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DNA的结构

  

(这个是世界上最大的DNA模型,有12米高。现在我们来计算人体的DNA(含有125000000个碱基)10个一螺旋,每个螺旋高3.4nm,求长度。)

一、一周知识概述

1、DNA分子的化学组成;

2、DNA分子的平面结构;

3、DNA分子的空间立体结构;

4、碱基互补配对原则;

5、DNA的相对稳定性、多样性和特异性。

二、学习重难点知识归纳

(一)、学习重点

 1、DNA的化学组成;

 2、DNA的分子结构及其特点。

(二)、学习难点

 1、DNA分子空间双螺旋结构的特点;

 2、碱基互补配对原则及隐含条件的应用。

三、重难点知识精析

(一)、DNA分子的化学组成

1、元素组成:C、H、O、N、P(不含S)

2、DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸

注:P表示磷酸。

1脱氧核苷酸=1磷酸+1脱氧核糖+1含N碱基

3、组成脱氧核苷酸的含氮碱基


碱基:4种

(1)嘌呤碱基:

   腺嘌呤A 、鸟嘌呤G

(2)嘧啶碱基

   胞嘧啶C 、胸腺嘧啶T

4、含某碱基的脱氧核苷酸就称为某碱基脱氧核苷酸。

如:含A碱基,就称为腺嘌呤脱氧核苷酸。故共有4中脱氧核苷酸。

★每种DNA分子是由多个脱氧核苷酸组成的长链构成。

(二)、DNA分子的结构

1、平面结构

(1)多个脱氧核苷酸分子聚合成长链。

(2)每个DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链组成,脱氧核糖和磷酸交替排列在分子外侧,碱基对排列在内侧。

(3)两条链上相对应的碱基,通过氢键连接成碱基对。

2、空间结构

DNA分子就是由两条平面结构中所示的脱氧核苷酸长链向右盘旋成规则的双螺旋结构(如下图),它是1953年,由美国生物学家沃森和英国物理学家克里克共同提出的,它标志着分子生物学的诞生。

(1)由两条反向平行的脱氧核苷酸长链向右盘旋而成;

(2)由脱氧核糖和磷酸交替连接,构成基本骨架;

(3)两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对,排列在内侧。

(三)、碱基互补配对原则

配对法则:Pu-Py,A=T,G≡C。

基本公式:A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1

推导公式:

①整个DNA,(A+G)/(T+C)=1

②一条链中(A+G)/(T+C)=m,则其互补链中相应的碱基比例为1/m。

③若一条链中(A+T)/(G+C)=k,则基互补链中和整个DNA分子中相应的碱基比例为k。

(四)、DNA分子的特性

1、分子结构的相对稳定性

(1)DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧,这种顺序稳定不变。

(2)碱基对之间有氢键相连。

(3)碱基与脱氧核糖之间也能形成氢键而使两条链发生螺旋状扭曲。

(4)DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。

(5)大量碱基堆积在DNA分子内部,出现一个疏水区而形成碱基堆积力。

2、DNA分子的多样性

  构成DNA的脱氧核苷酸虽只有四种,配对方式仅二种,连接方式四种,但其数目可以成千上万,更重要的是形成的碱基对的顺序可以千变万化,从而决定了DNA分子的多样性。脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。因此含n个碱基的DNA种类有4n种。例如,某DNA分子有10个碱基对,那么4种碱基的排列顺序有410= 1048576种。更何况生物体内最短的DNA分子也有4000个碱基对。

3、DNA分子的特异性

DNA分子上脱氧核苷酸排列顺序代表了遗传信息。特定的顺序决定了特定的遗传信息。这就是DNA分子的特异性。  

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