DNA分子的结构和复制及相关计算

1、DNA分子的结构和复制,1. DNA的基本组成元素有哪些:,C、 H、 O、 N、P,2. DNA的基本组成单位是:,一、DNA分子的结构,脱氧 核糖,含氮碱基,磷酸,A,G,C,T,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,脱氧核苷酸,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,DNA的空间结构,以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的DNA照片。,从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构,DNA的结构模式图,从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构,放大,DNA的空间结构,氢键,平面结构,立体结构,二、DNA分子的空间结构：规则的

2、双螺旋结构,磷酸二酯键,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,1 DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构。,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，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。,DNA双螺旋结构的主要特点,碱基对,另一碱基对,嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。,A,T,G,C,氢键,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,两条长

3、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。,结构特点：,1.两条链反向平行盘旋成 双螺旋结构,2.脱氧核糖和磷酸交替连 接排在外侧构成基本骨 架； 碱基排在内侧,3.碱基通过氢键连接成碱 基对： AT、GC,碱基的排列顺序千变万化多样性,DNA分子的特性,碱基的特定的排列顺序特异性,碱基的排列顺序遗传信息,双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱

4、基之和的比值等于1。,( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G) =(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1,A=T， C=G, A+G=T+C =A+C=T+G= 50%,设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则 可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在DNA双链中： A = T ， G = C,规律总结：,双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数.,= 1,双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数

5、的百分比。,m%,m%,=n,双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。即两互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值。,=n,不同生物的DNA分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。,（A+C）/（T+G）=1不能反映种间差异。 （A+T）/（C+G）不同生物一般不同， 反映种间差异。,解题方法:,1.画图最直观 2.实施等量代换 3.注意用脚码标注 4.注意区分已知条件属于上述哪种情况 5.规律很多,不必硬记,重在掌握解题方法,1、概念：,2、时间：,是指以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。,细胞有丝分裂的间期和减数第一次分

6、裂的间期,3、场所：,真核生物：,二、DNA分子的复制,原核生物：,细胞核（主要） 线粒体、叶绿体,拟核（主要）,4、复制过程：,边解旋边复制；多起点复制,解旋酶催化,解旋：,模板,复制:,以母链为模板，在DNA聚合酶的催化下，以4种游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成子链,母链（旧链） 子链（新链）,复制后的DNA:,同时进行,复制的结果：,形成两个完全相同的DNA分子,模板：亲代DNA的两条母链；,原料：4种脱氧核苷酸；,能量：ATP;,酶 ：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。,5、DNA分子复制时需何条件？,6、DNA分子复制的特点:,（1）边解旋边复制,（2）半保留复制,7、

7、DNA准确复制的原因?,DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板。 通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确的进行。,DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性。,8、DNA分子的复制的意义？,1、概念： 2、场所： 3、时期： 4、条件： 5、复制过程： 6、复制特点： 7、复制的精确性： 8、复制的生物学意义：,小结,有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期,模板：,原料：,能量：,酶：,DNA的两条链,游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）,ATP,DNA解旋酶、DNA聚合酶等,(2)碱基互补配对原则,（1）边解旋边复制,（2）半保留复制,使遗传信息在传递过

8、程中保持了连续性,细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 原核生物的拟核和质粒,解旋合成延伸和盘绕,(1)DNA的双螺旋结构,DNA 半保留复制,1,复制1次,复制2次,复制3次,2,22,23,根据半保留复制和碱基互补配对原则,一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？亲代DNA链多少条？新合成的链多少条？含有亲代DNA链的子代有多少个？占所有子代DNA分子总数的多少？,DNA分子数=,2n,脱氧核苷酸链数=,2n+1,亲代DNA链数=,新合成的链数=,2,2n+1 2,解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”并图示分析。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次

9、复制,解：,含有亲代DNA链的子代 =,2,占所有子代DNA分子总数的2/2n,双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%，且不互补碱基之和的比值等于1。,( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G) =(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1,A=T， C=G, A+G=T+C =A+C=T+G= 50%,设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则,1、碱基互补配对有关计算,可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在DNA双链中： A = T ， G = C,DNA复制的计算,双链DNA分子

10、中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值的倒数。,= 1,双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比。,m%,m%,=m,双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。即两互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一 比值。,=m,不同生物的DNA分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。,（A+C）/（T+G）=1不能反映种间差异。 （A+T）/（C+G）不同生物一般不同， 反映种间差异。,解题方法:,1.画图最直观 2.实施等量代换

11、 3.注意用脚码标注 4.注意区分已知条件属于上述哪种情况 5.规律很多,不必硬记,重在掌握解题方法,DNA复制的计算,1、计算产生子代DNA数,2-4-8-2n n为复制的次数,2、子代DNA分子中含有原来最初亲代DNA链的DNA分子数,以及它占总DNA分子数的比例.,2个,1/2n-1,3、最初亲代的链占全部子代DNA总链数的比例,1/2n,DNA复制所需原料的计算,公式：(2n-1) 碱基数 n为复制的次数 例题 一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸 。 解析：1、计算每个DNA分子中C的个数 2、套用公式计算,1800,若将一个双链DNA被15N标记的大肠杆菌，加入到含14N的培养基中培养，连续复制三次，已知该DNA分子含腺嘌呤300个，占碱基总数的20%，复制子代时，需要从培养基中摄取多少个G？含14N的DNA分子有多少个？含15N的DNA有多少个？含15N的单链占全部单链的多少？,根据半保留复制和碱基互补配对原则,G =,3150,含14N的DNA分子数=,含15N的DNA数=,2,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,含15N的单链占全部单链的1/23,8,有关DNA半保留复制的计算,规律一：一个DNA分子连续n次复制，可形成