第二节 DNA分子的结构

课件46张PPT。知识点回顾 DNA是主要的遗传物质
1928年格里菲斯的肺炎双球菌转化实验证明S型细菌中存在“转化因子”。
1944年艾弗里的体外转化实验证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
1952赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验DNA 是真正的遗传物质
第二节 DNA分子的结构脱氧核苷酸鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）含氮碱基含氮碱基的种类腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类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 富兰克林1920年生于伦敦.毕业于剑桥大学，专业是物理化学。1945年，当获得博士学位之后，她前往法国学习X射线衍射技术。1951年，她回到英国，在伦敦大学国王学院取得了一个职位 。X射线是波长非常短的电磁波。物理学家用它来分析晶体的结构。当X射线穿过晶体之后，会形成衍射图样—一种特定的明暗交替的图形。不同的晶体产生不同的衍射图样，对图谱进行分析可以知道组成晶体的原子是如何排列的。富兰克林成功
的拍摄了DNA晶体的X射线
衍射照片。富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片，这张照片正是发现DNA结构的关键沃森、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分子结构模型的构建
基本单位为脱氧核苷酸
是以脱氧核苷酸为单位连接而成的长链
DNA衍射图谱推算出DNA分子呈双螺旋结构
奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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)。
呈双螺旋结构
磷酸---核糖骨架位于架螺旋外部
碱基位于螺旋内部
两条链之间反向平行
碱基按互补配对原则进行配对（A-T，G-C）
以氢键连接在一起DNA的空间结构图的上半部分是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分子具有规则的双螺旋空间结构放大DNA的空间结构AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基碱基对另一碱基对 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AAATTTGGGGCCCATC（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。DNA分子的结构
小结★化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子磷酸★空间结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链碱基对氢键碱基互补配对原则★分子结构的多样性和特异性DNA 分 子 的 特性1. DNA分子的双螺旋结构中，基本骨架是稳定 不变的，即：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；2. 碱基对的排列顺序是无穷的； 比如：一般来说，一个DNA分子有 4,000~400,00,000,000个碱基对，其排列 顺序的组合是几近无穷的.3. DNA分子的特异性。每个特定的DNA分子都 具有其特定的碱基对数量和排列顺序。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1－10的名称。 【课堂反馈】2．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CA+G+T+CA+G+T+CA+CT+CT+G )A+G恒等一半碱基计算的一般规律:DNA双链中，互补碱基的数量相等
(A=T 、C=G) ；
DNA单链中，互补碱基的数量不一定相等
（A≠ T、C≠ G）
2. 双链DNA分子不互补碱基对的碱基之和的比值为1，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
（A+C）/（T+G）=1 即 A+C = T+G
（A+G）/（T+C）=1 即 A+G = T+C
3. DNA分子其中一条链中的互补碱基对的碱基之和的比值与另一条互补链中以及双链DNA中该比值相等。
若（A1+ T1）/（G1+ C1）= a
则（A2+ T2）/（G2 + C2）= a
（A+ T）/（G + C）= a
4. DNA分子一条链中的不互补碱基对的碱基之和的比值是另一条互补链中该比值的倒数。
若（A1+ C1）/（G1+ T1） =a
则（A2+ C2）/（G2+ T2） = 1/a
或（A1+ G1）/（C1 + T1） =a
则（A2+ C2）/（G2+ T2） = 1/a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.20% B.25% C. 30% D.35%A3、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 D0.3BA5、若DNA分子的一条链中(A＋T)/(C＋G)=a，则和该DNA单链互补的单链片段中
(A＋T)/(C＋G)的比值为[ ]
A．a? B．1/a? C．1? D．1-1/a
6、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　 AB7、 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DNA中，这种比例分别是[ ]
0.4，1 B. 1 ，1
C. 0.6，1 D. 2.5，1
8、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
DDDNA 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,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%A4. 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，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F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A→C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A→C的方式复制至少需要8h，而实际上约6h左右。根据D→F图分析，是因为 。
（3）A→C，D→F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