DNA化学结构

DNA的结构和功能DNA，即脱氧核糖核酸，是一种重要的分子，包含了生物体所有的基因信息，其结构和功能对生命的存续和发展至关重要。

一、 DNA的结构DNA分子是由四种碱基、磷酸、脱氧核糖组成的长链，其中四种碱基是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）。

DNA中的两条链结构上彼此相对，形成了双螺旋的形态。

而这个双螺旋的形态，在1953年被James D. Watson和Francis Crick发现。

其结构可以用一把梯子来形象地表示。

把梯子的两个“扶手”相连接的那段就是两条互补的链，其中每个“扶手”的顶部都是一对碱基，是分子链中的功能单元。

每一对碱基中，A和T之间有两个氢键连接，C和G之间有三个氢键连接。

这样的氢键不容易断裂，因而保证了DNA分子在遗传信息传递中的稳定性。

二、DNA的功能DNA的主要功能是负责遗传信息的传递和维护。

正是由于DNA的稳定性，才保证了遗传信息在细胞分裂时可以顺利地保持传递。

在DNA中，信息的存储是以一种特殊的方式进行的，即以三碱基序列的方式来编码一种氨基酸。

在细胞内，每三个碱基组成了一种密码，那么三碱基序列编码的氨基酸就是生物体的基本蛋白质单元。

因此，DNA就是用一个生物语言，来存储生物的所有必要信息。

除此之外，DNA还有一个非常重要的功能，就是DNA修复。

由于DNA分子存在于细胞核中，因此，DNA分子自身容易受到各种因素的破坏，比如化学药物、辐射、自由基、氧化等等，这些外来因素都会引起DNA分子的一些不同程度的损伤。

如果不及时修复，就会导致突变、癌变等，严重威胁生命的安全。

DNA修复的机制在遗传学和生物医学领域中得到了广泛的应用。

三、DNA与遗传DNA和遗传紧密相连。

在父母的体细胞中，每一条染色体都是由一根长长的DNA分子组成。

其中包含了细胞的所有遗传信息。

正是由于DNA的特殊结构和有效的传递方式，使得遗传信息从一个世代流传到另一个世代。

当然，DNA分子本身并不直接做出遗传信息的变化，这是由基因突变等的“偶然事件”所做出的贡献。

dna结构
DNA的一级结构，就是指4种脱氧核苷酸的链接及排列顺序；
DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构；
DNA三级结构是DNA分子可以在双螺旋的基础上，进一步绕同一中心轴扭转，造成额外的螺旋。

1、DNA的一级结构，就是指4种脱氧核苷酸的链接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。

核苷酸相互连接形成长的多核苷酸链。

两个核苷酸之间的连接通常是通过磷酸二酯键，该键将一个核苷酸的磷酸基团与另一个核苷酸的脱氧核糖连接。

由四种脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNA分子的一级结构。

2、DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。

两条多核苷酸链以相同的旋转绕同一个公共轴形成右手双螺旋，螺旋的直径2.0nm;两条多核苷酸链是反向平行的，一条5’-3方向，另一条3’-5’方向;两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架位于双螺旋外侧，碱基平面位于链的内侧;相邻碱基对之间的轴向距离为0.34nm，每个螺旋的轴距为3.4n
3、DNA三级结构是DNA分子可以在双螺旋的基础上，进一步绕同一中心轴扭转，造成额外的螺旋。

环状分子的额外螺旋可以形成超螺旋。

超螺旋可以是右手螺旋(正超螺旋)，也可以是左手螺旋(负超螺旋)。

对于环状分子而言，有其拓扑学上特定规律：L=T+W。

形成互变异构体是DNA复制发生错误的重要原因使DNA具有极性氢键对于碱基配对的特异性造成重要影响：违反配对原则的碱基对不能形成适当的氢键eg：DNA的复制从来没有完全规则的双螺旋。

相反，确切构象取决于沿双螺旋的每个位置存在哪个碱基对以及相邻碱基对的身份骨架亲水，碱基疏水，水溶液中：骨架趋向于与水分子相互作用碱基趋向于与碱基相互作用A代表氢键受体D代表氢键供体M代表甲基H代表非极性氢拧紧或拧松DNA 结构通过水解研究DNA的化学组成初步水解的结果核苷酸完全水解的结果脱氧核糖磷酸碱基DNA各化学组分之间的连接脱氧核糖与碱基之间的连接糖通过1'C上的羟基与碱基之间脱去一份子水形成糖苷键来连接脱氧核糖与磷酸之间的连接糖通过5'C上的羟基与磷酸之间脱去一份子水形成糖苷键来连接核苷酸之间的连接核苷酸通过2'C上的羟基与另一分子核苷酸的磷酸之间脱去一份子水形成磷酸二酯键来连接DNA各化学组分的特征碱基碱基以两种互相平衡的互变异构状态存在其中碱基内伸出的氮原子以氨基为主要存在形式，少有亚氨基状态其中碱基内伸出的氧原子以酮基为主要存在形式，少有烯醇式状态碱基之间的配对DNA的化学结构DNA的螺旋构象螺旋构象的特征DNA由两条多核苷酸链组成，两条核苷酸链以双螺旋的形式相互缠绕螺旋的每条链的主链由交替的糖和膦酸残基组成，是DNA的基本骨架，碱基在内侧螺旋的两条链反向平行，拥有相同的几何形状，但具有相反的5'到3'的方向链上的碱基序列存在互补配对的关系螺旋构象的形成因素碱基之间形成氢键，在溶液中排开溶剂分子，形成氢键配对碱基的杂环是疏水的，DNA中碱基对是扁平的，彼此堆叠产生疏水相互作用螺旋的存在形式碱基翻转由于糖苷键之间的角度，形成了大小沟的结构碱基对一侧的糖之间的窄角产生了一个小的凹槽，另一边上的宽角产生了一个大的凹槽，分别称为小沟和大沟大沟和小沟的功能大沟携带的信息更丰富，可用于在不解开螺旋的同时识别碱基序列小沟携带的信息不是那么丰富，可用于不用识别序列的行为双螺旋的不同构象BA Z 在高湿度下观察到的，最接近于生理条件下DNA的平均结构10bp/turn在低湿度条件下观察到的其大沟较B型窄且深得多，而其小沟较宽且浅11bp/turn是一种理想的结构，比细胞中的DNA（10.5bp/turn）更加松弛左手螺旋DNA的拓扑结构拓扑结构的形成在不断裂骨架的条件下，扭紧或扭松受限的DNA，产生的张力导致其空间结构发生改变。

高一生物知识点整理：DNA的结构和复制高一生物知识点整理：DNA的结构和复制1、DNA的化学结构：①DNA是高分子化合物：组成它的基本元素是、H、、N、P等。

②组成DNA的基本单位——脱氧核苷酸。

每个脱氧核苷酸由三部分组成：一个脱氧核糖、一个含氮碱基和一个磷酸③构成DNA的脱氧核苷酸有四种。

DNA在水解酶的作用下，可以得到四种不同的核苷酸，即腺嘌呤(A)脱氧核苷酸;鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸;胞嘧啶()脱氧核苷酸;胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸;组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸都是一样的，所不相同的是四种含氮碱基：ATG。

④DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的脱氧核苷酸链。

2、DNA的双螺旋结构：DNA的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成两条主链(反向平行)，构成DNA的基本骨架。

两条主链之间的横档是碱基对，排列在内侧。

相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对，DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链的碱基排列顺序也就确定了。

3、DNA的特性：①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳定性。

②多样性：DNA中的碱基对的排列顺序是千变万化的。

碱基对的排列方式：4n(n为碱基对的数目)③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。

4、DNA的碱基互补配对原则：A与T配对，G与配对。

DNA复制：是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。

DNA的复制实质上是遗传信息的复制。

碱基互补配对原则在碱基含量计算中的应用：①在双链DNA分子中，不互补的两碱基含量之和是相等的，占整个分子碱基总量的0%。

②在双链DNA分子中，一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数。

③在双链DNA分子中，一条链中的不互补的两碱基含量之和的比值(A+T/G+)与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值都是一样的。

一、DNA的一级结构1.定义DNA是由成千上万个脱氧核糖核苷酸聚合而成的多聚脱氧核糖核酸。

它的一级结构是它的构件的组成及排列顺序，即碱基序列。

2.结构在DNA分子中，相邻核苷酸以3’，5’－磷酸二酯键连接构成长链，前一个核苷酸的3’－羟基与后一个核苷酸的5’－磷酸结合。

链中磷酸与糖交替排列构成脱氧核糖磷酸骨架，链的一端有自由的5’－磷酸基，称为5’端；另一端有自由3’－羟基，称为3’端。

在DNA中，每个脱氧核糖连接着碱基，碱基的特定序列携带着遗传信息。

3.书写书写DNA时，按从5’向3’方向从左向右进行，并在链端注明5’和3’，如5’pApGpCpTOH3’。

也可省略中间的磷酸，写成pAGCT。

这是文字式缩写。

还有线条式缩写，用竖线表示戊糖，1'在上，5'在下。

二、DNA的二级结构（一）双螺旋结构的建立DNA双螺旋结构的阐明，是本世纪最重大的自然科学成果之一。

在40年代，人们已经发现脱水DNA的密度很高，X射线衍射表明DNA中有0.34nm和3.4nm 的周期性结构。

1950年，Chargaff通过对碱基的分析发现了互补配对规律：在任何DNA中，A=T，G=C，所以有A+G=T+C。

1953年Watson和Crick根据Wilkins的DNAX-射线衍射数据和碱基组成规律，建立了DNA的双螺旋结构模型，从而揭开了现代分子生物学的序幕。

当年Watson只有24岁，在剑桥Cavendish实验室进修，他在美国时就认识到核酸的重要性，所以在大家都在研究蛋白质时致力于核酸研究，从而得到了划时代的成果。

Watson和Crick阐明的是B-DNA结晶的结构模型，与细胞内存在的DNA大体一致。

近年来又发现，局部DNA还可以其他双螺旋或三螺旋的形式存在。

（二）B-DNA双螺旋结构的要点1.基本结构DNA双螺旋是由两条反向、平行、互补的DNA链构成的右手双螺旋。

两条链的脱氧核糖磷酸骨架反向、平行地按右手螺旋走向，绕一个共同的轴盘旋在双螺旋的外侧，两条链的碱基一一对应互补配对，集中地平行排列在双螺旋的中央，碱基平面与轴垂直。

dna化学结构式DNA化学结构式DNA是脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid）的缩写，是所有生命体中的遗传物质。

DNA的化学结构式揭示了其基本组成和结构特点，为我们理解基因的遗传机制提供了重要线索。

DNA由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞氨酸）组成，以及一个脱氧核糖糖份和一个磷酸基团。

碱基通过特定的氢键连接到一起，形成DNA的双螺旋结构。

DNA的化学结构式可以简化为如下形式：碱基-脱氧核糖-磷酸基团-碱基-脱氧核糖-磷酸基团-...在DNA的双螺旋结构中，两条链呈对称排列，通过氢键相互连接。

腺嘌呤（A）总是与鸟嘌呤（T）通过两个氢键相互配对，而胸腺嘧啶（C）总是与鳞氨酸（G）通过三个氢键相互配对。

这种配对规则使得DNA的复制和遗传信息的传递成为可能。

除了碱基的配对规则，DNA的化学结构式还揭示了DNA的方向性。

DNA的两条链在化学结构上是有区别的，其中一个链的5'端连接着一个磷酸基团，而另一个链的3'端连接着一个脱氧核糖糖份。

这种方向性决定了DNA的复制过程是一个从5'端到3'端的过程。

DNA的化学结构式还反映了DNA的稳定性和抗氧化性。

磷酸基团的存在使得DNA具有负电荷，从而使得DNA能够与金属离子形成盐桥结构，增强DNA的稳定性。

此外，DNA中的磷酸基团还起到了抗氧化的作用，保护DNA免受氧化损伤。

DNA的化学结构式不仅仅是一种形式上的表示，更是对DNA化学组成和结构特点的准确描述。

通过研究DNA的化学结构，科学家们揭示了DNA的遗传机制，推动了基因工程和基因治疗等领域的发展。

在基因工程中，科学家们可以通过改变DNA的化学结构来改变生物体的遗传特性。

例如，通过插入外源基因，科学家们可以使植物具有抗虫、抗病或耐旱等特性。

这种基因工程技术已经在农业生产和医学领域得到广泛应用。

研究DNA的化学结构还有助于我们理解人类疾病的发生机制。

一些疾病可能与DNA的化学结构发生突变有关，导致基因功能异常。