高中生物第二节DNA的结构和DNA的复制

1、解开解开DNADNA结构之谜结构之谜回眸历史回眸历史自读教材自读教材夯基础夯基础1对对DNA结构的认识过程结构的认识过程 填表填表 时期时期科学家科学家成果成果20世纪世纪30年代后期年代后期瑞典科学家瑞典科学家证明证明DNA是是 的的1951年年查戈夫查戈夫(美美)定量分析定量分析DNA分子的碱基组成分子的碱基组成发现腺嘌呤发现腺嘌呤(A)的量总是等于的量总是等于 的量，鸟嘌呤的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于的量总是等于 的量的量不对称不对称胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)时期时期科学家科学家成果成果1952年年富兰克琳富兰克琳(英英)确认确认DNA为为 结构，并且是由结构，并且是由

2、所构成。所构成。1953年年沃森沃森(美美)和和克里克克里克(英英)提出提出DNA分子的分子的 模型模型螺旋螺旋不止一条链不止一条链双螺旋结构双螺旋结构DNADNA的结构的结构 1DNA分子的结构层次分子的结构层次 (1)DNA分子结构中的分子结构中的“五、四、三、二、一五、四、三、二、一”： “五五”DNA分子的基本组成元素有分子的基本组成元素有5种种(C、H、O、N、P)。 “四四”DNA分子的基本组成单位为分子的基本组成单位为“四种四种”脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。 “三三”每种单位均由三分子物质每种单位均由三分子物质(1分子磷酸、分子磷酸、1分子脱氧核分子脱氧核糖及糖及1分子含氮碱基分子含

3、氮碱基)构成。构成。 “二二”两条脱氧核苷酸长链。两条脱氧核苷酸长链。 “一一”一种规则的双螺旋结构。一种规则的双螺旋结构。 DNADNA的基本单位的基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸P脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基C胞嘧啶胞嘧啶T胸腺嘧啶胸腺嘧啶G鸟嘌呤鸟嘌呤A腺嘌呤腺嘌呤DNADNA的立体结构的立体结构 沃森和克里克认为，沃森和克里克认为，DNADNA分子的立体结构是规则的双分子的立体结构是规则的双螺旋结构，由两条链组成，螺旋结构，由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；旋成双螺旋结构；DNADNA分子中分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，的脱氧核糖和磷酸交替

4、连接，排列在外侧，构成基本骨架；排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧；碱基排列在内侧；DNADNA分子两分子两条链上的碱基通过氢键连接条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。成碱基对。DNADNA分子的平面结构分子的平面结构脱氧核糖与磷酸交脱氧核糖与磷酸交替连接构成骨架替连接构成骨架碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则ATGC碱基之间的这种一一对应关系，碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。叫做碱基互补配对原则。DNADNA的排列的排列 组成组成DNADNA分子的碱基虽然只有分子的碱基虽然只有4 4种，但种，但是，碱基对的排列顺序却是千变万化的。是，碱基对的排列顺序却

5、是千变万化的。例如，一个例如，一个DNADNA分子有分子有40004000个碱基对，这个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有些碱基对可能的排列方式就有4 440004000种。种。 碱基对排列顺序的千变万化，构成碱基对排列顺序的千变万化，构成了了DNADNA分子的多样性，而碱基对的特定的分子的多样性，而碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个排列顺序，又构成了每一个DNADNA分子的特分子的特异性。异性。 2DNA分子的结构特点分子的结构特点 (1)稳定性：稳定性： DNA分子结构的稳定性是指其双螺旋结构的相对稳定性。分子结构的稳定性是指其双螺旋结构的相对稳定性。与这种稳定性有关的因素主要有以下

6、几点：与这种稳定性有关的因素主要有以下几点： DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变。分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变。 DNA分子双螺旋结构中间为碱基对，碱基与碱基之间形分子双螺旋结构中间为碱基对，碱基与碱基之间形成氢键，从而维持了双螺旋结构的稳定。成氢键，从而维持了双螺旋结构的稳定。 DNA分子两条链间碱基互补配对的原则严格不变。分子两条链间碱基互补配对的原则严格不变。 每个特定的每个特定的DNA分子中碱基对的数量和排列顺序稳定不分子中碱基对的数量和排列顺序稳定不变。变。 (2)多样性：多样性： 其决定因素是其决定因素是DNA分子中碱基的数量和碱基对的排列分子中碱基的数

7、量和碱基对的排列顺序。顺序。 (3)特异性：特异性： 不同的不同的DNA分子具有不同的特性，所以分子具有不同的特性，所以DNA的多样性的多样性也就意味着也就意味着DNA分子的特异性。分子的特异性。DNA分子的多样性与特异分子的多样性与特异性，从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间性，从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间存在差异的原因。存在差异的原因。 3DNA的双螺旋结构的双螺旋结构 判断正误判断正误 (1)DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构，其两链呈分子的立体结构是规则的双螺旋结构，其两链呈反向平行方式盘旋。反向平行方式盘旋。 ( ) (2)DNA分子中的脱氧核糖与碱基

8、交替连接排列于外侧，分子中的脱氧核糖与碱基交替连接排列于外侧，构成基本骨架。构成基本骨架。 ( ) (3)含含GC碱基对相对多的碱基对相对多的DNA分子其稳定性应小于含分子其稳定性应小于含AT碱基对相对多的碱基对相对多的DNA分子。分子。 ( ) (4)不同不同DNA分子，其碱基对各有其特定的排列顺序，该分子，其碱基对各有其特定的排列顺序，该排列顺序即代表遗传信息，这表明排列顺序即代表遗传信息，这表明DNA分子具特异性。分子具特异性。( ) 2某实验小组同学制作了如下碱基对模型，你认为某实验小组同学制作了如下碱基对模型，你认为哪些是正确的，哪些是错误的？哪些是正确的，哪些是错误的？ 提示：提示

9、：所示模型中只有所示模型中只有正确，正确，、均不均不正确。正确。中多了一个氢键，中多了一个氢键，中碱基配对错误；中碱基配对错误；中未遵照中未遵照“反向平行反向平行”特点。特点。DNADNA的复制的复制 DNADNA分子能够储存大量的遗传信息，分子能够储存大量的遗传信息，并通过并通过DNADNA分子的复制传递遗传信息。分子的复制传递遗传信息。 以亲代以亲代DNADNA分子为模板合成子代分子为模板合成子代DNADNA分子的过程成为分子的过程成为DNADNA复制。复制。 DNADNA复制过程发生在细胞有丝分裂的复制过程发生在细胞有丝分裂的间期和减数分裂前的间期。间期和减数分裂前的间期。DNADNA的

10、复制方式的复制方式 1.1.为了证明为了证明DNADNA分子分子的复制方式，的复制方式，19571957年年两位科学家设计了一两位科学家设计了一个非常精巧的实验。个非常精巧的实验。 2.2.细菌大约每细菌大约每20min20min分裂一次，产生子代分裂一次，产生子代。积极积极思维思维事实事实放入盛有氯化铯溶液的试管中离心处理放入盛有氯化铯溶液的试管中离心处理轻链带（含轻链带（含1414N N）重链带（含重链带（含15N）杂合链带（含杂合链带（含14N15N）轻链带轻链带（含（含1414N N）杂合链带杂合链带（含（含1414N N和和1515N N） 1.1.离心处理后，为什么子离心处理后，为

11、什么子一代一代DNADNA只有杂合链带？只有杂合链带？ 2.2.子二代子二代DNADNA出现了轻链出现了轻链带和杂合链带，说明了什带和杂合链带，说明了什么？么？DNADNA的复制方式的复制方式积极积极思维思维分析分析 DNADNA半保留复制半保留复制 上述实验证明，在新合成的每个上述实验证明，在新合成的每个DNADNA分分子中，都保留了原来子中，都保留了原来DNADNA分子中的一条链，分子中的一条链，因此，这种复制方式又被称为因此，这种复制方式又被称为DNADNA半保留复半保留复制。制。 DNADNA分子独特的双螺旋结构，为复制提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，保供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。证了复制能够精确地进行。DNADNA分子的复制分子的复制是一个边解旋边复制的过程。是一个边解旋边复制的