DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制

會(huì)計(jì)學(xué)1DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制第1頁/共46頁1．DNA分子由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，兩鏈按反向平行方式盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排在內(nèi)側(cè)。2．DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，其中A一定與T配對，G一定與C配對，A與T之間形成2個(gè)氫鍵，G與C之間形成3個(gè)氫鍵。第2頁/共46頁3．組成DNA分子的堿基雖然只有4種，但堿基對的排列順序卻是千變?nèi)f化的，含n個(gè)堿基對的DNA分子，可形成4n種排列順序，這些排列順序即代表遺傳信息。4．DNA分子堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基對的特定的排列順序又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。5．DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。第3頁/共46頁6．DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制，DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制能精確地進(jìn)行。7．DNA分子通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。第4頁/共46頁第5頁/共46頁[自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．對DNA結(jié)構(gòu)的認(rèn)識過程[填表]時(shí)期科學(xué)家成果20世紀(jì)30年代后期瑞典科學(xué)家證明DNA是

的1951年查戈夫(美)定量分析DNA分子的堿基組成發(fā)現(xiàn)腺嘌呤(A)的量總是等于

的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于

的量不對稱胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)第6頁/共46頁時(shí)期科學(xué)家成果1952年富蘭克琳(英)確認(rèn)DNA為

結(jié)構(gòu)，并且是由

所構(gòu)成。1953年沃森(美)和克里克(英)提出DNA分子的

模型螺旋不止一條鏈雙螺旋結(jié)構(gòu)第7頁/共46頁2．基本組成單位[填空](1)DNA的基本組成單位是

，如下圖所示：脫氧核苷酸(2)堿基：A：

；G：鳥嘌呤；C：

；T：

。腺嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶第8頁/共46頁3．DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)[判斷正誤](1)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其兩鏈呈反向平行方式盤旋。()(2)DNA分子中的脫氧核糖與堿基交替連接排列于外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。()(3)含G—C堿基對相對多的DNA分子其穩(wěn)定性應(yīng)小于含A—T堿基對相對多的DNA分子。()√××第9頁/共46頁(4)含1000個(gè)堿基的DNA分子，其堿基對的排列方式可達(dá)41000種，這表明DNA分子具多樣性。()(5)不同DNA分子，其堿基對各有其特定的排列順序，該排列順序即代表遺傳信息，這表明DNA分子具特異性。()×√第10頁/共46頁1.洋蔥根尖細(xì)胞中DNA存在場所有哪些？提示：洋蔥根尖細(xì)胞中DNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體上，此外，線粒體中也含少量DNA(植物細(xì)胞葉綠體中雖含DNA，但洋蔥根尖細(xì)胞無葉綠體)。第11頁/共46頁2．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)制作了如下堿基對模型，你認(rèn)為哪些是正確的，哪些是錯(cuò)誤的？

提示：①～④所示模型中只有①正確，②、③、④均不正確。②中多了一個(gè)氫鍵，③中堿基配對錯(cuò)誤；④中未遵照“反向平行”特點(diǎn)。第12頁/共46頁3．隨著商品防偽難度的增大和DNA有關(guān)知識的普及，近幾年來，許多商家嘗試著用DNA作防偽標(biāo)記。其原理是什么？提示：DNA分子的特異性，即每個(gè)DNA分子都有其特定的堿基對排列順序。第13頁/共46頁[跟隨名師·解疑難]1．DNA分子的結(jié)構(gòu)層次

(1)DNA分子結(jié)構(gòu)中的“五、四、三、二、一”：

“五”DNA分子的基本組成元素有5種(C、H、O、N、P)。

“四”DNA分子的基本組成單位為“四種”脫氧核苷酸。

“三”每種單位均由三分子物質(zhì)(1分子磷酸、1分子脫氧核糖及1分子含氮堿基)構(gòu)成。

“二”兩條脫氧核苷酸長鏈。

“一”一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。第14頁/共46頁(2)DNA分子結(jié)構(gòu)層次圖示：第15頁/共46頁2．DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)穩(wěn)定性：

DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指其雙螺旋結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性。與這種穩(wěn)定性有關(guān)的因素主要有以下幾點(diǎn)：①DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式穩(wěn)定不變。②DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)中間為堿基對，堿基與堿基之間形成氫鍵，從而維持了雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。③DNA分子兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對的原則嚴(yán)格不變。④每個(gè)特定的DNA分子中堿基對的數(shù)量和排列順序穩(wěn)定不變。第16頁/共46頁(2)多樣性：其決定因素是DNA分子中堿基的數(shù)量和堿基對的排列順序。

(3)特異性：不同的DNA分子具有不同的特性，所以DNA的多樣性也就意味著DNA分子的特異性。DNA分子的多樣性與特異性，從分子水平上說明了生物界的多樣性和生物個(gè)體之間存在差異的原因。第17頁/共46頁第18頁/共46頁[自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．DNA復(fù)制的概念、時(shí)期、場所及條件[填空](1)概念：以

為模板合成

的過程。(2)時(shí)期：細(xì)胞

和

。(3)場所：

(主要)。親代DNA分子子代DNA分子有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂的間期細(xì)胞核第19頁/共46頁(4)DNA復(fù)制的條件：①模板：DNA分子的

。②原料：游離的

。③能量：由細(xì)胞提供。④酶：

等。兩條鏈四種脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶第20頁/共46頁2．DNA復(fù)制的過程及特點(diǎn)[判斷正誤](1)DNA分子復(fù)制是在解旋酶作用下先解開兩條完整的、單獨(dú)的長鏈，之后再各自合成新子鏈并結(jié)合為雙螺旋結(jié)構(gòu)。

()(2)DNA分子復(fù)制時(shí)兩條鏈均作模板，并各自形成新子鏈。

()(3)新形成的子代DNA分子彼此都相同，并且均與原DNA分子相同。()(4)真核細(xì)胞染色體DNA經(jīng)復(fù)制后形成的2個(gè)子代DNA分子恰位于一對同源染色體上。()×√√×第21頁/共46頁3．DNA分子準(zhǔn)確復(fù)制的原因及意義[連線]第22頁/共46頁1．在海洋底部火山口附近有一種細(xì)菌，經(jīng)科學(xué)家研究其遺傳物質(zhì)DNA的結(jié)構(gòu)與常溫下生存的細(xì)菌不同，該細(xì)菌的DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且耐高溫。那么導(dǎo)致DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的原因是什么？催化該細(xì)菌DNA分子復(fù)制的各種酶應(yīng)具備怎樣的特點(diǎn)？提示：該細(xì)菌的DNA結(jié)構(gòu)中G—C堿基對多，由于G—C堿基對中有三個(gè)氫鍵，所以結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。由于該細(xì)菌生活于高溫環(huán)境中，故催化該菌DNA分子復(fù)制的各種酶應(yīng)具備“耐高溫”的特性。第23頁/共46頁2．DNA分子的復(fù)制是否一定準(zhǔn)確無誤？提示：不一定，因DNA分子復(fù)制過程中由于受自身或外界因素的影響，可能出現(xiàn)堿基對的替換缺失或改變等差錯(cuò)，但出錯(cuò)率極低。

3．結(jié)合影響酶活性的條件，分析哪些外界條件會(huì)影響DNA的復(fù)制過程？提示：溫度、pH等物理、化學(xué)因素及病毒、細(xì)菌感染等生物因素均會(huì)影響DNA復(fù)制過程。第24頁/共46頁[跟隨名師·解疑難]關(guān)于DNA分子復(fù)制的幾個(gè)問題(1)過程圖示：第25頁/共46頁(2)復(fù)制特點(diǎn)：①半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈(模板鏈)。②邊解旋邊復(fù)制：DNA復(fù)制時(shí)并不是先分成單鏈再合成子鏈，而是邊解旋邊復(fù)制。

(3)復(fù)制結(jié)果：①一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)完全相同的DNA分子，這兩個(gè)DNA分子位于姐妹染色單體上，在有絲分裂后期及減數(shù)第二次分裂后期將隨著絲粒分裂而分開，分別進(jìn)入2個(gè)子細(xì)胞。②一個(gè)DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，共產(chǎn)生2n個(gè)子DNA分子，其中含親代DNA鏈的DNA分子只有2個(gè)。第26頁/共46頁[特別提醒](1)半保留復(fù)制使所有子代DNA與原DNA所攜帶的信息完全相同(除非發(fā)生差錯(cuò))。

(2)分析被標(biāo)記DNA分子的比例時(shí)，應(yīng)注意求的是DNA分子數(shù)，還是脫氧核苷酸鏈數(shù)；還應(yīng)注意培養(yǎng)基中化學(xué)元素的轉(zhuǎn)換。

(3)DNA分子復(fù)制中計(jì)算所需某種核苷酸數(shù)量時(shí)，應(yīng)注意原來的DNA分子兩條母鏈不需消耗核苷酸。第27頁/共46頁第28頁/共46頁[例1]右圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖，下列表述不正確的是(

)A．能構(gòu)成一個(gè)完整核苷酸的是圖中的a或bB．圖中與每個(gè)五碳糖直接相連的堿基只有1個(gè)

C．各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③連接起來的

D．若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是T.第29頁/共46頁[思路點(diǎn)撥]第30頁/共46頁[精講精析]圖中的b所含的磷酸，應(yīng)與下方的脫氧核糖和堿基C共同構(gòu)成一個(gè)完整的核苷酸；在每個(gè)核苷酸中，堿基都與五碳糖相連；脫氧核苷酸鏈?zhǔn)怯稍S多個(gè)脫氧核苷酸連接成的長鏈；組成DNA的堿基有A、G、C、T四種。

[答案]

A第31頁/共46頁[例2]右圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程模式圖。據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是(

)A．由圖示得知，DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制

B．從圖中可以看出合成兩條子鏈時(shí)，DNA聚合酶移動(dòng)的方向是相反的

C．子鏈合成的方向是一定的

D．解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP第32頁/共46頁[思路點(diǎn)撥]第33頁/共46頁[精講精析]由圖示可知，新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此復(fù)制的方式是半保留復(fù)制；由圖中的箭頭可知，DNA聚合酶移動(dòng)的方向是相反的；子鏈合成的方向是一定的，即只能從5′端到3′端；解旋不需DNA聚合酶的催化。

[答案]

D第34頁/共46頁1．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究DNA分子的復(fù)制方式。2．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究DNA分子結(jié)構(gòu)中堿基對間的配對方式。第35頁/共46頁典例剖析DNA復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情況是：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制。第36頁/共46頁(1)根據(jù)上圖對三種復(fù)制作出可能的假設(shè)：①如果是全保留復(fù)制，則1個(gè)DNA分子形成2個(gè)DNA分子，其中一個(gè)是________，而另一個(gè)是________；②如果是半保留復(fù)制，則新形成的兩個(gè)DNA分子各有__________________________________________________；③如果是分散復(fù)制，則新形成的DNA分子中__________________________________________________________。第37頁/共46頁(2)請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)制方式。實(shí)驗(yàn)步驟：①在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對照)。②在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N－DNA(親代)。③將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心方法分離。第38頁/共46頁(3)實(shí)驗(yàn)預(yù)測：①如果與對照(14N14N)相比，子代Ⅰ能分離出兩條帶：________和________，則可以排除________________，同時(shí)肯定是________________。②如果子代Ⅰ只有一條________，則可以排除________，但不能肯定是________________________。③如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)