-DNA分子的结构与复制(上课课件)

1、DNADNA分子的结构和复制分子的结构和复制 v早在早在1919世纪，人们就发现了世纪，人们就发现了DNA的化的化学成分：学成分：DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建早凋的“科学玫瑰” 富兰克林（ R.E.Franklin） 她和同事威尔金斯在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到D晶体照片，为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。 但“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。（英，R.E.Franklin, 19201958）1953年美沃森英克里克年美沃森英克里克模型模型DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构核酸核酸脱氧核糖脱氧核糖核苷酸核苷酸核糖

2、核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（DNADNA）核糖核酸（核糖核酸（RNARNA）组成组成DNADNA分子的元素是什么？分子的元素是什么？组成组成DANDAN分子的基本单位是什么？分子的基本单位是什么？C C、H H、OO、NN、P P脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸一、一、DNA分子的化学组成分子的化学组成 1、 DNA分子的基本单位分子的基本单位P脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基A 腺嘌呤腺嘌呤G 鸟嘌呤鸟嘌呤C 胞嘧啶胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶一、一、DNA分子的化学组成分子的化学组成 鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸P脱氧脱氧核糖核糖AP脱氧脱氧核

3、糖核糖TP脱氧脱氧核糖核糖GP脱氧脱氧核糖核糖C2、4种脱氧核苷酸：种脱氧核苷酸： 腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸3、脱氧核苷酸的连接、脱氧核苷酸的连接P脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基P脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基二、二、DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构双链反向平行盘旋成双螺旋结构双链反向平行盘旋成双螺旋结构1、结构特点：、结构特点：脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧构成基本骨脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧构成基本骨架；架； 碱基排在内侧碱基排在内侧碱基通过氢键连接成碱基对：碱基通过氢键连接成碱基对：AT、GC3、碱基互补配对原则碱基互补配对原则

4、三、三、DNA分子的多样性和特异性分子的多样性和特异性组成组成DNA分子的碱基有分子的碱基有4种：种：A、T、G、C组成组成DNA分子的碱基对有分子的碱基对有4种：种：AT、TA、GC、CGn个碱基对的排列方式有个碱基对的排列方式有4n种种1、原因、原因碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化多样性多样性 2、特性、特性碱基对的特定的排列顺序碱基对的特定的排列顺序特异性特异性碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序遗传信息遗传信息由由DNADNA分子中碱基互补配对原则可分子中碱基互补配对原则可总结出以下规律：总结出以下规律： 1 1、A=T C=G A=T C=G 两不互补配对的碱基比例之和等

5、于两不互补配对的碱基比例之和等于50%50% 2 2、两不互补碱基之和的比值在整个、两不互补碱基之和的比值在整个DNADNA分子中为分子中为1 1，在两互补链中互为倒数在两互补链中互为倒数A+G=T+C=50% 或 A+C=T+G=50% 3 3、两互补碱基之和的比值在整个、两互补碱基之和的比值在整个DNADNA分子中和它的分子中和它的任何一条单链中均相等任何一条单链中均相等 4 4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半在每条单链中所占的比例之和的一半 5 5、两互补碱基之和的比值、两互补碱基之和的比值（A+TA+T

6、）/ /（G+CG+C）因）因DNADNA或生物的种类不同而不同或生物的种类不同而不同某生物细胞某生物细胞DNADNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占分子数占2222，那么，胞嘧啶的分子数占：，那么，胞嘧啶的分子数占： A.11A.11 B.22B.22 C.28C.28 D.44D.44C C小试牛刀：小试牛刀：某某DNADNA片段中，胞嘧啶有片段中，胞嘧啶有240240个，占全部碱基个，占全部碱基的的30%30%，问在此片段中，腺嘌呤有，问在此片段中，腺嘌呤有 A.240A.240个个 B.48B.48个个 C.800C.800个个 D.160D.160个个D D小试牛

7、刀：小试牛刀：含有含有20002000个碱基的个碱基的DNADNA，每条链上的碱基排列，每条链上的碱基排列方式有：方式有：A.4A.420002000 B.4 B.41000 1000 C.2 C.220002000 D.2 D.210001000B B小试牛刀：小试牛刀：根据碱基互补配对原则，在根据碱基互补配对原则，在AGAG时，双链时，双链DNADNA分子中，下列四个式子中因生物种类不分子中，下列四个式子中因生物种类不同而不同的是：同而不同的是： A.(A+C)/(T+G) B.(C+G)/(A+T)A.(A+C)/(T+G) B.(C+G)/(A+T) C.(A+G)/(C+T) D.A

8、/T C.(A+G)/(C+T) D.A/T和和G/CG/CB B小试牛刀：小试牛刀：在在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比，上述比例在其互补链和整个例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是：分子中分别是： A. 0.4A. 0.4和和0.6 B. 2.50.6 B. 2.5和和1 1 C. 0.4 C. 0.4和和0.4 D. 0.60.4 D. 0.6和和1 1B B小试牛刀：小试牛刀： 一个一个DNADNA分子中，分子中，G G和和C C之和占全部碱基数的之和占全部碱基数的4646，已知该，已知该DNADNA分子的一条单链中，分

9、子的一条单链中，A A和和C C分别占该单链的分别占该单链的2828和和2222。 求（求（1 1）全部碱基中腺嘌呤占）全部碱基中腺嘌呤占_%_% （2 2）与已知链相对应的链中，腺嘌呤占该）与已知链相对应的链中，腺嘌呤占该 链全部碱基的链全部碱基的_%_%小试牛刀：小试牛刀：27272626 某双链某双链DNADNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的碱基的5454，其中，其中a a链的碱基中，链的碱基中，22%22%是腺嘌呤，是腺嘌呤，28%28%是胞嘧啶。是胞嘧啶。 (1)(1)则则b b链中腺嘌呤占该链碱基的比例为链中腺嘌呤占该链碱基的比例为_%_%(

10、2)b(2)b链中胞嘧啶占整个链中胞嘧啶占整个DNADNA分子碱基的比例分子碱基的比例_%_%小试牛刀：小试牛刀：24241313DNA分子的复制分子的复制 体细胞体细胞有丝分裂间期有丝分裂间期生殖细胞生殖细胞减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期1、DNA复制的时间复制的时间细胞核是细胞核是DNA复制的主要场所复制的主要场所线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体、DNA复制的场所复制的场所模板模板DNA的一条母链的一条母链原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸能量能量ATP 酶酶 解旋酶、解旋酶、DNA合成酶合成酶2、复制的过程的基本条件复制的过程的基本条件3、复制的过程、复制的过程解旋提供准确模板：解旋提

11、供准确模板：在在ATP供能、解旋酶的使用下，供能、解旋酶的使用下，DNA分子两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，分子两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，于是于是部分部分双螺旋解旋为两条平行双链，此过程叫解旋。双螺旋解旋为两条平行双链，此过程叫解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。解开的两条单链叫母链（模板链）。合成互补子链：合成互补子链：以上述解开的两条脱氧核苷酸为模板，以上述解开的两条脱氧核苷酸为模板，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，按照互补配对原则，合成两条与母链互补的子链按照互补配对原则，合成两条与母链互补的子链

12、子母链结合形成新子母链结合形成新DNA分子：分子：在在DNA聚合酶的作用下，聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，解旋完每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，解旋完即复制完，形成新的即复制完，形成新的DNA分子分子DNA复制的过程复制的过程边解旋边复制边解旋边复制DNA复制的原则复制的原则碱基互补配对碱基互补配对DNA复制的特点复制的特点半保留复制半保留复制由此可总结出：由此可总结出：DNADNA复制的准确性如何保障？复制的准确性如何保障？独特的双螺旋结构为复制提供模板独特的

13、双螺旋结构为复制提供模板碱基互补配对原则使复制准确无误碱基互补配对原则使复制准确无误DNADNA复制的意义？复制的意义？使遗传信息从亲代传给子代，保持使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性，了遗传信息的连续性，由于由于DNA分子复制的方式是半保留复制，所分子复制的方式是半保留复制，所以每复制一次，新的以每复制一次，新的DNA分子都有一半新链分子都有一半新链一半旧链。一半旧链。经过一次复制可得经过一次复制可得2个个DNA分子，两次可得分子，两次可得4个个DNA分子，依次类推，复制分子，依次类推，复制n次，可获得次，可获得2n个个DNA分子，产生的分子，产生的DNA单链为单链为2 2n

14、n 2由由DNADNA分子复制可总结出以下规律：分子复制可总结出以下规律：DNA分子的分子的结构和结构和复制复制DNA分子的结构分子的结构DNA分子的复制分子的复制基本单位基本单位-脱氧核苷酸脱氧核苷酸双螺旋结构的主要特点双螺旋结构的主要特点复制的过程复制的过程复制的意义复制的意义碱基互补配对原则碱基互补配对原则小小 结结 在生物实验室内模拟生物体在生物实验室内模拟生物体DNADNA复制所必需复制所必需的条件是的条件是 酶类酶类 游离四种脱氧核苷酸游离四种脱氧核苷酸 ATP ATP DNA DNA分子分子 mRNA mRNA tRNA tRNA 适宜的温度适宜的温度 适宜的适宜的PHPH值值

15、A.A. B. B. C. C. D. D.D.D.小试牛刀：小试牛刀： 有有15N标记的一个标记的一个DNA分子放在含有分子放在含有14N的培养基中复制三次，则含的培养基中复制三次，则含15N的的DNA分分子占全部子占全部DNA分子的比例和占全部分子的比例和占全部DNA分分子单链的比例依次是子单链的比例依次是 A. 1/4 、1/8 B. 1/2、1/4 C. 1/4 、1/16 D. 1/8、1/8 A. 1/4 、1/8小试牛刀：小试牛刀： 具有具有100个碱基对的一个个碱基对的一个DNA分子区段，分子区段，内含内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，需要游离

16、的胞嘧啶脱氧核苷酸为需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 A. 60个个 B. 80个个 C. 120个个 D. 180个个 D. 180个个小试牛刀：小试牛刀： 某一个某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤分子的碱基总数中，腺嘌呤为为200个，复制数次后，消耗周围环境中个，复制数次后，消耗周围环境中含有腺嘌呤的脱氧核苷酸含有腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该个，该DNA分子复制了几次（是第几代）？分子复制了几次（是第几代）？ A. 三次（第四代）三次（第四代） B. 四次（第五代）四次（第五代） C. 五次（第六代）五次（第六代） D. 六次（第七代）六次（第七代） B. 四次（第五代）四次（第五代）小试牛刀：小试牛刀：解解：（1 1）由于含氮碱基由于含氮碱基700700对，对，14001400个个 （2 2）一条链上（）一条链上（A+TA+T）：（）：（C+GC+G）=2=2：5 5， 整个双链的比也是整个双链的比也是2 2：5 5，由此可求出，由此可求出A=T=200A=T=200 （3 3）复制两次共形成）复制两次共形成2 22 2个个DNADNA分子，分子，4 4个个 DNADNA分子共分子共800800个胸腺嘧啶脱氧核