第二节 DNA分子结构.ppt

DNA分子的结构分子的结构v20042004年年7 7月月2828日，日，“分子生物分子生物学之父学之父”克里克在圣地牙哥克里克在圣地牙哥加州大学医院与世长辞，享加州大学医院与世长辞，享年年8888岁。岁。v19531953年年4 4月月2525日，克里克和沃日，克里克和沃森在森在自然自然杂志上发表了杂志上发表了DNA的的双螺旋结构，从而带双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革来了遗传学的彻底变革，更更宣告了分子生物学的诞生。宣告了分子生物学的诞生。v种瓜为什么能得瓜，就是遗种瓜为什么能得瓜，就是遗传物质由亲代传给子代的结传物质由亲代传给子代的结果。遗传物质为什么能自我果。遗传物质为什么能自我复制呢？它是怎样复制的呢复制呢？它是怎样复制的呢？这些机理都蕴藏在克里克？这些机理都蕴藏在克里克和沃森的和沃森的DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型的伟大发现之中。的伟大发现之中。v早在早在1919世纪，人们就发现了世纪，人们就发现了DNA的化的化学成分：学成分：DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C TAGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类v20世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明世纪初，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因基因位于染色体上位于染色体上。v1943年，艾弗里证明了年，艾弗里证明了DNA携带有遗传信息，携带有遗传信息，并认为并认为DNA可能就是基因可能就是基因。v1951年，生物物理学家威尔金斯用年，生物物理学家威尔金斯用X射线衍射射线衍射技术技术对对DNA结构进行研究，发现结构进行研究，发现DNA是一种是一种螺旋结构螺旋结构。v女物理学家富兰克林在女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张年底拍到了一张十分清晰的十分清晰的DNA的的X射线衍射照片射线衍射照片。DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建DNA的空间结构以超高分辨率扫描式电子以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的显微镜拍到的DNADNA照片。照片。从图上可辨认出从图上可辨认出DNADNA是由两条链交缠在是由两条链交缠在一起的螺旋结构一起的螺旋结构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DNADNA的空间结构的空间结构AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基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。ATGC氢键氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（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，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（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，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成碱连结起来，形成碱基对，且遵循基对，且遵循碱基互补配碱基互补配对原则对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC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分子的分子的特特异性异性就体现在特定就体现在特定的碱基（对）排列的碱基（对）排列顺序中。顺序中。DNA分子的特异性：分子的特异性：多样性：多样性：DNA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。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。特异性：特定的特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。遗传信息：遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。遗传信息。DNADNA分子的结构分子的结构小结小结化学组成：化学组成：基本组成单位：四基本组成单位：四种种脱氧核苷酸脱氧核苷酸一一分子含氮碱基分子含氮碱基一一分子脱氧核糖分子脱氧核糖一一分子磷酸分子磷酸空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋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分子结构的多样性和特异性分子结构的多样性和特异性拓展题：你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗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，从中概括出一些规？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。律。A T ，G C A+G T+C A+G T C （）（）50也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A+GT C1（）（）（）（）规律概括：规律概括：在在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+T+C+GA+T+C+GA+C T+GA+C T+G相等相等50DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱基的数量关系：在整个在整个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分子的分子的一条链中的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T+A；同理，同理，G+C=C+G如果一条链中的如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a，则另一条链中的则另一条链中的(A+T)/(G+C)比例也是比例也是a；如果一条链中的如果一条链中的(A+G)/(T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G)/(T+C)的比例是的比例是1/b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%在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率的和占该链碱基比率等于另一条链中等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双的和占该链碱基比率，还等于双链链DNA分子中分子中A+T的和占整个的和占整个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)%