1、DNADNA分子的结构分子的结构 一. DNA的基本单位脱氧核苷酸 1 2 3 4 含碱基脱氧 核糖 磷酸 5 A GC T 化学元素组成： C H O N P A CT 腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 G 脱氧核苷酸的种类 资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的 基本单位是 。脱氧核苷酸 资料2：DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。 【模型建构2】 一条脱氧核苷酸链 一、DNA模型建构 资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的 基本单位是 。脱氧核苷酸 资料2：DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。 【模型建
2、构3】 DNA双链 资料3：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤 （A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌呤（ G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。 一、DNA模型建构 资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的 基本单位是 。脱氧核苷酸 资料2：DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。 【模型建构4】 DNA双螺旋 资料3：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤 （A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌呤（ G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。 资料4： 1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了 DNA的X射线衍射图谱
3、。 一、DNA模型建构 沃森、克 里克和英国 物理学家威 尔金斯因发 现生命的双 螺旋而荣获 1962年诺贝 尔生理学或 医学奖。 左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森 DNA的结构 模式图 从图中可见 DNA具有规则 的双螺旋空间 结构 放大 DNA的空间结构 AA AA AA T T T T T T GG GG GG GG CC CC CC AA T T CC 磷酸磷酸 脱氧核糖脱氧核糖 含氮碱基含氮碱基 碱基对碱基对 另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过嘌呤和嘧啶之间通过氢键氢键配对，形成碱配对，形成碱 基对，且基对，且A A只和只和T T配对、配对、C C只和只和G G配对，这
4、种碱配对，这种碱 基之间的一一对应的关系就叫做基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配碱基互补配 对原则对原则。 AA T T GGCC 氢键氢键 C T T G A C A G DNA平面结构 5 53 3 41 23 OH H CH2 H p = OH O OH O CH2 H 1 2 3 OH H 4 4 构成方式 磷 酸 二 酯 键 磷酸二酯键 1、DNA分子结构主要特点 DNA分子是有 条链组成， 盘旋 成 结构。 交替连接，排列在外侧， 构成基本骨架； 排列在内侧。 碱基通过 连接成碱基对，并遵循 原则。 反向平行 双螺旋 脱氧核糖和磷酸 碱基对 氢键 碱基互补配对 2 二、DNA模
5、型分析 2、DNA的多样性 AA AA AA T T T T T T GG GG GG GG CC CC CC AA T T CC 两条长链上的脱两条长链上的脱 氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交 替排列的顺序是替排列的顺序是 稳定不变的。稳定不变的。 长链中的碱基对长链中的碱基对 的排列顺序是千的排列顺序是千 变万化的。变万化的。 DNA分子的特性： 多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。 一个最短的DNA分子也有4000个碱基对， 可能的排列方式就有44000种。 特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。 不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基 对的排列顺序肯定不同。 遗传信息：D
6、NA分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。 思考：在一个DNA分子中，那些碱基比例 较高，则该DNA分子就比较稳定？ 设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则 可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在DNA双链中： A = T ， G = C 可引申为： 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1或A+G/A+T+G+C=50% 或A%=50%-G% 双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一 条链的A+T/G+C。 A 1T 2 T 1A2 G 1C 2 C 1 G 2 DNA双链 A+T G+C A1+T1
7、G1+C1 A2 +T2 G 2 +C2 = 例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？ 解析： 因为DNA分子中，A+G=T+C。所以， A=50%23%=27% DNA有关碱基数量的计算： 双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒 数。两条链A+T/G+C之比相等。 A1+G1 T1 +C1 = a T2 +C2 A2 +G2 = 1/a 例题2、在DNA的一个单链中， A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补 链和整个DNA分子中分别是多少？ 2.5 1 ; A 1T 2 T 1A2 G 1C 2 C 1 G 2 DNA双 链 双链DNA分子中，A+T占整个DNA
8、分子碱基总数的百分比等于其中任何一 条链中A+T占该链碱基总数的百分比， 其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T 的一半。 A+T A+T+G+C A1 +T1 +G1 +C1 A1 +T1 = A2 +T2 +G2 +C2 A2 +T2 = A1 +T1 （A+T） 1 2 =A2 +T2 A 1T 2 T 1A2 G 1C 2 C 1 G 2 DNA双链 例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的 54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占 其所在链碱基总数的百分含量。 24% （G+C） 1 2 G1 +C1G2 +C2= AT=54% G+C=
9、46% 重要公式 A=T G=C (A+T)1=(A+T)2=(A+T)双 1.生物界这样形形色色，丰富多彩的根本原 因在于： A.蛋白质的多种多样 B.DNA分子的多种多样 C.自然环境的多种多样 D.非同源染色体组合形式多样 2.某DNA分子含腺嘌呤200个，占碱基总数的 20%，该DNA分子中含胞嘧啶： A.350 B.200 C.300 D.600 3.DNA分子的基本骨架是 A.通过氢键相互连接的碱基对 B.通过氢键相互连接的核苷酸对 C.交替连接的脱氧核糖和磷酸 D.通过共价键依次相连的脱氧核糖和碱基 4.由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基 对组成和序列的不同而携带不同
10、的遗传信息，其 种类最多可达： A.4120 B.1204 C.460 D.604 5.一段多核苷酸链中的碱基组成为30%的A， 30%的C，20%的G，20%的T,它是一段： A.双链DNA B.单链DNA C.双链RNA D.单链RNA 6.在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个 ，占该区段全部碱基的比例为b,则 A.b0.5 B.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 C.b0.5 D.胞嘧啶为b(1/2b-1)个 7.关于DNA的描述错误的是： A.每一个DNA分子由两条平行的脱氧核苷酸链 缠绕而成 B.两条链的碱基以严格的互补关系配对 C.DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连 D.两条链反
11、向平行排列 8.为保持DNA两条脱氧核苷酸链之间的距离不 变，碱基对应保持： A.A-T碱基对相等 B.A-T；G-C碱基对都相等 C.G-C碱基对相等 D.A-G；T-C碱基对都相等 9.DNA的一条链中，（G+T）/（A+C）=2，（A+T ）/（G+C）=0.5，则该DNA分子中另一条互补链 上同样的碱基比例分别为： A.2和2 B.0.5和0.5 C.2和0.5 D.0.5和2 10.已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞 嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核 苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是： A.4000个和900个 B.4000个和1800个 C.8000个和1
12、800个 D.8000个和3600个 11.某生物组织中提取的DNA中,鸟嘌呤和胞 嘧啶之和占全部碱基的46,已知其中的一 条链中碱基占28的是腺嘌呤,占22的是 胞嘧啶. 全部碱基中腺嘌呤占 腺嘌呤在另外一条链所有碱基中占 27 26 第10章 基于51内核单片机 的智能仪表设计基础 10.1电子系统智能化与智能仪表 10.1.1 什么是电子系统智能化？ 智能及智能的本质是古今中外许多哲学家、脑科学家一直在努力探索和研究的问 题，但至今仍然没有完全了解，以致智能的本质、物质的本质、宇宙的起源、生 命的本质一起被列为自然界四大奥秘。 智能是智慧和能力，是“解决一个问题或得出一个结论的能力”。
13、人工智能的本质是对人的思维信息过程的模拟，是人智能的物化。因此，人工智 能可以模拟人脑的某些活动，取代人的部分脑力劳动，甚至在某些方面超过人脑 的功能。 所谓智能化，是指能根据外界提供的信息进行分析、归纳、比较、判断,并做出 相应的决策来实现相应管理与控制。 电子系统智能化就是使工业控制、现代农业、家用电器、汽车电子、测控系统、 数据采集、设备制造、智能仪器等，这些都是单片机、电子技术与控制对象组成 的系统，由于对象的多样性和复杂性，实际的智能电子系统设计与实现具有一定 的难度。 无论与什么对象组成的智能电子系统，其单片机硬件部分都是相似的，一般是由如 下硬件电路组成： 单片机最小系统（单片机
14、、电源、晶振、复位、编程调试接口等）。开关量输入与 输出电路。模数与数模转换电路。通信接口（UART（SCI）、SPI、I2C（SMBus） 、CAN、USB、TCP/IP、ZigBee等）。显示电路（LED数码管、LCD等）。控制电 路（继电器、晶闸管等功率输出电路）。 而软件部分就是使单片机中运行的程序（算法），程序通过单片机与单片机的引脚 指挥各个硬件电路部分，进而控制各种各样的对象，实现对象控制的自动化与智能 化。 单片机技术的落脚点就是实现电子系统智能化，换句话说，就是开发控制各种对象 的智能电子产品。本章以工业控制中使用的智能仪表为例，介绍单片机在电子系统 智能化方面的应用。 10
15、.1.2 智能仪表概述 在工业自动化系统以及家居生活中，使用着大量的智能仪表，例如在智能家居中 使用着智能电表、智能水表、智能热量表、智能燃气表，这些仪表不仅可以测量 电、水、热、气的用量，还可以实现IC卡预付费等功能。在发电、输配电、化工 、炼焦、食品等行业还大量使用着各种智能数显表，例如智能测速数显表、智能 称重料位数显表、智能天车秤数显表、温度电压数显表，还有智能传感器、智能 调节器、智能继电器、智能过流保护继电器、智能时间继电器等智能装置。家用 电器也进入智能化时代，例如，豆浆机、微波炉等。 1. 构成智能仪表的硬件 智能仪表硬件主要由传感器、信号调理电路、AD转换器、单片机电路（时钟
16、、 按键输入、数据保存、显示电路等）、通信电路、输出驱动电路等部分组成， 软件任务主要是AD转换、数据处理、键盘输入、保存数据、通信、输出等。 （1）智能仪表的输入信号 智能仪表的信号来自传感器、变送器，常见信号为： 来自传感器的信号 测温：来自热电阻、热敏电阻、热电偶等传感器的信号。 测力：来自应变电阻传感器的信号。 测电压、测电流：来自电压与电流互感器的信号。 测频率、转速等：来自脉冲、光电传感器的信号。 来自变送器的信号 电流：15mA、 010mA、 420mA。 电压：010mV、15V、01V、05V、010V。 数字信号：变送器通信接口输出的、满足一定协议的数字信号。 （2）智能
17、仪表的输出信号 继电器触点开关输出：具有接通/断开一定容量直流或是交流负荷的触点 晶闸管无触点开关输出：具有过零触发功能的晶闸管作为开关，可接通/断开一定 容量的交流负荷。 三极管输出：分为NPN或是PNP两类，输出12VDC/30mA，可驱动SSR固态继电器 等负荷。 晶闸管触发输出：移相触发5500A的双向可控硅、2个单向可控硅反并联连接或 可控硅功率模块。 线性电流输出： 420mA 、15V、010V。 （3）智能仪表的信号调理电路与AD转换器 信号调理电路 智能仪表的AD转换器输入只能是电压信号，一般为几个伏特，因此对于非伏特级 别的信号，都需要经过转换才能接入AD转换器。所以，非伏
18、特级别的信号都要通 过信号调理电路转换成AD转换器需要的伏特级别的信号。 最常见的信号处理电路就是运算放大器，考虑到抗干扰、温度影响、非线性误差 、电源、成本等因素的影响，设计一个满足需要的单电源放大器是有难度的。 AD转换器 选取AD转换器，主要是选择（位数）分辨率、采样速度、精度与成本等因素。 （4）智能仪表中的单片机 单片机是实现智能仪表各项任务的控制器，单片机的选择主要考虑指令执行时间 、代码存储器与数据存储器的容量、E2PROM、单片机的引脚数量、通信模块的种 类等，还要考虑单片机的开发环境。单片机实现的数据处理任务为：误差校正、 标度变换、非线性校正、数字滤波、PID等各种控制算法。 （5）其他电路 智
