今天来看看DNA的结构,一定要理解和记忆他的结构特点。1953年,沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型,它的主要特点是: (1)DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)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。 (3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对;G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基互补配对原则。
DNA的详细结构
1.基本组成单位——脱氧核苷酸
每分子含有磷酸、脱氧核糖和含氮碱基各1个。
①磷酸:每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。
②碱基:共有4种,分别是A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。
③脱氧核糖:属于五碳糖。
2.结构中的化学键:
①氢键:配对的碱基间形成碱基对,通过氢键相连,可用DNA解旋酶断裂,也可用高温断裂。
②磷酸二酯键:连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键,可用限制酶切断,可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
3.结构特点:
①稳定性:DNA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分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性:每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
4.水解产物及氢键数目计算:
①DNA水解产物:初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
②氢键数目计算:若碱基对为n,则氢键数为2n~3n,若已知A有m个,则氢键数为3n-m。
5.基因、染色体、DNA的关系:
DNA中碱基数量的计算
1.DNA分子中的碱基数量的计算规律
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。
(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同,即若在一条链中=m,在互补链及整个DNA分子中=m。
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA分子的一条链中=a,则在其互补链中=,而在整个DNA分子中=1。
【解题秘籍】3步解决DNA分子中有关碱基比例的计算
第1步:搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
第2步:画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。
第3步:根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
2.DNA分子结构的相关计算精选题
1.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.32.9%,17.1% B.31.3%,18.7%
C.18.7%,31.3% D.17.1%,32.9%
答案 B 解析 配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的,因此,一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%,根据碱基互补配对原则,它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。
2.某双链(α链和β链)DNA分子中有2000个碱基,其中腺嘌呤占20%。下列有关分析正确的是( )
A.α链中A+T的含量等于β链中C+G的含量
B.α链和β链中G所占本链的比例之和等于DNA双链中G所占的比例
C.该DNA分子中含有的氢键数目为2600个
D.以该DNA分子为模板转录出的RNA中A+U=800个
答案 C 解析 α链中A+T的含量等于β链中T+A的含量,A错误;α链和β链中G所占本链的比例之和是DNA双链中G所占比例的2倍,B错误;该DNA分子中氢键数目为A的数目×2+G的数目×3=400×2+600×3=2600(个),C正确;一个DNA分子上有多个基因,且有非编码序列,因此无法判断转录出的RNA中A+U的数目,D错误。
小题训练
1.判断关于DNA分子结构说法的正误
(1)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连(×)
(2)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基(×)
(3)双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团,其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数(√)
(4)DNA分子是由两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构(×)
(5)某双链DNA分子中一条链上A∶T=1∶2,则该DNA分子中A∶T=2∶1(×)
2.判断关于DNA分子的特性说法的正误
(1)DNA分子中(A+T)/(C+G)的值越大,该分子结构稳定性越低(√)
(2)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同(×)
(3)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因(×)
(4)人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41 700 种(×)
易错警示:有关DNA结构的7点提醒
(1)DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,A—T含2个氢键,G—C含3个氢键。
(2)DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团,两条链各有一个脱氧核糖连着一个磷酸基团。
(3)双链DNA中A与T分子数相等,G与C分子数相等,但A+T的量不一定等于G+C的量。
(4)DNA中,当(A+G)/(T+C)=1时,可能是双链DNA,也可能是单链DNA。
(5)并非所有的DNA分子均具“双链”,有的DNA分子为单链。
(6)DNA的特异性是由碱基的排列顺序决定的,而不是由配对方式决定的,配对方式只有四种:A—T、C—G、T—A、G—C。
(7)并非所有DNA片段都是基因,基因是有遗传效应的DNA片段,不是连续分布在DNA上的,而是由碱基序列将不同的基因分隔开。