DNA的结构和复制

DNA的结构和复制,汕头市潮南区砺青中学于大威,脱氧核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,一、DNA的结构,1、基本单位脱氧核苷酸,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,2、DNA的平面结构,-双螺旋结构模型,DNA分子的空间结构：,1953年美国生物学家沃森（左）和英国生物物理学家克里克（右）提出DNA分子的双螺旋结构模型,A,A,T,T,G,G,G,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。,（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。,3、DNA分子结构特点：,(1)稳定性DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替接方式不变链条链之间的碱基互补配对方式不变(2)多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。(3)特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基顺序，储存有特定的遗传信息。,4DNA分子特性,二、DNA复制过程,DNA复制过程总结,1.概念：2.时间：3.场所：4.条件,以亲代DNA为模板，按碱基互补配对原则，合成子代DNA分子的过程,细胞分裂间期,细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、细胞质基质中,DNA两条母链,4种游离的脱氧核苷酸,DNA解旋酶、DNA聚合酶,ATP,特点：结果：准确复制原因：意义：,精确的模板；碱基互补配对原则,半保留复制、边解旋边复制,使遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性和物种的相对稳定。,两个完全相同的子代DNA分子,思考：影响DNA复制的外界因素？,单链上的磷酸二酯键，可以被限制性内切酶切断，也可用DNA连接酶复原。碱基对之间的氢键，可用解旋酶断开，也可升温断裂，适宜条件下可自动复原。,证明DNA分子半保留复制的实验示意图,DNA分子半保留复制过程示意图,1、DNA双链中的两个互补碱基相等(A=T，G=C),因而任意两个不互补的两个碱基之和占全部碱基数50%。,2、DNA分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一条互补链中这一比值的倒数。,（一）碱基互补配对原则的计算,三、规律和计算,3、DNA分子中两互补碱基之和的比值和每一条单链中这一比值相等，与mRNA上这一比值也相等。,（二）有关DNA复制的计算,(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,(3)复制所需的脱氧核苷酸数a(2n1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数；第n次复制所需的含氮消耗含该碱基的的脱氧核苷酸分子数2n-1.a个。,（三）核酸种类的判断,由核酸所含碱基的种类及比例可以分析判断核酸的种类,（1）若有U无T，该核酸为RNA。（2）若有T无U，且A=T，G=C，则该核酸一定为DNA。（3）若有T无U，且AT，GC，则该核酸为单链DNA。,四、染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸之间的关系,注意：细胞核的染色体上有基因，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有基因存在，也能控制某些生物性状。,什么是遗传信息？,DNA分子/基因中四种碱基【脱氧核苷酸】的排列顺序,基础再现,实验课题：DNA半保留复制的实验氯化铯密度梯度离心实验,氯化铯超速离心时，盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管底部，同时溶液中存在的扩散作用与离心力相对抗，使Cs+与Cl分散在整个溶液中，CsCl经过离心后，溶液达到一种平衡状态，扩散和沉淀的两种相对力量保持平衡，形成一个连续的CsCl浓度梯度，溶液的密度在离心管底部最大，顶部最小。,如果DNA分子溶解在CsCl中，它们会逐渐集中在一条狭窄的带上，则DNA分子的密度恰好与那一点的CsCl密度相等。若用同位素标记DNA分子，则使DNA的密度不同，然后利用DNA能吸收紫外线的特点，用光源照射，则在照相底版上就出现了DNA的不同位置。,过程设计,结果,注：分裂多次的结果中其实还有两条DNA单链为14N标记的，但因分裂多次，在整个DNA中含量很少，可以忽略。,探究DNA复制是全保留还是半保留复制的方法：同位素标记离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。例(实验设计)某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。,(1)实验步骤：第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。,第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代()请分析：如果DNA位于_带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连续繁殖一代()。请分析：如果DNA位于_带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。(2)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占，则一定为半保留复制。你认为这同学说法是否正确？_。原因是_。,思路点拨如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N15N的DNA分子的两个子代DNA分子是：一个15N15N，一个14N14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N15N的DNA分子的两个子代DNA分子都是15N14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。答案(1)1/2重和1/2轻全中1/4重和3/4轻1/2中和1/2轻(2)不正确无论半保留复制还是全保留复制，如果研究DNA链的情况，结果是一致的，无法区分,补充：原核细胞的基因结构和真核细胞的基因结构有何不同？【提示】基因都是由编码区(编码氨基酸)和非编码区(调控编码区表达的核苷酸