DNA分子的结构以及复制上课用.ppt

DNA分子的结构以及复制 考情分析考情分析 (1)(1)考查力度：本单元在高考中所占比重较大，易与其他单考查力度：本单元在高考中所占比重较大，易与其他单 元的内容相联系。元的内容相联系。 (2)(2)考查内容考查内容 两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。 碱基互补配对原则相关的计算。碱基互补配对原则相关的计算。 DNADNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。复制的特点、条件、原料、结果、意义等。 转录和翻译过程的比较。转录和翻译过程的比较。 (3)(3)考查题型：考查题型： 选择题考查以上各考点。选择题考查以上各考点。 简答题主要考查简答题主要考查DNADNA的复制及中心法则，多以图解的形式的复制及中心法则，多以图解的形式 出现。出现。 一、一、DNADNA分子的结构及特性分子的结构及特性 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 磷酸基团磷酸基团 脱氧核糖脱氧核糖 脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链 双螺旋双螺旋 2 2 3 3 1、借图记忆“五四三二一” 五：五种元素：C、H、O、N、P 四：四种碱基对应对应 四种脱氧核苷酸 三：三种物质质：、 、 二：两条脱氧核苷酸长链长链 (碱基对对有A与T、G与C两种配对对方式) 一：一种空间结间结 构：规则规则 的双螺旋结结构 2 2、考点集锦、考点集锦 每个每个DNADNA片段中，游离的磷酸基团有片段中，游离的磷酸基团有2 2 个。个。 ， ， 之间的数量关系是之间的数量关系是111111。 和和 之间的化学键为磷酸二酯键，用限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，用制性核酸内切酶处理可切断，用DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA 聚合酶处理可连接。聚合酶处理可连接。 碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶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。断裂，也可加热断裂。 每个脱氧核糖连接着每个脱氧核糖连接着2 2个磷酸，分别在个磷酸，分别在3 3号号 、5 5号碳原子上相连接。号碳原子上相连接。 若碱基对为若碱基对为 n n ，则氢键数为，则氢键数为 之间，若已知之间，若已知A A 有有 m m 个，则氢键数为个，则氢键数为 。 每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1 1号碳与碱基相连接号碳与碱基相连接 ，5 5号碳与磷酸相连接，号碳与磷酸相连接，3 3号碳与号碳与下一个下一个脱氧核苷酸脱氧核苷酸 的磷酸相连接。的磷酸相连接。 若碱基对为若碱基对为 n n , ,则该则该DNADNA分子初步水解需要水分子分子初步水解需要水分子 是是 个个, ,彻底水解需要的水分子是彻底水解需要的水分子是 个个. . 2n3n 3n-m 2n-2 6n-2 3、DNA分子的特性 稳定性：稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本 骨架骨架; ; 独特的双螺旋结构独特的双螺旋结构 多样性：碱基对多种多样的排列次序。多样性：碱基对多种多样的排列次序。 特异性：每种特异性：每种DNADNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了 特定的遗传信息。特定的遗传信息。 思考思考: :若有若有n n个碱基对个碱基对, ,则能形成则能形成 中中DNADNA分子分子; ; 若已知若已知DNADNA的一条链中的一条链中A :T: G :CA :T: G :C = 1: 2: 3: 4 , = 1: 2: 3: 4 ,则能形成则能形成 种种DNADNA分子；分子； 若是若是n n个碱基，则能形成个碱基，则能形成 _种种DNADNA分子分子 下列哪项能够体现下列哪项能够体现DNADNA分子的特异性分子的特异性? ? A:A+T/G+C B:A+G/T+C A:A+T/G+C B:A+G/T+C T2噬菌体DNA中碱基对的排列顺序是千变万化的( ) 4n 4n 4n/2 本知识点对应题目类型以及练习 1、DNA分子组成成分以及结构稳定性 练习练习1 1、如图为、如图为DNADNA分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是( ( ) ) A A和和相间排列，相间排列， 构成了构成了DNADNA分子的基本骨分子的基本骨 架架 B B的名称是胞嘧的名称是胞嘧 啶脱氧核苷酸啶脱氧核苷酸 C C当当DNADNA复制时，复制时， 的形成需要的形成需要DNADNA连接酶连接酶 D DDNADNA分子中特定的分子中特定的 脱氧核苷酸序列代表了遗传信息脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 D 练习练习2 2、在在DNADNA分子的一条单链中相邻的碱基分子的一条单链中相邻的碱基A A与与T T的连接是通过的连接是通过( ( ) ) A A肽键肽键 B B磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸 C C氢键氢键 D D脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖 练习练习 3、因由1 700个碱基对组对组 成，其碱基对对可能的排列方式有41 700种从分 子水平上对对生物体具有多样样性或特异性的分析，错误错误 的是( ) A碱基对对的排列顺顺序的千变变万化，构成了DNA分子基因的多样样性 B碱基对对的特定的排列顺顺序，又构成了每一个DNA分子基因的特异性 C一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对对可能的排列方式就有41 000种 D人体内控制 珠蛋白的基因由1 700个碱基对组对组 成，其碱基对对可能的排列 方式有41 700种 D D 2、有关碱基互补配对的计算 例题、下列是一组有关双链DNA分子中含氮碱基的问题， 请回答： （1）若A=20%,G占_。 （2）若双链DNA分子中A占20%，且一条链中的A为20% ，则此链中C最多占_ （3）一条链中（A+C）/（T+G）=0.4，互补链中的此值 是_ （4）一条链中（A+T）/（C+G）=0.4，互补链中的此值 是_ （5）若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA分子 中的G有_个。 30% 60% 2.5 0.4 1.5p 练习练习:1:1、在一个在一个DNADNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和 占全部碱基数目的占全部碱基数目的54%54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸，其中一条链中鸟嘌呤、胸 腺嘧啶分别占该链碱基总数的腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%22%和和28%28%，则由该，则由该 链转录的信使链转录的信使RNARNA中鸟嘌呤和胞嘧啶分别占碱基总中鸟嘌呤和胞嘧啶分别占碱基总 数的数的( ( ) ) A A24%24%、22% B22% B22%22%、28% C28% C26%26%、24% 24% D D23%23%、27%27% A 二、DNA分子复制的研究方法、过程以及条件 1研究DNA复制的常用方法 同位素标记法和离心法，常标记3H、15N，通过离心在试管中 形成不同位置的DNA条带。 2、DNA复制的过程（见下图） 标准图 DNA复制的场场 所 真核细细胞：细细胞核(主要)、线线粒体、叶绿绿体 原核细细胞：拟拟核、细细胞质质(细细胞质质基质质) DNA复 制的条件 模板亲亲代DNA的两条链链 原料4种游离的脱氧核苷酸 能量ATP 酶解旋酶、DNA聚合酶等 DNA复制的特 点 半保留复制；边边解旋边边复制;多起点双 向复制 DNA复制的意 义义 遗传遗传 信息的传递传递 ，使物种保持相对稳对稳 定和 延续续；由于复制差错错而出现现基因突变变，从 而为进为进 化提供了原始的选择选择 材料 提醒 子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱 基序列完全相同。 影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。 体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意 温度、pH的控制及引物的加入。 例题 (2009江苏)下图为图为 真核生物染色体上DNA分子复制过过程 示意图图，有关叙述错误错误 的是( )。 A图图中DNA分子复制是从多个起点同时时开始的 B图图中DNA分子复制是边边解旋边边双向复制的 C真核生物DNA分子复制过过程需要解旋酶 D真核生物的这这种复制方式提高了复制速率 A 识图析图识图析图 解读相关信息如下：解读相关信息如下： 图中图中DNADNA分子复制是从多个起点开始的。分子复制是从多个起点开始的。 图中图中DNADNA分子复制是边解旋边双向复制的。分子复制是边解旋边双向复制的。 图中图中DNADNA分子在复制速率相同的前提下，复制开始的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。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。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 段需要段需要DNADNA连接酶连接酶连接成完整子链。连接成完整子链。 练习1：如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据 图分析，下列相关叙述错误的是( )。 A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP C从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 DDNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制 D 练习2、下图表示大肠杆菌的DNA复制示意图。如果是单起点 单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。据图分析，下 列说法不正确的是( )。 A“甲乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同 B实际复制的时间之所以减半，是由于该DNA分子是从两个 起点同时进行复制的 C把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA 占100% D如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为 30% B 3 3DNADNA分子复制中相关计算分子复制中相关计算 例例1 1：（：（1212年山东高考）年山东高考）假设一个双链均被假设一个双链均被32 32P P标记的噬菌体 标记的噬菌体 DNADNA由由50005000个碱基对组成。其中腺嘌呤占全部碱基的个碱基对组成。其中腺嘌呤占全部碱基的20%20%。用。用 这个噬菌体侵染只含这个噬菌体侵染只含31 31P P的大肠杆菌，共释放出 的大肠杆菌，共释放出100100个子代噬菌个子代噬菌 体。下列叙述正确的是（体。下列叙述正确的是（ ） A.A.该过程至少需要该过程至少需要3 3 1010 5 5 个鸟嘌呤脱氧核苷酸个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C.C.含含32 32P P和只含 和只含31 31P P的子代噬菌体的比例是 的子代噬菌体的比例是1 1：4949 D.D.该该发生突变，其控制的性状即发生改变发生突变，其控制的性状即发生改变 C 规律规律：DNADNA的复制为半保留复制，一个的复制为半保留复制，一个DNADNA分子复制分子复制 n n 次，则（次，则（1 1 ）DNADNA分子数：分子数：子代子代DNADNA分子数分子数2 2 n n 个；个；含有亲代含有亲代DNADNA链链 的子代的子代DNADNA分子数分子数2 2个；个；不含亲代链的子代不含亲代链的子代DNADNA分子数分子数 (2(2 n n 2)2)个。个。 （2 2）脱氧核苷酸链数：）脱氧核苷酸链数：子代子代DNADNA分子中脱氧核苷酸链数分子中脱氧核苷酸链数2 2 n n 1 1条； 条；亲代脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数2 2条； 条；新合成的脱氧核苷新合成的脱氧核苷 酸链数酸链数(2(2n n 1 1 2)2)条。条。 （3 3）关于碱基的计算：某碱基个数为）关于碱基的计算：某碱基个数为a a，则，则 复制复制n n次，需要的碱基个数为次，需要的碱基个数为a a（2 2 n n -1-1）个；复制到第）个；复制到第n n 次，需要的碱基个数次，需要的碱基个数为为为为a a22n-1 n-1个 个 练习练习 ：(2012天津调研)下图为图为 真核细细胞DNA复制过过程 模式图图，请请根据图图示过过程，回答问题问题 。 (1)由图图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式 是_。 (2)解旋酶能使双链链DNA解开，但需要细细胞提供_ 。除了图图中所示酶外，丙DNA分子的合成还还需要_酶。 (3)从图图中可以看出合成两条子链链的方向_。 (4)细细胞中DNA复制的场场所是_；在复制完成 后，乙、丙分开的时时期为为_。 (5)若一个卵原细细胞的一条染色体上的 珠蛋白基因在复制时时一条 脱氧核苷酸链链中一个A替换换成T，则则由该该卵原细细胞产产生的卵细细胞 携带该带该 突变变基因的概率是_。 半保留复制 能量（ATP） DNA连接 相反 细胞核、线粒体、叶绿体 有丝分裂后期，减数第二次分裂后期 1/4 例2：果蝇的体细胞含有8条染色体现有一个 果蝇体细胞,它的每条染色体的DNA双链都被 32P标记,如果把该细胞放在不含32P的培养基 中培养,使其连接分裂,那么将会在第几次细胞 有丝分裂中出现:每个细胞的中期和后期都有 8条被标记的染色体( ) A.第1次 B.第2次 C.第3次 D.第4次 B 对应训练： 1、假定某高等生物体细胞的染色体数是10条,其中染 色体中的DNA用3H-胸腺嘧啶标记,将该体细胞放入 不含有同位素的培养液中连续培养2代,则在形成第2 代细胞的有丝分裂后期,没有被标记的染色体数为 （ ） A.5条 B.40条 C.20条 D.10条 D 2、（2012北京东城）将某一经3H充分标记DNA的雄 性动物细胞（染色体数为2N）置于不含3H的培养基 中培养，该细胞分裂两次后形成4个大小相等的子 细胞。下列有关说法正确的是（ ） A若子细胞中染色体数为2N，则其中含3H的染色 体数一定为N B若子细胞中染色体数为N，则其中含3H的DNA 分子数为N/2 C若子细胞中染色体都含3H，细胞分裂过程中会 发生基因重组 D若子细胞中有的染色体不含3H，细胞分裂过程 中发生了同源染色体分离 C 有丝分裂，N/2 减数分裂，N 有丝分裂 3 3、取、取1 1个含有个含有1 1对同源染色体的精原细胞，用对同源染色体的精原细胞，用15 15N N标 标 记细胞核中的记细胞核中的DNADNA，然后放在含，然后放在含14 14N N的培养基中培 的培养基中培 养，让其连续进行两次有丝分裂，形成养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4 4个细胞，个细胞， 这这4 4个细胞中含个细胞中含15 15N N的细胞个数可能是 的细胞个数可能是( ( ) ) A A2 B2 B3 C3 C4 D4 D前三项都对前三项都对 D 例3:假定大肠杆菌只含假定大肠杆菌只含14 14N N的 的DNADNA的相对分子质量为的相对分子质量为a a ；只含；只含15 15N N的 的DNADNA的相对分子质量为的相对分子质量为b b。现将只含 。现将只含15 15 N N 的的DNADNA培养在含培养在含14 14N N的培养基中，子一代 的培养基中，子一代DNADNA的平的平 均相对分子质量为，子二代均相对分子质量为，子二代DNADNA的平均相的平均相 对分子质量为。对分子质量为。 练习：某练习：某DNADNA分子中含有分子中含有10001000个碱基对（只有个碱基对（只有32P32P）。）。 若将若将DNADNA分子放在只含分子放在只含31P31P的脱氧核苷酸的培养液中的脱氧核苷酸的培养液中 让其复制两次，则子代让其复制两次，则子代DNADNA的相对分子质量平均比原的相对分子质量平均比原 来减少