DNA分子组成及结构
DNA分子的结构及其特点
DNA分子的结构及其特点DNA分子是细胞内一种重要的生物大分子，也是生物体遗传信息的载体。
DNA的完整结构由磷酸、脱氧核糖和4种碱基组成，其中包括腺嘌呤（A）、胞嘧啶（T）、鸟嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。
DNA分子基本上呈一个螺旋状的双链结构，形成一个轴对称的双螺旋结构，并与RNA有很大不同。
DNA分子的特点之一是双螺旋结构，也就是双链。
这种双链由两条互补的链构成，互相交缠在一起。
每条链上都包含了相同的信息，通过碱基的氢键连接在一起。
DNA分子的另一个重要特点是其信息容量极大，可以存储大量的遗传信息。
每个细胞核内的DNA含有动植物个体的遗传信息，这一特点使得DNA成为传递遗传信息的理想分子。
另一个DNA分子的特点是其稳定性较高。
DNA分子中的磷酸链和碱基链之间的关系非常稳定，这使得DNA在传递过程中不易受到损害。
在细胞分裂、复制和修复过程中，DNA的稳定性保证了遗传信息的准确传递，并且减少了突变的可能性。
此外，DNA具有较高的复制准确性和可靠性。
在细胞分裂过程中，DNA会通过复制过程得到精确地复制，确保每个子细胞都获得了相同的遗传信息。
这种高度的复制准确性是维持生物体稳定遗传特征的基础，也是DNA分子重要的特点之一。
总的来说，DNA分子的结构及其特点使得它在生物体内发挥着重要的作用。
作为遗传信息的携带者，DNA通过稳定性、双链结构、信息容量和复制准确性等特点，确保了生物体的遗传信息的传递和稳定性，为生物体的生长发育和遗传变异提供了坚实的基础。
DNA的研究也将有助于我们更好地理解生命的奥秘，推动生物科学领域的发展和进步。
《DNA 的分子结构和特点》 知识清单
《DNA 的分子结构和特点》知识清单DNA，即脱氧核糖核酸，是生物体内极其重要的大分子物质，承载着遗传信息。
了解 DNA 的分子结构和特点对于理解生命的奥秘至关重要。
一、DNA 的分子组成DNA 由脱氧核苷酸组成。
每个脱氧核苷酸由三部分构成：含氮碱基、脱氧核糖和磷酸基团。
含氮碱基有四种，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
碱基之间遵循特定的配对原则，即 A 与 T 配对，G 与 C 配对，这种配对关系被称为碱基互补配对原则。
脱氧核糖是一种五碳糖，它与含氮碱基相连形成核苷，再与磷酸基团结合形成脱氧核苷酸。
磷酸基团则通过酯键与脱氧核糖的 5'位羟基相连。
二、DNA 的分子结构DNA 具有双螺旋结构，这一结构是由沃森和克里克于 1953 年提出的。
双螺旋结构就像是一个螺旋上升的楼梯。
两条核苷酸链反向平行，一条链的方向是5'→3'，另一条链则是3'→5'。
碱基位于双螺旋结构的内侧，通过氢键相互连接形成碱基对。
A 与T 之间形成两个氢键，G 与 C 之间形成三个氢键。
由于 GC 碱基对之间的氢键数量多于 AT 碱基对，因此 GC 含量高的 DNA 分子相对更加稳定。
脱氧核糖和磷酸基团交替连接，构成了双螺旋结构的骨架，位于外侧。
双螺旋结构的直径约为 2nm，每一圈螺旋包含 10 个碱基对，螺距为 34nm。
三、DNA 分子的特点1、稳定性DNA 分子的稳定性主要源于以下几个方面。
首先，碱基互补配对原则使得两条链能够紧密结合，保证了遗传信息的准确传递。
其次，脱氧核糖和磷酸基团构成的骨架结构稳定，不易被破坏。
再者，碱基对之间的氢键以及碱基堆积力等相互作用也有助于维持 DNA 分子的结构稳定。
2、多样性DNA 分子中碱基的排列顺序千变万化，这使得 DNA 能够储存极其丰富的遗传信息。
假设一个 DNA 片段有 n 个碱基对，那么其可能的排列方式就有 4 的 n 次方种。
DNA分子结构与复制及基因概念2012.12.12
例如：已知某个DNA分子中， A=32%，其中 一 条单链中A占该链总碱基数的比例为24%， 则其互补链中A 所占的比例应为 40% 。
第二类 DNA分子复制中的有关计算
1、某DNA分子经复制n次后，所得的子代DNA数为2n 2、由n对碱基对组成的DNA分子的种类有4n种（注意 在不考虑DNA分子中每种碱基比例关系的情况下）
DNA
记忆口诀：空间结构双螺旋，糖酸成链两相间，
碱基配对靠氢键，A-T、G-C必相连
7、DNA分子的特性（见导学70页）
1．稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与 磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配 对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳 定性。
2．多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽 然不变，但长链中的碱基对的排列顺序是千变 万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱 基对，这些碱基对可能的排列方式就有 44000≈102408种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷 酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限 的，这就构成了DNA分子的多样性。
中带
实验步骤： (1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖 几代，使DNA双链充分标记15N。 (2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培 养基中培养。 (3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA（间隔 的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间）。 (4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中 DNA位置。
三、一半关系
1、两类不互补的碱基之和占整个DNA分子中总碱基 数的一半。 则：A+G = T+C = A+C = T+G = 50% 2、整个DNA分子中某一种碱基所占总碱基的比例等于 该种碱基在每一单链中所占比例的和的一半。则： A/(G+C+A+T)=1/2[A1/(G+C+A+T)1+A2/(G+C+A+T)2]
DNA的结构
C2
C1
G2
3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其
中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链
碱基总数的百分含量。
24%
解析一： 设DNA分子碱基总数为100.
已知：A+T=54，则G+C=46
所以，G1+C1 =G2 +C2 =23
已知：G1 =
1 2
A 腺嘌呤脱氧核苷酸
G 鸟嘌呤脱氧核苷酸 C 胞嘧啶脱氧核苷酸
T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
2、DNA分子的结构
A AT
C CG A AT
T AA
C CG
GC G
AT A
GC
平面结构G图
立体结构图
A
T
C
G
A
T
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
2、DNA分子双螺旋的 空间结构：
（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。
③ 特异性
每一条DNA分子都有特定的 碱基排列顺序，所以每个特定的 DNA分子中都贮存着特定的遗传 信息。这种特定的碱基排列顺序 就构成了DNA分子的特异性。
巩固练习
1.请说出图中1－11的名称
1.磷酸 2.脱氧核糖 3.鸟嘌呤 4.胞嘧啶 5.氢键 6.腺嘌呤 9.脱氧核苷酸 10.一条脱氧核苷酸 链的片段 11.碱基对
碱基互补配对原则确定另一 立?
GC
成立
条链上的碱基排列顺序？能
TA
规律一:一条链上的碱基A等于 互补链的碱基T;同理：G=C。
规律二：在DNA双链中， A=T，G=CC。 G
DNA分子的结构
∙DNA分子的结构：1、DNA的元素组成：C、H、O、N、P2、DNA分子的结构：DNA的双螺旋结构，两条反向平行脱氧核苷酸链，外侧磷酸和脱氧核糖交替连结，内侧碱基对(氢键)碱基互补配对原则。
3、模型图解：4、DNA分子的结构特性(l)稳定性：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：DNA分子中碱基时排列顺序多种多样。
(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
∙∙知识点拨:碱基互补配对的规律：∙∙知识拓展:1、两条链之间的脱氧核苷酸数目相等→两条链之间的碱基、脱氧核糖和磷酸数目对应相等。
2、碱基配对的关系是：A（或T）一定与T（或A）配对、G（或C）一定与C（或G）配对，这就是碱基互补配对原则。
其中，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。
3、DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。
∙题文生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。
其中X、Y代表元素，A、B、C是生物大分子，①、②、③代表中心法则的部分过程。
请据图回答下列问题：(1)紫茉莉细胞中A分子中含有的矿质元素是_______，中学生物学实验鉴定A分子通常用_______试剂，鉴定C分子______(需、不需)要沸水浴加热。
(2)甲型H1N1流感病毒体内含有小分子a_____种，小分子b_____种。
(3)不同种生物经过①合成的各新A生物大分子之间存在着三点差异，这些差异是什么?________，_______ _，________。
(4)在经过①合成的各新A生物大分子中，(C+G)：(T+A)的比值与其模板DNA的任一单链________(相同、不相同)。
题型：读图填空题难度：偏难来源：广西自治区模拟题答案(1)N、P 二苯胺不需(2)0 4(3)碱基的数目不同碱基的比例不同碱基排列顺序不同(4)相同题文下图是某种遗传病的家系图(显、隐性基因用A、a表示)。
DNA的分子结构
DNA的分子结构DNA（脱氧核糖核酸）分子是构成生物遗传信息的基础单元。
它是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和脱氧胞嘧啶）组成的双链螺旋结构。
DNA分子的发现和结构的阐明是20世纪最重要的科学发现之一，对于现代生物学和遗传学的发展产生了深远的影响。
DNA分子的结构是由两个相互绕绕的螺旋链组成，这种结构通常被称为双螺旋结构。
DNA分子的两个螺旋链是互补的，通过碱基间的氢键相互结合在一起。
螺旋结构的形成是通过磷酸二脱氧核糖骨架和碱基之间的化学键来实现的。
DNA分子的主要组成部分是由脱氧核糖和磷酸基团组成的糖磷酸骨架。
脱氧核糖是一种五碳糖，它的一个氧原子被氢原子取代，所以叫做“脱氧”核糖。
磷酸基团与脱氧核糖的第三个碳原子的羟基相连，形成糖磷酸骨架。
脱氧核糖和磷酸基团的糖磷酸骨架连接在一起形成DNA的主链。
腺嘌呤和胸腺嘧啶通过氢键相互配对，形成碱基对。
腺嘌呤与鸟嘌呤之间以两个氢键结合，胸腺嘧啶与脱氧胞嘧啶之间以三个氢键结合。
这些碱基对通过氢键连接在一起，形成DNA的双螺旋结构。
DNA的双螺旋结构是向右旋转的（顺时针方向），每个螺旋周期包含了大约10个碱基对。
两条螺旋链是互相结合，在一个碱基对中，一条链上的碱基与另一条链上的碱基通过氢键相互配对。
这种碱基配对是高度有选择性的，腺嘌呤只能与鸟嘌呤配对，胸腺嘧啶只能与脱氧胞嘧啶配对，这保证了DNA的复制和遗传信息的传递的准确性。
除了主链的组成单位，DNA分子上还有一些重要的结构和功能区域。
在一条DNA链的一端，有一个磷酸基团，被称为5'端；另一端有一个氢氧基，被称为3'端。
这两个端点的不同在DNA的复制和转录过程中起到了关键的作用。
DNA还含有一些特殊的序列，如启动子、增强子和转录因子结合位点等。
这些特殊序列在基因的表达和调控中起到了重要的作用。
DNA分子的结构不仅仅是静态的，还具有动态的性质。
在细胞的整个生命周期中，DNA会经历一系列的复制、转录和修复过程。
DNA结构和特点
DNA结构和特点DNA（脱氧核糖核酸）是构成生物体遗传信息的分子，它在细胞中起着储存、复制和传递遗传信息的重要作用。
DNA具有独特的结构和特点，下面将对其进行详细介绍。
结构特点：1.DNA是双螺旋结构：DNA分子由两条互补链组成，这两条链绕成一个螺旋形，并以螺旋轴为中心对称。
这种结构被称为双螺旋结构。
每一条链是由核苷酸单元（包括脱氧核糖、磷酸基团和碱基）连接而成的。
2.DNA呈右旋构象：DNA的双螺旋结构呈右旋构象，即从一个螺旋上看，螺旋链沿顺时针方向旋转。
3. DNA链的方向性：DNA的两条链之间存在着互补的碱基配对。
其中一条链以5'-3'方向进行扩展，称为正链（sense strand）；而另一条链以3'-5'方向进行扩展，称为反链（antisense strand）。
4.DNA的碱基组成：DNA由4种碱基组成，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
这些碱基以互补配对的方式存在，即A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。
这种互补配对保证了DNA的复制的准确性。
5.DNA的磷酸骨架：DNA中的磷酸基团连接着脱氧核糖，形成脱氧核糖核酸链。
这些磷酸基团赋予了DNA分子带负电的性质。
6.DNA的超螺旋结构：在细胞内，DNA存在于高度缠绕的状态，形成了超级螺旋结构。
这种超级螺旋结构对DNA的复制和转录具有重要的影响。
功能特点：1.DNA储存遗传信息：DNA是生物体内遗传信息的存储库。
通过互补配对规则，DNA能够编码蛋白质合成所需的氨基酸序列，从而确定生物体的性状和功能。
2.DNA复制：DNA能够通过复制来产生一模一样的DNA分子，从而实现遗传信息的传递。
在细胞分裂过程中，DNA双链会分开，并由DNA聚合酶进行新链的合成。
3.DNA转录：DNA的转录是指将DNA的信息转变成RNA的过程。
在细胞中，DNA通过转录酶将其中一段特定的DNA序列转录成RNA，这些RNA 可以进一步翻译成蛋白质。
dna结构归纳总结
dna结构归纳总结DNA（Deoxyribonucleic Acid，脱氧核糖核酸）是构成生物遗传信息的基本分子。
它以其特有的双螺旋结构而闻名，这一结构是由四种碱基、磷酸、脱氧核糖和磷酸等部分组成的。
本文将对DNA的结构进行归纳总结，以便更好地理解和应用DNA。
一、碱基配对DNA由四种碱基组成，它们分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
这些碱基按照一定的规则配对，形成稳定的碱基对。
具体来说，A与T之间形成两个氢键连接，G与C之间形成三个氢键连接。
这种有序的碱基配对保证了DNA的稳定性和准确的复制。
二、螺旋结构DNA的双螺旋结构是其最显著的特征。
DNA的两条链通过碱基间的氢键连接相互缠绕，形成一种右旋的双螺旋结构。
这种结构使得两条链互补，并且具有一定的稳定性。
双螺旋结构的发现不仅揭示了DNA的基本构造，而且对于解读DNA的序列信息具有重要意义。
三、多级结构DNA的结构不仅仅局限于双螺旋，还存在多级结构。
在较小的尺度上，DNA会发生自旋、弯曲和环绕等变形，形成一系列结构，如DNA超螺旋、DNA簇和DNA环等。
在较大的尺度上，DNA会卷曲成染色体的形态，形成复杂的三维结构。
这些多级结构对于调控基因的表达以及维持染色体的稳定性至关重要。
四、特殊结构除了基本的双螺旋结构外，DNA还存在一些特殊的结构。
其中最具代表性的是四链DNA，它由两对碱基通过氢键相互连接而成，形成四条链。
这种结构在某些情况下具有重要的生物学功能，如在基因调控、DNA复制和基因重组等过程中发挥作用。
五、DNA的应用DNA的结构不仅仅是一种科学研究的对象，也有广泛的应用。
例如，在医学上，通过解读DNA序列可以诊断和预测遗传性疾病，指导个体化治疗。
在法医学中，通过DNA检验可以确定犯罪嫌疑人和亲子关系等。
此外，DNA还被应用于基因工程、遗传改良、种子保护和生物信息学等领域。
六、未来展望随着科学技术的不断进步，人们对于DNA结构的认识也在不断深化。
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3、生物学意义
第一次描述了DNA分子的结构，提 出了遗传信息的储存方式以及DNA的复 制机理，对DNA复制、基因遗传、RNA 翻译、基因表达、调控等方面的研究都 奠定了基础，揭开了分子生物学研究的 序幕，为分子遗传学的研究奠定了基础。
DNA分子组成及结构
人类基因组计划
人类基因组计划(human genome project, HGP)是 由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动 的。美国、英国、法兰西共和国、德国、日本和我国 科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组 计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内 约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因 的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体10万个基因 的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原 子弹计划和阿波罗并称为三大科学计划。
酸的排列顺序，也叫序列。 核酸一级结构的表示方法
DNA分子组成及结构
简化表示法：竖线表示戊糖碳链，原子编 号自上而下，C1连着碱基，A 、T、 G 、 C表 示DNA中的四种碱基，P代表磷酸残基，磷酸 二酯键自竖线中部引出（C3）对角至相邻竖线 下段（C5） ，对角线中间为P 。
T
U
OH OH OH OH
OH
OH
5’
3’
5’
3’
DNA
RNA
DNA分子组成及结构
缩写式：根据简化式从左至右按序写出碱基符 号（代表核苷），以P代表磷酸基，P写在碱基符号 左边时表示P结合在C5位上，碱基符号右边的P表示 与C3 结合。如：
…PAPCPGPT 或 …PA—C—G—T 或 …PACGT 或 …PACGTOH 简化式的读向：从左至右表示的碱基序列是 5′→ 3′。
什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所 有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信 息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水 平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的 相互关系。
DNA分子组成及结构
•
人类基因组计划的目的
为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在 “进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认 识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了 解生命的起源。
包含10个碱基对(bp)，相邻碱基距离为0.34nm，之间 旋转角度为36º；
④ 双螺旋结构上有两条螺形凹槽，大沟和小沟，对于 DNA与PRO结合时的相互识别很重要，利于遗传信息的 传递与表达。
⑤ 碱基按互补配对原则进行配对，A与T配对，之间形 成两个氢键，C与G配对，之间形成三个氢键。
DNA分子组成及结构
DNA分子的组成和结构
DNA分子组成及结构
一、DNA的碱基组成规律-------Chargaff规则
1950年，Erwin Chargff（查尔加夫）用纸层析法分析 多种生物DNA分子的组成成分，发现所有物种内的DNA的A 与T，G与C之比值都接近1.0。他对DNA双螺旋结构模型的 提出提供了重要依据。要点如下：
2、稳定DNA双螺旋结构的作用力
有利的： ⑴ 碱基堆积力：主要作用力，包括碱基之间的范德华 力和碱基疏水作用。碱基堆积后，在双螺旋结构内部形成 一个强大的疏水区，产生疏水作用。 ⑵ 碱基对之间的氢键： 基本作用力 ⑶ 离子键
不利的： （1）静电斥力：磷酸基团之间； （2）碱基分子内能
平衡的结果。
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
1994年，我国HGP在吴旻、强伯勤、陈竺、杨焕 明的倡导下启动，最初由国家自然科学基金会和863高 科技计划的支持下，先后启动了“中华民族基因组中 若干位点基因结构的研究”和“重大疾病相关基因的 定位、克隆、结构和功能研究”，1998年在国家科技 部的领导和牵线下，1998年在上海成立了南方基因中 心，1999年在北京成立了北方人类基因组中心，1998 年，组建了中科院遗传所。1999年7月在国际人类基 因组注册，得到完成人类3号染色体短臂上一个约 30Mb区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组的 1％。
⑴ 碱基当量定律 同一种生物的不同组织或器官的DNA的碱 基组成相同，并且，A与T的mol数相等，即A=T；G与C的 mol数相等，即G=C，从而，A＋G=C＋T，A＋G/T＋C=1
⑵ 不对称比率 不同种生物的DNA碱基组成存在差异。
AT
A＋T
— 、 — 、 —— 均有差异。
G C G＋C
DNANA的一级结构 （一）核苷酸之间的连接方式： 3′，5′—磷酸二酯键：一个核苷酸 的3′—羟基和相邻一个核苷酸的5′— 磷酸基团以酯键相连。
DNA分子组成及结构
5’
3’ 5’
3’
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
（二）DNA的一级结构 1、DNA的一级结构及表示方法 DNA的一级结构是指DNA分子中脱氧核苷
2.0 nm
小沟 大沟
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
互补配对原则的重要性： A：当一条多核苷酸链的序列被确定
以后，即可推知另一条互补链的序列； B：是遗传信息传递的分子基础，
DNA的复制、转录、逆转录和翻译都以 碱基互补原则为基础进行。
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
二、DNA的二级结构
（一）DNA二级结构的典型——双螺旋结构模型 1953年，Jamse. Wstson和Francis. Crick
在前人研究的基础上，推导出DNA的双螺旋结构 模型及DNA复制机制。
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
James Watson (23y)
丹麦 哥本哈根 Francis Crick (35y)
剑桥大学 DNA分子组成及结构 Cavendish Lab.
DNA分子组成及结构
DNA分子组成及结构
1、双螺旋模型要点 ① 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴向右盘
旋形成右手双螺旋； ② 双螺旋的骨架是由磷酸和脱氧核糖组成，位于外侧，
碱基位于螺旋内侧，配对平行，与轴垂直； ③ 双螺旋平均直径为2nm，螺距为3.4nm，螺旋一周
测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现 所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人 类全部遗传信息。
在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的 研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为 人类的五种“模式生物”。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生 命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在 差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等 生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。