中,如果(A+T)/(G+C)=n時(shí),求:5:從某生物組織中提取DNA進(jìn)行分析,其四種堿基數(shù)的比例是鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%,又知DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤,問與H鏈相對應(yīng)的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的()Ａ、26%Ｂ、24%Ｃ、14%Ｄ、11%A根底知識簡答1、沃森和克里克于年提出了著名的模型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的奠定了根底。2、DNA又稱，組成它的根本單位是〔由一分子、一分子、一分子組成〕。組成DNA的堿基共有種〔符號表示為〕，脫氧核苷共有種〔名稱是①、②、③、④〕。1953DNA雙螺旋各種功能脫氧核糖核酸脫氧核苷酸磷酸脫氧核糖含氮堿基4ATGC4胞嘧啶脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸3、以下圖是DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，用文字填出1—10的名稱。PPP