DNA分子的结构和复制.ppt

遗传的物质基础 - DNA分子的结构与复制,2014年高考生物备考【一轮复习】,DNA分子的基本单位,A G C T,腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶,（一）DNA化学组成,这样，就有了4种脱氧核苷酸： 腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核苷酸的连接,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。,（二）DNA分子的结构,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。,（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；碱基在内侧。,DNA分子的结构特点,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。,（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；碱基在内侧。,（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。,DNA分子的结构特点,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,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。,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分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。,DNA的特性,（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。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有44000102408 种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性。 （3）特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，具有特定功能。,每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。 ， ， 之间的数量关系是111。 脱氧核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。 碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。 每个脱氧核糖连接着2个磷酸（3端除外），分别在3号、5号碳原子上相连接。,注意,若碱基对为n，则氢键数为2n3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3nm。 每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳 与碱基相连接，5号碳与磷酸相连接，3号 碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如图。,若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。若某DNA分子中有n个碱 基，则排列顺序有 种。,【思维判断】 1DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。( ) 【分析】DNA即脱氧核糖核酸，是由两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕而成的双螺旋结构。RNA则是由核糖核苷酸组成的。 2DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。( ) 【分析】脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧形成DNA双螺旋结构的基本骨架，碱基排列在内侧，且遗传信息蕴藏在碱基排列顺序中。,3在T32%，A17%，A30%，C15%的四个DNA分子中，最稳定(最有可能来自高温环境的嗜热菌)的是( ) 4单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链 ( ) 5DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物为6种 ( ),提示 磷酸二酯键。,6DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即AU，GC。( ) 7构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。( ),【分析】基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA中还含有非基因片段，无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的，因此，DNA分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数。,1如图为DNA分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是( ) A和相间排列，构成了 DNA分子的基本骨架 B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C当DNA复制时，的形成需要 DNA连接酶 DDNA分子中特定的脱氧核苷 酸序列代表了遗传信息,提升识图析图能力DNA分子的结构与特性,典例引领,D,解析 和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误；由于每个DNA分子都是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成，故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构，B错误；是氢键，当DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，的形成不需要DNA连接酶，C错误。,排雷 明确、 、 的位置及作用；双链的方向及与脱氧核糖相连的磷酸哪个是自身的哪个是相邻脱氧核苷酸的；DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶、解旋酶作用的化学键有所区分；脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生H2O，即 DNAH2O。,DNA聚合酶,1在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过 ( ) A肽键 B磷酸脱氧核糖磷酸 C氢键 D脱氧核糖磷酸脱氧核糖,对位训练,解析 DNA分子单链上相邻碱基A与T的连接方式如图： 由此可知是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖” 连接起来的。,D,思考： 1.若DNA分子中一条链上A和T相等,则另一条链上的A也等于T（ ） 2.若DNA分子中一条链上G是C的2倍，则另一条链上的G是C的0.5倍（ ） 3.若一条链上A:T:G:C=1:2:3:4，则另一条链上的A:T:G:C=2:1:4:3（ ） 4.若一条链上G:T=1:2，则另一条链上的C:A=2:1（ ）,提升计算能力 DNA碱基互补配对原则的有关计算,典例引领,1在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 ( ) A24% B22% C26% D23%,A,1.概念：,2.时间：,（三）、DNA分子的复制,是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。,细胞有丝分裂的间期和 减数第一次分裂的间期 无丝分裂 二分裂等,3.场所：,思考：叶绿体线粒体的DNA什么时间复制？,解旋酶催化,解旋：,模板,（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配对）,复制:,以母链为模板进行碱基配对,母链（旧链） 子链（新链）,复制后的DNA:,同时进行,复制过程,模板：,6.条件：,（亲代DNA分子的）两条母链。,细胞中游离的4种脱氧核苷酸。,ATP。,DNA解旋酶，DNA聚合酶等。,能量：,酶：,原料：,5. 特点：,半保留复制,7. DNA复制的结果：,1个DNA分子,两个完全相同的DNA分子,4.DNA分子复制的过程：,边解旋、边复制,DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而使生物前后代保持了遗传信息的连续性。,8. DNA复制的意义：,DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。,9.DNA准确复制的原因：,识图析图,解读相关信息如下： 图中DNA分子复制是从多个起点开始的。 图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。 图中DNA分子在复制速率相同的前提下，复制开始的时间最右边最早。,真核生物的这种复制方式提高了复制速率。 从箭头看子链的合成方向与母链相反，且右上与左下段连续复制，而左上与右下段复制不连续，最终不连续的片段需要DNA连接酶连接成完整子链。,判断 1DNA复制只发生在有丝分裂间期 ( ) 2DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制( ) 3单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子( ),提示 还有减前的间期，但减间期不进行。,提示 边解旋边复制。,提示 在DNA聚合酶的作用下，而不是DNA酶；子代DNA是亲代1条模板链和子链形成。,4.经过DNA复制得到的子代DNA是由亲代DNA链和复制的新链随机结合而成的。( ) 【分析】DNA复制的特点是半保留复制，即每一个子代DNA是由新复制的每条新链与其对应的模板链盘绕成的，而不是亲代DNA链和复制的新链随机结合而成的。,练习,1、某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA的复制，从而达到控制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处于细胞周期的（ ） A 间期 B 前期 C 中期 D 不能确定,2、下列关于DNA复制过程的正确顺序是（ ） 互补碱基对间氢键断裂 互补碱基对之间形成氢键DNA分子在解旋酶作用下解旋 以母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋结构 A B C D,A,C,3、DNA分子解旋时，下列哪一组碱基被解开（ ） A 鸟嘌呤和腺嘌呤 B 胸腺嘧啶和胞嘧啶 C 腺嘌呤和胸腺嘧啶 D 腺嘌呤和胞嘧啶,C,4、下面关于DNA复制过程的描述，错误的是（ ） A 复制需要能量 B边解旋边复制 C 复制需要氨基酸和酶 D 复制遵循碱基互补配对原则,C,5、若对一个DNA分子进行标记, 经过4次复制后，含有标记DNA分子数占DNA总数的（ ） A 1/6 B 1/8 C 1/4 D 1/2,B,碱基互补配对原则及复制的有关计算,例题1.双链DNA分子的一个片段中，含有腺瞟呤200个，占碱基总数的20，那么这个片段中含胞嘧啶（ ） A150个 B200个 C400个 D300个,D,DNA分子中各种碱基互补配对规律计算的总结,规律一：互补碱基两两相等，即AT，CG 规律二：两不互补的碱基之和比值相等，即（A+G）/（T+C）（A+C）/（T+G）=1 规律三：任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50，即：（A+C）=（T+G）%=50% 规律四：DNA分子的一条链上（A+T）（C+G）=a，（A+C）/（T+G）b，则该链的互补链上相应比例应分别为a和1b。 规律五：在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。,即：在DNA双链中，一条单链的 的值与另一条互补链的 的值 ，与整个DNA分子的 的值 。,相等,相等,例2.在一个DNA分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42，若其中一条链中的胞嘧啶占该链碱基总数的24，胸腺嘧啶占30，那么在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（ ） A12%、34% B.21%、24% C. 34%、12% D.58%、30%,C,练习,6某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18，那么鸟嘌呤的分子数占（ ) A9 B18 C32% D36,7根据碱基互补配对原则，在AG时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ） A B C D,8分析一个DNA分子时，其一条链上 那么它在另一条链和整个DNA分子中的比例分别是（ ） A0.4和0.6 B2.5和0.4 C0.6和1.0 D2.5和1.0,C,B,D,关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。 1实验材料：大肠杆菌。 2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。 3实验假设：DNA以半保留的方式复制。 4实验过程(如图及课本63页),方法体验 DNA半保留复制的原理,大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖多代，使DNA双链充分标记15N。 将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。 将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。,提醒 DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终为2条。,5实验预期：离心后应出现3种DNA带。(如上图) 重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。 中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。 轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。 6实验结果：与预期的相符。,例3.把培养在含轻氮（14N）环境中的细菌，转移到含重氮（15N）环境中培养相当于复制一次，然后放回原来的环境中培养相当于连续复制两次后，细菌DNA组成分析表明（ ） A.轻氮型，重氮型 B.轻氮型,中间型 C.中间型，重氮型 D.轻氮型,轻氮型,B,15N链,14N链,重氮环境15N,轻氮环境14N,例4.某双链DNA分子，经3次复制后，所得到的第四代DNA分子中，含有原亲代DNA链的分子数是（ ） A.1 B.2 C.3 D.4,B,结论：不论复制多少代含有母链的只有两条,DNA复制的有关计算 (1)DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的 DNA分子数总是2个，含母链也总是2条。 (2)复制n代产生的子代DNA分子数为2n，产生的DNA单链为 2n22n1。故复制n次后，含亲代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子总数的比例为 即( )，子代DNA分子所含的亲代DNA链占子代DNA中脱氧核苷酸链的比例为,根据半保留复制和碱基互补配对原则,例题5 一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？,DNA分子数=,2n,脱氧核苷酸链数=,2n+1,母链数=,子链数=,2,2n+1 2,解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，