DNA分子的結構與復制-一輪復習

1、第三章第三章 第第2 2 講講DNADNA分子的結構分子的結構和復制和復制核酸的結構和功能核酸的結構和功能1.核酸是生物的遺傳物質(zhì)，因主要存在于細胞核中呈酸性而 得名。2.包括DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）兩種。3.DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，RNA是極少數(shù)不含DNA的病毒的遺傳物質(zhì)。4.化學元素組成：C、H、O、N、P5.基本組成單位：核苷酸DNA脫氧（核糖）核苷酸RNA核糖核苷酸全稱全稱五碳糖五碳糖堿基堿基基本單位基本單位主要存在主要存在位置位置結構結構功能功能脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸脫氧核糖脫氧核糖核糖核糖、脫氧核苷酸（脫氧核苷酸（4種種)核糖核苷酸核糖核

2、苷酸 (4種）種）細胞核細胞核細胞質(zhì)細胞質(zhì)規(guī)則的雙螺旋結構規(guī)則的雙螺旋結構單鏈單鏈主要的遺傳物質(zhì)主要的遺傳物質(zhì)少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)判斷下列生物中所含核苷酸的種類與數(shù)量：判斷下列生物中所含核苷酸的種類與數(shù)量： 噬菌體：噬菌體：( )種，為種，為 核苷酸核苷酸 煙草花葉病毒：煙草花葉病毒：( )種，為種，為 核苷酸核苷酸 煙草細胞：煙草細胞：( )種，為種，為 核苷酸核苷酸核糖核糖脫氧脫氧(核糖核糖)4484種脫氧種脫氧(核糖核糖) 4種核糖核苷酸種核糖核苷酸問題回顧：問題回顧：4 4、構成、構成DNADNA的核苷酸有幾種？的核苷酸有幾種？問題討論：問題討論：1 1、構成、構成 D

3、NA DNA 的的 堿堿 基有幾種？基有幾種？3 3、構、構 成核成核 酸酸 的的 堿基有幾種？堿基有幾種？5 5、構成、構成RNARNA的核苷酸有幾種？的核苷酸有幾種？6 6、構成核、構成核 酸的核苷酸有幾種？酸的核苷酸有幾種？2 2、構、構 成成 RNA RNA 的的 堿基有幾種？堿基有幾種？(4)(8)(4)(4)(5)(4)DNADNA分子的結構分子的結構和復制和復制1.1.識記識記DNADNA分子的基本組成單位及其化學組成分子的基本組成單位及其化學組成2.2.理解理解DNADNA分子結構及特點分子結構及特點3.3.理解理解DNADNA分子的復制過程及意義分子的復制過程及意義4.4.掌

4、握堿基互補配對原則并熟練計算掌握堿基互補配對原則并熟練計算一一 、DNA分子的結構分子的結構1.化學組成：由4種脫氧核苷酸組成的一種高分子化合物。脫氧脫氧核糖核糖堿基堿基磷酸磷酸A G C T基本單位脫氧核苷酸基本單位脫氧核苷酸12345連連 接接 ATGCATGC3-5磷磷酸二酯酸二酯鍵鍵氫氫鍵鍵5533問題：問題：DNA分子的空間分子的空間結構有哪些特點呢？結構有哪些特點呢？沃森和克里克認為：沃森和克里克認為：DNA分分子的空間結構是規(guī)則的雙螺子的空間結構是規(guī)則的雙螺旋結構。旋結構。2、DNA的立體結構：的立體結構：DNADNA分子是有分子是有 條鏈組成，條鏈組成， 盤旋成盤旋成 結構。結

5、構。 交替連接，排列在外側，構交替連接，排列在外側，構成基本骨架；成基本骨架； 排列在內(nèi)側。排列在內(nèi)側。堿基通過堿基通過 連接成堿基對，并遵循連接成堿基對，并遵循 原則。原則。反向平行反向平行雙螺旋雙螺旋脫氧核糖和磷酸脫氧核糖和磷酸堿基對堿基對氫鍵氫鍵堿基互補配對堿基互補配對2 1 1、每個每個DNADNA分子具有穩(wěn)定的雙螺旋結構分子具有穩(wěn)定的雙螺旋結構 2 2、脫氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不變、脫氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不變 3 3、堿基之間的氫鍵維持了雙螺旋結構的穩(wěn)定、堿基之間的氫鍵維持了雙螺旋結構的穩(wěn)定 4 4、DNADNA分子兩條鏈之間對應堿基嚴格按照堿分子兩條鏈之間對應堿基

6、嚴格按照堿 基互補配對原則基互補配對原則 5 5、每個特定、每個特定DNADNA分子堿基對的數(shù)量和順序不變分子堿基對的數(shù)量和順序不變穩(wěn)定性穩(wěn)定性:特異性特異性:多樣性多樣性: 堿基對的排列順序千變?nèi)f化堿基對的排列順序千變?nèi)f化每個特定的每個特定的DNA分子中都是特定的堿基對分子中都是特定的堿基對排列順序排列順序DNA的結構：的結構： 5種元素種元素3類物質(zhì)類物質(zhì)4種基本單位種基本單位2條鏈條鏈1種結構種結構 1. DNA雙雙鏈中，鏈中，互補互補堿基的數(shù)量堿基的數(shù)量相等相等(A=T 、C=G) ； DNA單單鏈中，鏈中，互補互補堿基的數(shù)量堿基的數(shù)量不一定相等不一定相等 （A T、C G） 2. .

7、 雙雙鏈鏈DNADNA分子中，分子中，互補互補的兩堿基之的兩堿基之和和與全部與全部堿基的堿基的比等于其任何一條單鏈中該種比值。比等于其任何一條單鏈中該種比值。 （A+TA+T）%=(A%=(A1 1+T+T1 1）%=%=（A A2 2+T+T2 2）%4. DNA4. DNA分子分子一條一條鏈中的鏈中的不互補不互補堿基對的堿基之堿基對的堿基之和和的的比比值值是是另一條另一條互補鏈中該比值的互補鏈中該比值的倒數(shù)倒數(shù)。若（若（A A1 1+ C+ C1 1）/ /（G G1 1+ T+ T1 1） =a=a 則（則（A A2 2+ C+ C2 2）/ /（G G2 2+ T+ T2 2） = 1

8、/a= 1/a或（或（A A1 1+ G+ G1 1）/ /（C C1 1 + T + T1 1） =a=a 則（則（A A2 2+ C+ C2 2）/ /（G G2 2+ T+ T2 2） = 1/a= 1/a3. DNA3. DNA分子其中分子其中一條一條鏈中的鏈中的互補互補堿基對的堿基之堿基對的堿基之和和的的比值比值與與另一條另一條互補鏈中以及互補鏈中以及雙鏈雙鏈DNADNA中該比值中該比值相等相等。 若（若（A A1 1+ T+ T1 1）/ /（G G1 1+ C+ C1 1）= a= a 則（則（A A2 2+ T+ T2 2）/ /（G G2 2 + C + C2 2）= a=

9、a （A+ TA+ T）/ /（G + CG + C）= a= a （1 1）若）若有有U U無無T T, ,則為則為RNARNA。（2 2）若）若有有T T無無U U, ,則為則為DNADNA。雙鏈。雙鏈DNADNA中中A=TA=T、G=CG=C，單鏈單鏈DNADNA中中ATAT、G CG C，也可能也可能A=TA=T、G=CG=C。 6.6.在雙鏈在雙鏈DNADNA及其轉(zhuǎn)錄的及其轉(zhuǎn)錄的RNARNA之間，有：之間，有：DNADNA中一條鏈中中一條鏈中A A1 1+T+T1 1= =A A2 2+T+T2 2=RNA=RNA分子中的分子中的(A+U)=12DNA(A+U)=12DNA雙鏈中雙鏈

10、中(A+T)(A+T)1.1.若若DNADNA分子的分子的一條一條鏈中鏈中(A(AT)/(CT)/(CG)=aG)=a，則和該，則和該DNADNA單鏈單鏈互補的單鏈片段中互補的單鏈片段中 (A(AT)/(CT)/(CG)G)的比值為的比值為 A Aa a B B1/a1/a C C1 1 D D1-1/a1-1/a2.2.一段多核苷酸鏈中的堿基組成為：一段多核苷酸鏈中的堿基組成為：3535的的A A、2020的的C C、3535的的G G、1010的的T T。它是一段。它是一段 A A雙鏈雙鏈DNADNA B B單鏈單鏈DNADNA C C雙鏈雙鏈RNARNA D D單鏈單鏈RNARNA AB

11、評價反饋練習評價反饋練習3. 3. 在雙鏈在雙鏈DNADNA分子中，當分子中，當(A+G)/(T +C)(A+G)/(T +C)在一條多脫氧核在一條多脫氧核苷酸鏈上的比例為苷酸鏈上的比例為0.0.4 4時，則在另一互補鏈時，則在另一互補鏈和整個和整個DNADNA中，這種比例分別是中，這種比例分別是 A.A.0.40.4，1 B. 1 1 B. 1 ，1 1 C. 0.6C. 0.6，1 D. 2.51 D. 2.5，1 14.4.由由120120個堿基對組成的個堿基對組成的DNADNA分子片段，可因其分子片段，可因其堿堿基對組基對組成和序列不同攜帶不同的遺傳信息，其種類最多可成和序列不同攜帶不

12、同的遺傳信息，其種類最多可達達 A.A.120 B. 120120 B. 1204 4 C. 4C. 46060 D. 4 D. 4120120DD思考以下問題：思考以下問題：1 1、大腸桿菌首先放在什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)、大腸桿菌首先放在什么培養(yǎng)基中培養(yǎng) 的？的？2 2、然后轉(zhuǎn)移到什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)的？、然后轉(zhuǎn)移到什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)的？3 3、如果是半保留復制的，離心后應該出現(xiàn)、如果是半保留復制的，離心后應該出現(xiàn) 幾條帶？幾條帶？4 4、三條帶離心后在試管中的分布如何？、三條帶離心后在試管中的分布如何？5 5、實驗結論是什么？、實驗結論是什么？重帶重帶中帶中帶輕帶輕帶中帶中帶中帶中帶(中間中間)151

13、5N/ N/ 1414N-DNAN-DNA重帶重帶(下部下部)1515N/ N/ 1515N-DNAN-DNA輕帶輕帶(上部上部)1414N/ N/ 1414N-DNAN-DNA1515N/ N/ 1414N-DNAN-DNA中帶中帶(中間中間)親代親代DNADNA第一代第一代 DNADNA第二代第二代DNADNA親代親代(第一代第一代)第二代第二代第三代第三代第四代第四代15N14N解旋酶催化解旋酶催化解旋：解旋：模板模板 （在（在DNA聚合酶的催化下，聚合酶的催化下，利用利用游離的脫氧核苷酸進行堿基配游離的脫氧核苷酸進行堿基配對對）復制復制: 以母鏈為模板進行堿基配對以母鏈為模板進行堿基配

14、對母鏈（舊鏈）母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）子鏈（新鏈）復制后的復制后的DNA:同時進行同時進行組成組成復制過程復制過程:三、三、DNADNA分子復制的過程分子復制的過程（1 1）（2 2）（3）（4）1、場所：、場所：2、時期：、時期：3、條件、條件4、復制、復制過程過程：5、復制特點復制特點：6、復制的結果：、復制的結果：7、復制的精確性：、復制的精確性：8、復制的生物學意義：、復制的生物學意義：細胞核細胞核有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期模板模板原料原料能量能量酶酶半保留復制半保留復制1DNA2DNA高高保證了親子兩代間性狀相似保證了親子兩代間性狀相似邊解旋邊復

15、制邊解旋邊復制原因能能“精確精確”復制的原因：復制的原因：1 1、DNADNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板；具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板；2 2、堿基具有互補配對的能力，能夠使復制準確無誤。、堿基具有互補配對的能力，能夠使復制準確無誤。 規(guī)律規(guī)律1：親代親代DNA分子經(jīng)分子經(jīng) n 次復制后，所次復制后，所合成的合成的DNA分子中，分子中，DNA分子數(shù)分子數(shù)，含親代母，含親代母鏈的鏈的DNA分子數(shù)，不含親代母鏈的分子數(shù)，不含親代母鏈的DNA分子分子數(shù)依次為：數(shù)依次為：2n變通：變通：親代母鏈與子代親代母鏈與子代DNA鏈數(shù)鏈數(shù)之比為：之比為：含親代母鏈的含親代母鏈的DNA分子數(shù)

16、與子代分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)分子數(shù)之比為：之比為：2/（2n2）2/ 2nDNADNA復制有關計算規(guī)律總結復制有關計算規(guī)律總結即即1/（2n） 22n-2規(guī)律規(guī)律2：含某堿基數(shù)為含某堿基數(shù)為a的親代的親代DNA分子分子經(jīng)經(jīng) n 次復制次復制后后，所需該游離的脫氧核所需該游離的脫氧核苷酸數(shù)苷酸數(shù)R是多少？是多少？R =R =2n-1( )a規(guī)律規(guī)律3：DNA分子復制與染色體復分子復制與染色體復制的關系制的關系DNA分子分子染色體復制染色體復制注意： 解題時看清 是一個DNA分子被標記還是所有DNA分子被標記。 1.一個一個DNA分子自我復制后形成兩個分子自我復制后形成兩個DNA分分子，這兩個新

17、的子，這兩個新的DNA分子（分子（ ）A.分別由兩條母鏈和兩條子鏈形成分別由兩條母鏈和兩條子鏈形成B.兩條母鏈和兩條子鏈隨機結合而成兩條母鏈和兩條子鏈隨機結合而成C.分別由一條子鏈及一條母鏈結合而成分別由一條子鏈及一條母鏈結合而成D.一條子鏈與另一條子鏈的母鏈結合一條子鏈與另一條子鏈的母鏈結合C 評價反饋練習評價反饋練習2下列關于下列關于DNA復制過程中，正確順序是（復制過程中，正確順序是（ ）互補堿基對間氫鍵斷裂互補堿基對間氫鍵斷裂 互補堿基對之間形成氫鍵互補堿基對之間形成氫鍵 DNA分子在解旋酶作用下解旋分子在解旋酶作用下解旋 以母鏈為模板進行堿基互補配對以母鏈為模板進行堿基互補配對 子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結構子鏈與母鏈盤旋成