高中生物DNA分子的结构及其特点讲解
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:
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;
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。
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。
-
初中生物教学设计(汇总15篇)
作为一位无私奉献的人民教师,往往需要进行教学设计编写工作,教学设计把教学各要素看成一个系统,分析教学问题和需求,确立解决的程序纲要,使教学效果最优化。写教学设计需要注意哪些格式呢?以下是小编收集整理的初中生物教学设计,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助...
-
生物技术员岗位职责【精品15篇】
在当今社会生活中,岗位职责对人们来说越来越重要,制定岗位职责可以减少违章行为和违章事故的发生。一般岗位职责是怎么制定的呢?以下是小编整理的生物技术员岗位职责,仅供参考,欢迎大家阅读。生物技术员岗位职责11、负责分子生物学相关实验工作,包括核酸和基因组的提...
-
初中生物教师教育心得体会范文
有了一些收获以后,就十分有必须要写一篇心得体会,这样能够给人努力向前的动力。那么心得体会怎么写才能感染读者呢?以下是小编为大家收集的初中生物教师教育心得体会范文,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。初中生物教师教育心得体会范文篇1本学期我担任初三...
-
高一生物教学设计经典【7篇】
作为一名教学工作者,就不得不需要编写教学设计,教学设计是把教学原理转化为教学材料和教学活动的计划。那么优秀的教学设计是什么样的呢?以下是小编为大家整理的高一生物教学设计,欢迎阅读与收藏。高一生物教学设计1一、教学目标(一)知识与能力简述动物细胞培养的过...