第23讲　DNA分子的结构、复制.ppt

1、,遗传的物质基础,第6章,第23讲DNA分子的结构、复制基因是有遗传效应的DNA片段,栏目导航,1DNA的结构,考点一DNA分子的结构及碱基比率计算,1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)每个DNA分子中碱基数磷酸数核糖数。()(2)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差。()(3)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。()(4)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。()(5)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。(),2如图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是()ADNA的稳定性与有关，生物体内解旋酶、RN

2、A聚合酶、DNA聚合酶、逆转录酶等可以断开B是一个胞嘧啶脱氧核苷酸CDNA连接酶可催化或键形成DA链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖,D,解析DNA的稳定性与氢键有关，生物体内DNA解旋酶可以断开键；中的脱氧核糖、磷酸和胞嘧啶不位于同一个脱氧核苷酸上；DNA连接酶可催化磷酸二酯键形成，但不能催化形成；DNA的A链和B链的方向相反，磷酸和脱氧核糖交替连接形成基本骨架。,3DNA双螺旋结构是1953年沃森和克里克发现的，现已经基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是()A基因M共有氢键(1.5Nn)个,D,解析基因M的氢键数为(1.5Nn)个，故A项错误；基

3、因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M，故B项错误；双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，故C项错误；等位基因是基因突变产生的，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列顺序可以不同，故D项正确。,必须关注的DNA分子结构的5个关键点(1)DNA分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有两种AT、CG。(2)并不是所有的脱氧核糖都连两个磷酸基团，两条链各有一个3端的脱氧核糖连一个磷酸基团。(3)双螺旋结构并不是固定不变的，复制和转录过程中会发生解旋。(4)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游

4、离的磷酸基，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基。(5)在DNA分子中，A与T分子数相等，G与C分子数相等，但AT的量不一定等于GC的量，后者恰恰反映了DNA分子的特异性。,一DNA分子的结构分析,1磷酸基团：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，分别位于DNA分子的两端。2氢键(1)碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶使其断裂，也可加热使其断裂。(2)A与T之间靠两个氢键连接，G与C之间靠三个氢键连接。3DNA分子的特性(1)相对稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。(2)多样性：碱基对多种多样的排列顺序。(3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基排列顺序，代表了特定的

5、遗传信息。,例1(经典高考题)在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C,6个G,3个A,7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则()A能搭建出20个脱氧核苷酸B所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对C能搭建出410种不同的DNA分子模型D能搭建出一个4个碱基对的DNA分子片段,D,解析要搭建20个脱氧核苷酸，需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数量为20，A项错误；要搭建7个碱基对的DNA分子，至少需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物(核苷酸内部和核苷酸之间)26个，B项错误；

6、脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，磷酸塑料片8个，能搭建一个4个碱基对的DNA分子片段，C项错误，D项正确。,1碱基互补配对原则：A一定与T配对，G一定与C配对。2三个计算规律(1)规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG，则AGTC，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。(2)规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如AT或CG)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。,二DNA分子结构中的碱基计算,B,DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤解DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分3步进行：(1)搞清题中已知的和所

7、求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。(2)画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。,例1(2014山东卷)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(),答题送检来自阅卷名师报告,1在一定温度下，DNA双链会解旋成单链，即发生DNA变性。Tm是DNA的双螺旋有一半发生热变性时对应的温度。下图表示DNA分子中的GC含量与DNA的Tm之间的关系曲线(EDTA对DNA分子具有保护作用

8、)。下列叙述不正确的是(),C,ADNA的Tm值受到GG含量的影响BDNA的Tm值受到离子浓度的影响C双链DNA热变性与解旋酶的催化作用有关D双链DNA热变性后不改变其中的遗传信息解析由图可知，GC相对含量会影响DNA的Tm值；NaCl溶液的浓度也会影响DNA的Tm值；在一定温度下，DNA双链会解旋成单链，这与解旋酶无关；DNA双链解旋成单链后，碱基的排列顺序不变，遗传信息不会改变。,一、DNA的复制,考点二DNA分子的复制及基因的本质,半保留,2过程,有丝分裂的间期,脱氧核苷酸,完全相同,解旋,碱基互补配对,遗传信息,遗传信息,二、基因是有遗传效应的DNA片段1基因的实质：基因是有_的DNA

9、片段。2基因与DNA的关系：一个DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数小于DNA分子的碱基总数。3基因与遗传信息：基因中脱氧核苷酸的_称为遗传信息；DNA分子能够储存足够量的_。4基因与染色体的关系：基因在染色体上呈_排列。5生物体多样性和特异性的物质基础：_分子的多样性和特异性。,遗传效应,排列顺序,遗传信息,线性,DNA,1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()(2)DNA双螺旋结构全部解开后，开始DNA的复制。()(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。()(4)DNA复制时，严格遵循AU

10、、CG的碱基互补配对原则。()(5)染色体是基因的唯一载体。()(6)DNA分子中脱氧核糖和磷酸的排列方式代表了遗传信息。(),2下图为真核生物染色体DNA的复制过程示意图，有关叙述错误的是()A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，A项错误。,A,3用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是()A含有14N的DNA占100%B复制过程中需游离的腺嘌呤脱

11、氧核苷酸640个C含15N的链占1/8D子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23,A,探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。1实验材料：大肠杆菌。2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：DNA以半保留的方式复制。,一DNA复制方式的探究,4实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的

12、DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。,5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA。(15N/15N)(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA。(15N/14N)(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。(14N/14N)6实验结果：与预期的相符。,例1科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。,请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源

13、。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。(3)分析讨论：若B的子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。,多,15N(15NH4Cl),3,1,2,半保留复制,B,半保留,若将B的子代DNA双链分开后再离心，其结果_(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将B的子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，密度带内所含DNA分子数更多的是_带。若某次实验的结果中，B的子代DNA的

14、“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N中有少部分含_。解析在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。,不能,没有变化,轻,15N,DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：1子代DNA分子数：2n个。(1)无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。(2)含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”

15、。,二DNA复制的有关计算,2子代DNA分子的总链数：2n22n1条。(1)无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。(2)含14N的链数是(2n12)条。3消耗的脱氧核苷酸数(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。(2)若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。,例2某含1000个碱基对的DNA分子双链均被标记，其中腺嘌呤400个，将该DNA分子置于不带标记的培养基中连续复制3次，则下列叙述错误的是()A子代DNA分子中带放射性标记的占总数的1/4B带放射性标记的DNA分子

16、只有一条链被标记C该过程中需要消耗鸟嘌呤4200个D子代DNA分子中带标记的脱氧核苷酸链占1/4解析子代DNA分子中带标记的脱氧核苷酸链占2/2311/8。,D,染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系,三基因的本质,例3下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是()A基因一定位于染色体上B基因在染色体上呈线性排列C4种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D一条染色体上含有1个或2个DNA分子,A,基因及其载体辨析(1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体，因为线粒体和叶绿体中也有基因。(2)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，并不与

17、蛋白质一起构成染色体。(3)基因、DNA与染色体的关系,例1科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20min分裂一次产生子代，实验结果见相关图示)：,实验三：,(1)实验一、实验二的作用是_。(2)从结果C、D看，DNA复制具有_的特点。根据这一特点，理论上结果E中含14N的DNA分子所占比例为_。(3)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要_等。(4)若对结果C中的DNA分子先用解旋酶处理，然后再离心，结果为F，请在图中表示出来。,(5)如果实验C、D、E的结果都为右图(结果G)所示，据此可判断DNA分子的复制方式_(填“是”或“不是”)半保留复

18、制。,答题送检来自阅卷名师报告,解析(1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。(2)从结果C、D看，新形成的DNA保留了原来DNA的两条链，DNA复制具有半保留复制的特点；经过60min后，DNA复制了3次，共形成8个DNA分子，其中有2个DNA分子是15N/14N，其余6个DNA分子为14N/14N，均含14N。(3)DNA复制过程需要模板DNA、原料(四种脱氧核苷酸)、DNA聚合酶和能量等条件。(4)结果C中的DNA分子为15N/14N，解旋后形成的单链为一条重链15N和一条轻链14N。(5)结果G表明原来被15N标记的DNA的两条链没有分开，因此可判断DNA分子的复制方式不是半保留复制。,规范答题(每分2分)(1)对照(2)半保留复制1(3)DNA聚合酶、能量(4)如图所示(见右侧)(5)不是,1DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。,实验步骤：在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)。在氮源为15N的培养基中