核核 酸酸 的的 概概 述述核酸核酸核酸的发现：核酸的发现：Who:When:How:瑞士 青年科学家 F. Miescher1868年从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离得到一种含磷较高的酸性物质，称为核素（nuclein）研究核酸的意义：研究核酸的意义：核酸与蛋白质一样，是一切生物有机体不可缺少的组成分。核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生命的延续、生物物种遗传特性的保持、生长发育、细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等密切相关。核酸的基本组成单位是核苷酸核酸的基本组成单位是核苷酸 (nucleotide)。碱基碱基戊糖戊糖磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷核酸核酸DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸 。RNA的基本组成单位是核糖核苷酸的基本组成单位是核糖核苷酸 。戊糖早在早在1919世纪，人们就发现了世纪，人们就发现了DNA的化学成分：的化学成分：DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸第二节第二节 DNA分子的结构分子的结构DNA由四种基本的分子脱氧核苷酸组成。每种核苷酸由磷酸、脱氧核糖和四种碱基之一组成。四种碱基四种碱基的名称：腺嘌呤（Adenine，A）鸟嘌呤（Guanine，G）胞嘧啶（Cytosine，C）胸腺嘧啶（Thymine，T）四种核苷酸的名称是： 脱氧腺苷酸dAMP或A； 脱氧鸟苷酸dGMP或G； 脱氧胞苷酸dCMP或C； 脱氧胸苷酸dTMP或T.Chargaff法则 A+G=T+C （Pu=Py） A=T G=C A+T并不一定等于G+CA+T/G+C因物种(亲缘关系远近)而异 在1948 1952年4年时间内， Chargaff利用了比列文时代更精确的纸层析法分离4种碱基，用紫外线吸收光谱做定量分析，经过多次反复实验，终于得出 DNA的双螺旋结构的双螺旋结构James Dewey Watson Francis Harry Compton Crick Maurice Hugh Frederick Wilkins 1962年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖 AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成列在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成碱连结起来，形成碱基对，且遵循基对，且遵循碱基互补配碱基互补配对原则对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点 双螺旋（双螺旋（The doudleThe doudle helix helix）要点）要点1两条链的走向方向相反，它们是反向平行的双螺旋结构。2脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧构成基本骨架； 碱基排在内侧3 双螺旋的每一条链是一条核苷酸长链。每个核苷酸之间由磷酸二酯键相连接（phosphodiester bands）。两条链之间由氢键相连。配对原则是： AT、GC 。Waster Crick DNA双螺旋模型碱基互补配对原则碱基互补配对原则中关村的DNA标志雅典奥运会开幕式经典场景雅典奥运会开幕式经典场景 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分子的多样性和特异性分子的多样性和特异性组成成DNA分子的碱基有分子的碱基有4种：种：A、T、G、C组成成DNA分子的碱基分子的碱基对有有4种：种：AT、TA、GC、CG两个碱基两个碱基对的的组合方式有合方式有42=16种种n个碱基个碱基对的的组合方式有合方式有4n种种1、原因、原因碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化多样性多样性 2、特性、特性碱基对的特定的排列顺序碱基对的特定的排列顺序特异性特异性碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序遗传信息遗传信息 （20052005上海生物上海生物1111）含有）含有20002000个碱基的个碱基的DNADNA，每条，每条链上的碱基排列方式有（链上的碱基排列方式有（ ） A A、4 420002000个个 B B、4 410001000个个 C C、2 220002000个个 D D、2 210001000个个DNADNA多样性和特异性多样性和特异性 B 虽然组成虽然组成DNADNA分子的碱基只有四种，但是，碱基对分子的碱基只有四种，但是，碱基对的排列顺序是千变万化的，构成了的排列顺序是千变万化的，构成了DNADNA分子的分子的多样性。多样性。 虽然虽然DNADNA的种类多样，但是每一种的种类多样，但是每一种DNADNA都有着特定的碱都有着特定的碱基对的排列顺序，这是基对的排列顺序，这是DNADNA分子的分子的特异性特异性 。DNADNA分子的结构分子的结构小结小结化学组成：化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸基本组成单位：四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则分子结构的多样性和特异性分子结构的多样性和特异性拓展题： 你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。律。 A T ，G C A + G T + C A + G T C （）（）50也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A + GT C1（ ）（ ）（ ）（ ）规律概括：规律概括：在在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 。A+T+C+GA+T+C+GA + C T + GA + C T + G相等相等50DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱基的数量关系 ： 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 DNA分子的分子的一条链中的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T + A ； 同理，同理，G+C = C+G如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b两个非配对碱基之和占碱基总数的两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即。即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率的和占该链碱基比率等于另一条链中等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双的和占该链碱基比率，还等于双链链DNA分子中分子中A+T的和占整个的和占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。即：即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总总( A+T)%同理：同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总总( G+C)%1、构成双链、构成双链DNA分子的四种碱基之间分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（的关系，下列哪项因物种而异（ ）A、（、（A+C）/（T+G） B、（、（A+G）/（T+C）C、（、（A+T）/（G+C） D、A/T或或G/CC练一练练一练3 3、在、在DNADNA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，上述比例在其互补链和整个互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？4 4、若、若DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4A+T/G+C=0.4，上述比例在其，上述比例在其互补链和整个互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？练一练练一练2.2.某双链某双链DNADNA分子中，鸟嘌呤占分子中，鸟嘌呤占23%23%，求腺嘌呤占多少？，求腺嘌呤占多少？27% 27% 嘌呤嘌呤= =嘧啶嘧啶=50%=50%2.5 12.5 10.4 0.40.4 0.4某某DNA分子含有分子含有5000个碱基对，其中个碱基对，其中T为为4000个，则个，则G为为_个，脱氧核苷酸为个，脱氧核苷酸为_个，磷酸为个，磷酸为_个。个。练一练练一练沃森沃森James Watson (1928- )Watson went to university in Chicago aged 15, and teamed up with Crick in Cambridge in late 1951. After solving the double helix, he went on to work on viruses and RNA, another genetic information carrier. He also helped launch the human genome project, and is president of Cold Spring Harbor Laboratory in New York. 克里克克里克Francis Crick (1916- )Crick trained and worked as a physicist, but switched to biology after the Second World War. After co-discovering the structure of DNA, he went on to crack the genetic code that translates DNA into protein. He now studies consciousness at Californias Salk Institute.