3.2 DNA分子的结构 课件(共37张PPT)

(共37张PPT)
基本单位
DNA结构
碱基互补配对原则
第二节 DNA分子的结构
构建过程
北京中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志，受到各界好评。
1、19世纪50年代科学界认识到DNA 的化学组成。
一、DNA双螺旋结构的构建
DNA的基本组成元素有哪些？
C、 H、 O、 N、 P
DNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？
脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸
含氮碱基：A、T、G、C
2、英国科学家威尔金斯和美国科学家富兰克林展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据。
3、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想。
5、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构模型－脱氧核糖核酸的一个结构模型》
4、１９５2年查哥夫定量分析ＤＮＡ分子的碱基组成，发现:腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。
1.DNA的基本单位－脱氧核苷酸
1’
2’
3’
4’
含Ｎ碱基
脱氧
核糖
磷酸
5’
A
G
C
碱基
二、DNA分子的结构
组成ＤＮＡ ４种碱基
A
T
G
C
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
A
脱氧
核糖
磷酸
G
脱氧
核糖
磷酸
C
脱氧
核糖
磷酸
T
脱氧
核糖
磷酸
2.脱氧核苷酸的种类(4种)
4种脱氧核苷酸是怎样连接成DNA单链的？
脱氧核苷酸的连接
A
T
G
C
A
T
G
C
脱水
(水解)
(彻底水解)
一条脱氧核苷酸链的片段
磷酸二酯键
3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？
1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
思考
A
G
C
T
3、DNA分子的平面结构
氢键
A
T
G
C
DNA分子是如何维系它的结构稳定性？
①碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；
②碱基对之间的相互作用力
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成双螺旋结构。
4.DNA分子的结构特点
P
P
P
P
A
T
C
G
P
4
1
3
5
2
o
P
4
1
3
5
2
0
P
P
A
C
T
G
反向平行
DNA的平面结构
5'
5'
3'
3'
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C；
与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。
DNA的一条单链具有两个末端：
一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5’-端；
另一端有一个羟基，称作3’-端；
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
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成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧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。
4.DNA分子的结构特点
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成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧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。
4.DNA分子的结构特点
碱基对
另一碱基对
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－T之间形成2个氢键　　
C－G之间形成3个氢键　　
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
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。
你知道左图ＤＮＡ结构中的哪个结构是稳定不变的？哪个结构是千变万化的？
归纳：DNA结构和组成的“五四三二一”
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基（对应的四种脱氧核苷酸）：
A、G、C、T（及相应的四种脱氧核苷酸）
三种物质：
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条链：
两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种螺旋：
规则的双螺旋结构
思考与讨论：一个DNA分子若由1对碱基组成，有多少种排列组合？2对呢？3对呢？
4n
(n＝碱基对数)
一对碱基：
二对碱基：
三对碱基：
4种
4种X4种
4X4X4种
A T
C G
T A
G C
A T
T A
C G
G C
碱基数量、排列顺序、碱基比都不同
5、DNA多样性和特异性
1）多样性
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。
2）特异性
每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
3) 稳定性
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。
DNA双螺旋结构的特点：
1.稳定性：双螺旋结构；氢键联结
2.方向性：极性反向平行；
3.专一性：碱基互补配对；
4.多样性：碱基对排列序列无穷；
5.特异性：特定DNA分子有特定的碱基对数目
和排列组合顺序
问题探讨
两个随机个体的DNA序列相同的概率几乎为0。因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
（1）你能从右面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？
（2）DNA指纹技术还有哪些应用？
怀疑对象 1
亲子鉴定、死者遗骸的鉴定、确定物种间亲缘关系、基因定位等。
6.碱基计算
①A=T　　G=C,　A%=T%　　G%=C%
②A+G=T+C=50% (嘌呤总数=嘧啶总数)
A+C=T+G=50%
(不配对的碱基和占一半)
在双链DNA中，根据碱基互补配对原则，
规律一：在双链DNA中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）
根据四种碱基比例关系
④判断核酸的种类
DNA
RNA
单链
双链
A+T
A+T+G+C
=
A2+T2+G2+C2
A2+T2
=
A1+T1+G1+C1
A1+T1
=
m%
m%
m%
规律二：双链DNA中互补碱基和与碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。
A+T
G+C
A2+T2
G2+C2
A1+T1
G1+C1
=
=
规律三：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
n
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
例题：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？
0.4 0.4
例题：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？
（A1+G1）/（T1+C1）= a
规律四：在已知链与互补链之间（A+G）/（T+C）互为倒数，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）比值为 1
1/a
2.5，1
（A2+G2）/（T2+C2）=
（A+G）/（T+C）=
1
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。规律六：规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。(1)双链DNA中，游离的磷酸基团有
个。每个脱氧核糖一般连接着 个磷酸，一条单链上有 个脱氧核糖只连接一个磷酸。
(2)○与 、 之间的数量关系为 。
(3)A与T之间有 个氢键，G与C之间有 个氢键。若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为
；若已知G有m个，则氢键数为 。
2
2
1
1∶1∶1
2
3
3n－m
2n+m
1.图中1为DNA分子片段的一条链，2为碱基对，3为氢键，4为一个脱氧核苷酸。
课堂练习
课堂练习
2、下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是(　　)
C
课堂练习
3、某双链DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的38%，其中一条a链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链b上的G占该链碱基总数的比例是(　　)
A．41%　　 B．38% C．28% D．21%
A
4．已知1个DNA分子中有4000个碱基对，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 （ ）
A．4000个和900个 B．4000个和l800个
C．8000个和1800个
D．8000个和3600个
C
5、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
6、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____
7、 DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____
20%
60个
29%
练习：