[理化生]DNA分子的结构.ppt

DNA分子的结构,T 脱氧核苷酸,碱 基,A,G,C,磷酸,脱氧 核糖,A,C,T,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,一条脱氧核苷酸链,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,DNA分子结构主要特点,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模型分析,2、DNA的多样性,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。,思考：,研究表明：DNA结构的稳 定性与四种碱基的含量有 关：G和C的含量越多， DNA的结构就越稳定。,基本骨架为磷酸和脱氧核糖交替排列； 两链反向平行； 有两个游离的磷酸基团； 具有稳定性、多样性、特异性,DNA的复制,最早提出的DNA复制模型有二种；,一、对DNA复制的推测,1、全保留复制：新复制出 的分子直接形成，完全 没有旧的部分；,2、半保留复制：形成的分子 一半是新的，一半是旧的；,沃森和克里克推测是半保留复制模型,亲代DNA,子代DNA,1、按照半保留复制的原理请大家思考:右边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）,请同学思考下列问题：,2、要用实验来验证这一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，想一想我们怎样区分他们？,3、若以15N来标记亲代细胞DNA的两条链，然后放在含14N的培养基中培养，子一代、子二代DNA分别含哪种元素？,4、选择什么观察指标来说明本实验的假设正确与否？,5、若假设正确，离心后亲代、子一代、子二代DNA会怎么分布？,子一代,子二代,亲 代,6、如果不断地复制下去，每一次自制后都离心，离心的结果会不会有变化？,二、DNA半保留复制的实验证据（见教材）,三、DNA复制的过程,思考如下问题：,DNA分子的复制小结：,边解旋边复制,解旋酶、聚合酶等,能够准确复制的原因是什么？,DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板； 碱基具有互补配对的能力，能使复制准确无误。,基因的表达,P140,一、什么是基因？,基因是具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。,第三节 基因的表达,1.基因和染色体的关系,基因在染色体上，并且在染色体呈线性排列，染色体是基因的主要载体。,果蝇某一条染色体上的几个基因,2.基因与DNA的关系：,整个DNA分子中都是由基因构成的吗？,基因是有遗传效应的DNA片段。,基因与DNA和染色体以及脱氧核苷酸间的关系,染色体,基因1,基因2,非编码区 编码区 非编码区,下图中ad表示果蝇X染色体上的几个基因,原核基因,3.基因和性状的关系,基因控制生物的性状,基因是决定生物性状的基本单位结构单位和功能单位。,4.基因和脱氧核苷酸的关系,每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸。,5.基因和遗传信息的关系,基因中的脱氧核苷酸（碱基对）排列顺序代表遗传信息 不同的基因含有不同的脱氧核苷酸的排列顺序。 例如：豌豆的高茎基因D和矮茎基因d含有不同的脱氧核苷酸排列顺序。,DNA的基本组成单位是什么？ 基因的基本组成单位是什么？,二、基因控制蛋白质合成,1.基因的基本功能,1).通过自我复制，在传种接代中传递遗传信息。 2).通过转录、翻译，在后代个体发育过程中，表达遗传 信息。,2.什么是表达遗传信息？,3.RNA的种类,组成核糖体,rRNA （核糖体RNA）,运输氨基酸,tRNA （转运RNA）,把DNA的遗传信息传递给蛋白质,mRNA （信使RNA）,功能,结构特点,名称,单链,单链,单链,3.RNA的种类和功能,把DNA的遗传信息传递给蛋白质,运输氨基酸,和蛋白质共同组成核糖体,mRNA mRNA上决定一个氨基酸的 三个相邻碱基叫做密码子。,密码子的特点： 一种密码子只对应一种氨基酸 一种氨基酸可有一种或多种密码子（简并性） （一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的简并性 ） （对应于同一种氨基酸的不同 密码子称为同义密码子） 起始密码可以编码氨基酸、 终止密码不编码氨基酸 通用性自然界中的各种 生物共用一套密码子表,tRNA,转运RNA（tRNA）：含有反密码子,一个转运RNA 只能携带一种特定的氨基酸！ 细胞中的转运RNA至少有 种！,61,异亮氨酸,A U A,5.转录 地点： 模板： 原料： 条件： 原则： 产物,主要在细胞核,DNA的一条链,4 种核糖核苷酸,遵循碱基互补配对原则 A ; T ; G ; C,U A C G,转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA 的过程。,RNA聚合酶、ATP,6.翻译,场所： 原料： 模板： 条件： 原则： 产物：,核糖体,氨基酸,mRNA,tRNA、酶、能量,碱基互补配对原则(A-U U-A C-G G-C),多肽,翻译：在核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,核糖体,脱水缩合,甲硫氨酸,通常一个mRNA同时结合多个核糖体，进行多个肽链的合成。,ACUGGAUC U,mRNA,转录,翻译,蛋白质,mRNA （遗传密码）,ACU GGA UCU,DNA双链,ACTGGATC T TGACC TAGA,tRNA （反密码子）,UGA CCU AGA,下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中不正确的是 A图中表示4条多肽链正在合成 B转录尚未结束，翻译即已开始 C每个核糖体各自在完成一条多肽链的翻译 D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链,逆转录,三、遗传信息流中心法则,遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程；遗传信息也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。,在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。,在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。,逆转录病毒：劳斯肿瘤病毒、HIV病毒 RNADNARNA蛋白质,RNA自我复制的病毒：烟草花叶病毒 RNA正链RNA负链RNA正链,转录,转录,逆转录,转录,翻译,中心法则补充,HIV病毒,逆转录病毒,RNA病毒：逆转录、DNA自我复制、转录、翻译 （RNA自我复制、转录、翻译）,组装,下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且四支试管中都有产物生成，请回答：,四、基因对性状的控制,1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。如；酪氨酸酶与白化病。,食物中的蛋白质经消化、吸收和水解后产生出苯丙氨酸，首先苯丙氨酸在(1)苯丙氨酸羟化酶的作用下变成酪氨酸，然后酪氨酸转化为3，4双羟苯丙氨酸，3，4双羟苯丙氨酸在(2)酪氨酸酶的作用下，可以生成黑色素。,2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。 例如：镰刀型细胞贫血症,DNA的粗提取与鉴定,实验原理,1. NaCl的物质的量浓度为0.14 molL时,DNA的溶解度最低。 2.DNA不溶于酒精溶液。 3.DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色。,1、胀破细胞，得DNA溶液 （1） 鸡血细胞液5-10ml，加入蒸馏水20ml，使血细胞加速破裂，过滤，取其滤液。,(2)溶解细胞核内的DNA 将物质的量浓度为2mol/l的氯化钠溶液40ml加入到滤液中，搅拌使其混合均匀，这时DNA在溶液中呈溶解状态。,2、析出含DNA的黏稠物 沿烧杯内壁缓缓加入蒸馏水，同时轻轻搅拌，这时会有丝状物出现，随着蒸馏水的加入逐渐增多，一直到氯化钠浓度约为0.14mol/l时，不再继续增加。,实验步骤,3、第二次析出DNA 的黏稠物,（1）所得DNA加入2mol/l的氯化钠溶液20ml，使其溶解。,（2）过滤，取其滤液，DNA溶于滤液中,（3）加入冷却的酒精溶液50ml，溶液中出现杂质较少的丝状物，它的主要成分就是DNA。,DNA的鉴定 用二苯胺（沸水浴）鉴定，DNA遇二苯胺会变蓝色。,两次加入蒸馏水的作用一样吗？ DNA的直径约为2nm，实验中出现的丝状物的粗细是否就表示一个DNA分子直径的大小？,计算,DNA复制过程的同位素标记,若用32P标记亲代DNA，则经过n次复制后， 子代DNA有： 个 子代DNA中含32P的DNA= 个； 占子代DNA的 子代DNA中含32P的链占子代DNA链的,2n,2,2/ 2n,1/ 2n,DNA分子经n次复制后，需要某游离脱氧核苷酸（m）数= DNA分子完成第n次复制后，需要某游离脱氧核苷酸（m）数=,(2n-1)m,(2n-1)m,碱基互补配对规律的计算,一：A=T,G=C(仅适用于DNA中）,二、不配对碱基和： （1）一半规律：A+G=A+C=T+G=T+C=50% (仅适用于DNA中）,(2)三不同规律：,T2+C2,A1+G1,T1+C1,A2+G2,=a,=1/a,DNA中,三、配对碱基和四同规律,=b,甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%，嘧啶占54%。乙生物遗传物质的碱基组成为：嘌呤占34%，嘧啶占66%则一下分别表示甲乙生物正确的是,A 蓝藻 变形虫 B T2噬菌体 豌豆 C硝化细菌 绵羊 D肺炎双球菌 烟草花叶病毒,思考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,(1)有关蛋白质计算问题 氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系计算 DNA(基因) 信使RNA 蛋白质 碱基数6 碱基数3 氨基酸数1,编码蛋白质的基因所含的碱基数,例1:一条多肽链上有氨基酸300个，则作为 合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录 信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个 A. 300； 600 B. 900；1800 ( ) C. 900；900 D. 600；900,B,基因碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数 = 6：3：1（不考虑非编码区和内含子）,蛋白质类的计算归类,例2.（09年上海）某条多肽的相对分子质量 为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为 110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的 基因长度至少是（ ） A. 7