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1、第三章第三章 基因的本质基因的本质 一、对一、对DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构的发现和认识过程的发现和认识过程1 1、1919世纪世纪5050年代科学界认识到年代科学界认识到DNADNA的化学组成。的化学组成。DNADNA的基本组成元素有哪些？的基本组成元素有哪些？C C、H H、O O、N N、P PDNADNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸脱氧核苷酸 =含氮碱基含氮碱基 +脱氧核糖脱氧核糖 +磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A（腺嘌呤腺嘌呤）、）、T T（胸腺嘧啶胸腺嘧啶）G G（鸟嘌呤鸟嘌呤）、）、C C（胞嘧啶胞嘧啶
2、）2 2、19511951年年威尔金斯威尔金斯展示了展示了DNADNA的的X X射线的射线的衍射图谱，并且获得相关其数据。衍射图谱，并且获得相关其数据。3 3、沃森和克里克沃森和克里克提出提出DNADNA双螺旋结构双螺旋结构的初步构想。的初步构想。4 4、19521952年查哥夫指出：腺嘌呤年查哥夫指出：腺嘌呤(A)(A)的量总是等于胸的量总是等于胸腺嘧啶腺嘧啶(T)(T)的量（的量（A=TA=T），鸟嘌呤），鸟嘌呤(G)(G)的量总是等的量总是等于胞嘧啶于胞嘧啶(C)(C)的量的量(G=C)(G=C)。5 5、19531953年沃森和克年沃森和克里克发表论文里克发表论文核核酸的分子结构模型酸
3、的分子结构模型脱氧核糖核酸的脱氧核糖核酸的一个结构模型一个结构模型。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1 1、DNADNA的化学组成的化学组成脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸脱氧核苷脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNADNADNA的基本单位的基本单位的基本单位的基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸AGC T腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶1 1、DNADNA的化学组成的化学组成ATGC四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链聚合形成多核苷酸链磷酸二酯键磷酸二酯键AAATTTGG
4、GGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基氢键氢键2 2、DNADNA分分子子的的平平面面结结构构脱氧核苷酸数脱氧核苷酸数 =脱氧核糖数脱氧核糖数 =含氮碱基数含氮碱基数 =磷酸分子数磷酸分子数4 4、DNADNA分子特性：分子特性：碱基对数目和排列顺序的不同，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。不同的不同的DNA有有特定的特定的碱基对排列顺序碱基对排列顺序（1）多样性：）多样性：（2）特异性：）特异性：外侧外侧：磷酸与脱氧核糖交替排列：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变稳定不变内侧内侧：通过：通过氢键氢键形成的形成的碱基对碱基对使两条脱氧核苷酸使两条脱氧核苷酸 长链稳固的并联起来长
5、链稳固的并联起来（3 3）稳定性：稳定性：在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有40004000个个碱基对碱基对，碱基对有：碱基对有：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。请同学们计算。请同学们计算DNADNA分子分子有多少种有多少种？4 种种 4n(n表示碱基对数表示碱基对数)4000双链双链DNADNA分子中分子中，互补的两条链中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒互为倒数。数。A A1 1+G+G1 1T T1 1+C C1 1=a=aT T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=1/a=1/a 例题例题2 2、在、在DNAD
6、NA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补，上述比例在其互补链和整个链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 2.5 1 A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A 2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+C。A+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2G G 2 2+C+C2 2=双链双
7、链DNADNA分子中分子中，A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中基总数的百分比等于其中任何一条链中A+TA+T占该链碱基总数的百分比，其中任何占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链一条链A+TA+T是整个是整个DNADNA分子分子A+TA+T的一半。的一半。A A1 1+T+T1 1（A+TA+T）1 12 2=A A2 2 +T+T2 2A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链 例题例题3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个
8、之和占整个DNADNA碱基总数的碱基总数的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条链上。求另一条链上G G占占其所在链碱基总数的百分含量。其所在链碱基总数的百分含量。24%24%A AT=54%G+C=46%T=54%G+C=46%双链双链DNADNA分子中：分子中：A=（A1+A2）/2A+T/G+C因因DNA或生物的种类不同而不同或生物的种类不同而不同（G+CG+C）1 12 2GG1 1+C+C1 1G G2 2 +C+C2 2=基础知识简答基础知识简答1 1、沃森和克里克于、沃森和克里克于 年提出了著名的年提出了著名的 模型，
9、为合理地解释遗传物质的模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。奠定了基础。2 2、DNADNA又称又称 ，组成它的基本单位是，组成它的基本单位是 （由一分子（由一分子 、一分子、一分子 、一分子一分子 组成）。组成组成）。组成DNADNA的碱基共有的碱基共有 种种（符号表示为（符号表示为 ），脱氧核苷共有），脱氧核苷共有 种（名称是种（名称是 、）。）。1953 1953 DNADNA双螺旋双螺旋各种功能各种功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基4 4A T G CA T G C4 4胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧
10、核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸3 3、下图是、下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出110110的名称。的名称。PPPPA AC CT TG G1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101 21 23 43 45 65 67 87 89 109 10胞嘧啶（胞嘧啶（C C）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段化学组化学组成单位成单位双双螺
11、螺旋旋结结构构基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类种类四种四种主要主要特点特点碱基互补配对碱基互补配对原则原则DNADNA分子的多分子的多样性、特异性样性、特异性和稳定性和稳定性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架成基本骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNADNA分子两条链上的碱基通过氢键连分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。接成碱基对。碱基碱基4 4种、碱基对种、碱基对4 4种、排种、排列顺序不同列顺序不同A A C C G GA TA A C C G GA T
12、T T G G C C T AT T G G C C T ADNADNA的的结结构构DNADNA双螺旋结构的构建双螺旋结构的构建 1 1、某双链、某双链DNADNA分子的碱基中，鸟嘌呤占分子的碱基中，鸟嘌呤占30%30%，则胸腺嘧啶为，则胸腺嘧啶为_ 2 2、一个、一个DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤占分子的碱基中，腺嘌呤占20%20%，那么在含有，那么在含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分子中，分子中，胞嘧啶应是胞嘧啶应是_ 3 3、DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子中分子中G=_G=_ 2
13、0%20%6060个个29%29%练习：练习：4.4.已知在已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m(A+G)/(T+C)=m 时时,求求:(1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?1/m1/m(2)(2)这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少?1 1(3)(3)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?n n(4)(4)这个比例在整个这个比例在整个DNADNA分子中又是多少分子中又是多少?n n当在一单链中当在一单链中,如果如果(A+T)/(G+C)=n(A+T)/(G+C)=n 时时,求求: