DNA分子的结构及其特点.pdf
DNA分子的结构逐字稿
【更多黑龙江省教师招考信息请关注哈尔滨中公教育】/版权所有翻印必究DNA分子的结构逐字稿上课，同学们好，请坐。
通过上一节课的学习，你能用一句话概括你对DNA的认识吗？哎，很好，DNA是主要的遗传物质，DNA是遗传物质，DNA分子必然携带者大量的遗传信息，那DNA分子是如何携带遗传信息的？DNA 分子的遗传功能是如何实现的？要回答这些问题，首先要弄清DNA分子的结构。
1.平面结构模型建构模型建构1：脱氧核苷酸在必修一我们就已经知道了DNA分子的组成单位----哎，是脱氧核苷酸，同学们，你能构建出脱氧核苷酸的结构模型吗？下面给大家1min的时间，尝试用我课前给大家分发的材料，试着构建脱氧核苷酸模型（做的快的可以多构建几个）。
我们请4个同学来展示一下：4个同学都是用圆片代表磷酸，五边形代表脱氧核糖，长方形代表碱基，三者之间通过化学键相连。
他们分别建构的是哪种脱氧核苷酸呢？----分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸。
看来同学们对必修一的内容掌握的还是很扎实的。
过渡：一个个脱氧核苷酸是怎样连成长链的呢？模型建构2：脱氧核苷酸链请大家回忆必修一的内容，尝试回答这个问题？你来说，恩，他说相邻的核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖形成新的化学键，这样磷酸和脱氧核糖交替连接，从而形成长链。
“交替连接”这个词特别赞，看来是课前进行了预习，希望同学们都能养成提前预习的好习惯。
好，既然我们知道了脱氧核苷酸是如何连接成长链的，那下面就请同学们，两人一组，利用刚才完成的脱氧核苷酸模型，尝试构建脱氧核苷酸链。
我看大家都顺利构建出了脱氧核苷酸链。
过渡：但是，我们知道脱氧核苷酸单链是无法稳定存在的，那么由这样的长链组成的DNA分子要具有怎样的结构才能稳定存在并且遗传给后代呢？请大家仔细阅读教材第48页的内容，跟随沃森和克里克等众多科学家的探究历程，来合作构建DNA的双链平面结构模型。
模型建构3：DNA的双链刚才在巡视的过程中，我发现同学们建构的模型有两种，下面我们请分别请这两种观点的同学代表上台来展示并讲解他们制作的模型。
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的结构和功能
DNA的结构DNA（脱氧核糖核酸）是生物体内负责遗传信息传递的重要分子。
它具有特殊的结构，由双螺旋、碱基对和磷酸骨架组成。
双螺旋结构DNA的双螺旋结构是由两条互相缠绕的螺旋状链构成的。
这两条链以螺旋轴为中心相互螺旋缠绕，形成了一个类似于扭转的梯子结构。
这种结构使得DNA能够紧密地储存和保护遗传信息。
碱基对DNA的两条链通过碱基对相互连接。
碱基是DNA的基本组成单元，包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种。
这四种碱基之间有特定的配对规则：腺嘌呤与胸腺嘧啶之间形成两个氢键，鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成三个氢键。
这种碱基的配对方式保证了DNA的稳定性和准确性。
磷酸骨架DNA的两条链由磷酸骨架连接在一起。
磷酸骨架是由磷酸基团和糖分子（脱氧核糖）交替组成的。
糖分子通过磷酸基团连接在一起，形成了链状结构。
这种磷酸骨架不仅赋予DNA稳定的结构，还参与了DNA的复制和转录过程。
DNA的结构对其功能起着重要的作用。
双螺旋结构使得DNA能够紧密地存储和传递遗传信息；碱基对的配对规则保证了DNA的准确复制和遗传的稳定性；磷酸骨架提供了DNA的结构支持和功能参与。
DNA的结构及其功能的研究对于理解生命的遗传机制、开展基因工程和生物技术等领域具有重要意义。
DNA的功能DNA（脱氧核糖核酸）是生物体内负责遗传信息传递的分子，具有多种重要功能，包括遗传信息传递、蛋白质合成和基因调控。
遗传信息传递DNA承载着生物体的遗传信息。
遗传信息是由DNA中特定的碱基序列编码而成的。
通过遗传信息传递，父代将其遗传信息传递给后代，决定了后代的遗传特征。
这种遗传信息的传递是通过DNA复制和细胞分裂过程实现的。
蛋白质合成DNA编码了生物体合成蛋白质所需的信息。
蛋白质是构成细胞和组织的基本组成部分，也是生物体内许多生物化学反应的催化剂。
蛋白质的合成过程称为蛋白质合成或翻译。
在这个过程中，DNA的遗传信息被转录成RNA（核糖核酸），然后通过翻译作用将RNA翻译成具体的氨基酸序列，最终合成特定的蛋白质。
分子生物学——精选推荐
分子标志物：指可以反映机体生理、病理状态的核酸、蛋白质（多肽）、代谢产物等生物分子。
DNA结构：DNA的二级结构是双螺旋结构：DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘。
螺旋直径为2nm，形成大沟(major groove) 及小沟(minor groove)相间。
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;G=C）。
相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。
DNA的三级结构是超螺旋结构：DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
正超螺旋(positive super coil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋(negative super coil)盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
原核生物DNA的是环状超螺旋结构核小体(nucleosome)是染色质的基本组成单位，由DNA和蛋白质构成。
组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4 RNA结构：一级结构：核苷酸连接方式同DNA。
RNA的一级结构即指核苷酸的连接方式、数量和排列方式。
主要结构特征：①含有稀有碱基（修饰碱基）；②不遵守Char gaff原则；③多数为单链分子，形成链内双链二级结构（发夹结构）；④碱基配对：A-U，G-C。
t RNA二级结构：DHU环反密码环额外环 TΨC环氨基酸臂t RNA的三级结构是倒L型t RNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。
m RNA的结构与功能:1）基本特点：含量低（约占总RNA的1%～5%）；种类多（上万种）；分子大小差异大（几百～约2万个核苷酸）；半衰期短。
2）结构特点：编码区——决定蛋白质的一级结构，包括起始密码子、终止密码子、外显子。
非编码区——与蛋白质生物合成的调控有关，包括5′非编码区（帽结构、核蛋白体识别结合位点等）、3′非编码区（多聚腺苷酸尾）、间隔序列（内含子）。
基因的化学本质是DNA
第三章基因的化学本质是DNA第一节遗传物质是DNA（或RNA）第一节遗传物质是DNA（或RNA）上个世纪四十年代以来，随着微生物遗传学的发展，还有生物进化学，生物物理学以及许多新技术不断引入遗传学，促成了一个崭新的领域——分子生物学的发展。
分子生物学已直接或间接证明，DNA是主要的遗传物质，而在那些缺乏DNA的某些病毒中，RNA就是遗传物质。
一DNA作为遗传物质的间接证据1、每个物种中，不同组织的细胞，无论其大小和功能如何，细胞核中的DNA含量都是恒定的。
而且精子和卵子种的DNA含量正好是体细胞中的一半。
多倍体系列的一些物种，细胞中DNA 的含量随染色体倍数的增加也呈倍数性递增。
而细胞中RNA和蛋白质的含量在不同细胞中的变化很大。
2、DNA是所有生物所共有的，从噬菌体（phage），病毒（virus）直到人类的染色体中都含有DNA，而蛋白质则不同，噬菌体和病毒的染色体上不含有的蛋白质不存在于染色体上，而蛋白质只存在于外壳上，细菌的染色体上也没有蛋白质，只有真核生物的染色体上才有蛋白质的存在。
3、DNA在代谢上是稳定的。
细胞内的其他分子，如蛋白质，都是一面迅速合成，一面又不断分解，但是若某个元素被DNA分子所吸收，则在细胞健全生长的条件下，它不会离开DNA。
二、DNA作为遗传物质的直接证据1．细菌的转化：肺炎双球菌特征抗原型（稳定）粗糙型(R) 无荚膜、粗糙菌落、无毒IR、IIR光滑型(S) 有荚膜、光滑菌落、有毒IS、IIS、IIIS⑴．格里费斯(Griffith F.，1928)：肺炎双球菌定向转化试验：①无毒IIR型小鼠成活重现IIR型②有毒IIIS型小鼠死亡重现IIIS型③有毒IIIS型(65℃杀死)小鼠成活无细菌④无毒IIR型有毒IIIS型(65℃杀死)小鼠死亡重现IIIS型结论：在加热杀死的IIIS型肺炎双球菌中有较耐高温的转化物质能够进入IIR型IIR型转变为IIIS型无毒转变为有毒。
第三章 DNA的分子结构及性质
碱基：嘧啶（pyrimidine, Py） 嘌呤（purine, Pu）
Are there other types of base?
组成核酸的碱基 腺嘌呤Adenine
NH2 N
鸟嘌呤Guanine
O
N
N NH
N H
N
N H
N
NH 2
Structure of A and G
胞嘧啶Cytosine
复性条件： 1.有足够的盐浓度以消除磷酸基的静电斥力 0.15 ~ 0.5 mol/L NaCl 2. 有足够高的温度以破坏无规则的链内氢键 (但不能太高, 否则配对碱基之间的氢键又难 以形成) 一般: 低于 Tm 20 ~ 25 度的温度
6. 核酸的分子杂交（ molecular hybridization )
Chargaff rule： 碱基配对 A=T; G=C 嘧啶=嘌呤 T+C=A+G
G+C含量对 DNA链稳定 性的影响？
氢键组合类型 的多样化？
对建立DNA 双螺旋结构有直接影响的两个主要依据： (2)Wilkins及其同事Franklin等用X射线衍射方法获 得的DNA结构资料： 其影像表明了DNA结构的螺旋周期性,碱基的空间取 向等。
第三章
DNA的分子结构
Molecular structure of DNA
1. 核酸的基本组成和一级结构
1.1 核酸的发现
1869年，F. Miescher (Swiss) 从脓细胞中提取 到一种富含磷元素的酸性化合物, 因存在于细胞核 中而将它命名为"核质"(nuclein)。 核酸 (nucleic acids) 于20年后才被正式启用。
DNA 的四链结构
2024届高考一轮复习生物教案(苏教版)：DNA分子的结构
第2课时DNA分子的结构课标要求 1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成。
2.阐明DNA分子的特点，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
1．DNA双螺旋结构模型的构建者：沃森和克里克。
2．DNA的结构3．遗传信息与DNA的特性(1)遗传信息：储存在碱基对的排列顺序中。
(2)DNA的特性①多样性：具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
②特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。
③稳定性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。
判一判①DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基(×)②每个DNA分子中，都是碱基数＝磷酸数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数(√)③G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高(√)④在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸(×)⑤两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对(√)⑥DNA分子中一条链上的相邻碱基通过氢链连接(×)⑦每个DNA分子中一般都会含有四种脱氧核苷酸(√)⑧DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧(×)⑨维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键(√)①源于必修2P50图2－2－4：DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。
②源于必修2P51“边做边学”：DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别。
归纳总结DNA双螺旋结构的热考点4．DNA中的碱基数量的计算规律设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。
(1)A 1＋A 2＝T 1＋T 2；G 1＋G 2＝C 1＋C 2。
高考生物必备知识点：DNA分子结构及特点
高考生物必备知识点：DNA分子结构及特点 1953年4月25日发表在英国《自然》杂志上的一篇论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》，揭开了DNA的结构之迷。
沃森、克里克和维尔金斯三人也因此共同获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。
那么，DNA分子的结构到底是怎样的呢？ 1.基本单位DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成（右图）。
由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。
2.分子结构DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。
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；碱基排列在内侧。
DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对（A与T 通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连），碱基配对遵循碱基互补配对原则。
应注意以下几点：（1）DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。
（2）5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端；另一端的的3号碳原子端称为3'端。
（3）反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'——5'，另一条为5'——3'。
（4）碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。
双链DNA分子中，A=T，C=G（指数目），A%=T%，C%=G%，可据此得出： ①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等； ②A+C（G）=T+G（C）：即任意两不互补碱基的数目相等； ③A%+C%=T%+G%= A%+ G%= T%+C%=50%：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总数的50%; ④（A1+T1）/（C1+G1）=（A2+T2）/（C2+G2）=（A+T）/（C+G）=A/C= T/G：即双链DNA及其任一条链的（A+T）/（C+G）为一定值；⑤（A1+C1）/（T1+G1）=（T2+G2）/（A2+C2）=1/[（A2+C2）/（T2+G2）]：DNA分子两条链中的（A+C）/（T+G）互为倒数；双链DNA分子的（A+C）/（T+G）=1。
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DNA分子的结构及其特点
1.基本单位
DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷
酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成。
由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷
酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。
2.分子结构
DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。
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;碱基排列在内侧。
DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(A与T通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连)，碱基配对遵循碱基互补配对原则。
应注意以下几点：
⑴DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。
⑵5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端;另一端的的3号碳原子端称为3'端。
⑶反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'～5'，另一条为5'~～3'。
⑷碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。
双链DNA分子中，A=T，C=G(指数目)，A%=T%，C%=G%，可据此得出：
①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等;
②A+C(G)=T+G(C)：即任意两不互补碱基的数目相等;
：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总
③A%+C%=T%+G%=A%+G%=T%+C%=50%
数的50%;
④(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C=T/G：即双链DNA及其任一条链的(A+T)/(C+G)为一定值;
⑤(A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/[(A2+C2)/(T2+G2)]：DNA分子两条链中的(A+C)/(T+G)互为倒数;双链DNA分子的(A+C)/(T+G)=1。
根据以上推论，结合已知条件可方便的计算DNA分子中某种碱基的数量和含量。
3.结构特点
⑴稳定性：规则的双螺旋结构使其结构相对稳定，一般不易改变。
⑵多样性：虽然构成DNA的碱基只有四种，但由于构成每个DNA分子的碱基对数、碱基种类及排列顺序多样，可形成多种多样的DNA分子。
⑶特异性：对一个具体的DNA分子而言，其碱基对特定的排列顺序可使其携带特定的
遗传信息，决定该DNA分子的特异性。