第六单元第19讲DNA的结构、复制.ppt

第第1919讲讲DNADNA分子的结构、复制及基因是分子的结构、复制及基因是 有遗传效应的有遗传效应的DNADNA片段片段 考纲要求考纲要求定位解读定位解读1.DNA1.DNA分子结构的主分子结构的主 要特点要特点()()1.1.概述概述DNADNA分子双螺旋结构的主要特点分子双螺旋结构的主要特点2.2.掌握相关规律和计算掌握相关规律和计算2.DNA2.DNA分子的复分子的复 制制()()3.3.掌握掌握DNADNA分子复制的条件、过程、特点及有关分子复制的条件、过程、特点及有关 碱基的计算碱基的计算4.DNA4.DNA能能准确复制的原因和意义准确复制的原因和意义3.3.基因的概念基因的概念()()5.5.理解基因的本质、功能及其中脱氧核苷酸与理解基因的本质、功能及其中脱氧核苷酸与 遗传信息之间的关系遗传信息之间的关系知识点一知识点一 DNA分子的结构及碱基计算分子的结构及碱基计算C、H、O、N、PA、T、G、C脱氧核糖脱氧核糖脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链DNA分子双螺旋分子双螺旋巧巧 记记1.DNA的结构的结构（1）结构）结构（2）分析）分析DNA的平面结构的平面结构（3）分析其空间结构）分析其空间结构 分类分类主链主链内侧内侧构成方式构成方式 交交替连接，两条主链呈替连接，两条主链呈 平行，有规则盘旋平行，有规则盘旋成成 _主链上对应碱基以主链上对应碱基以 连接连接成对，对应碱基之间互补成对，对应碱基之间互补(A ，G )配对，碱基平面之间配对，碱基平面之间平行平行动态变化动态变化相对稳定相对稳定碱基比率和碱基序列可变碱基比率和碱基序列可变 空空间结间结构分析构分析磷酸和脱氧核糖磷酸和脱氧核糖 反向反向 双螺旋双螺旋 氢键氢键 T C 提出者：提出者：结构特点：结构特点：脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 碱基互补配对碱基互补配对 碱基对排列顺序碱基对排列顺序 特定的碱基排列顺序特定的碱基排列顺序（5）说明：）说明：每个DNA片段中，游离的磷酸基团_个。脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数碱基数DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物 是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。DNA中DNA结构中化学键的形成与断裂结构中化学键的形成与断裂、氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。、磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含GC(或CG)碱基对的比例越大，结构越稳定 2 相等相等 T G 50%这两种碱基的和这两种碱基的和 n n 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律。解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律。CT规律规律8：不同生物的不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特分子的特异性。异性。(AG)/(CT)1，体现了不同生物，体现了不同生物DNA分子的共性。分子的共性。若已知若已知A占双链的比例占双链的比例c%，则，则A1/单链的比例无法确定，但单链的比例无法确定，但最大值可求出为最大值可求出为2c%，最小值为，最小值为0。规律规律9：氢键数目计算：若碱基对数为氢键数目计算：若碱基对数为n，则氢键数为，则氢键数为2n3n；若已知；若已知A有有m个，则氢键数为个，则氢键数为3nm。规律规律6：(A1 A2)2A双双规律规律7：若：若A1单链单链b%，则，则A1双链双链_%。b/2例题1(2013朝阳区模拟)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A32.9%和17.1%B31.3%和18.7%C18.7%和31.3%D17.1%和32.9%答案B 解析解析 答案答案A 解析解析 答案答案解析解析答案答案B 提出的提出的DNADNA复制模型有三种复制模型有三种:1 1、对、对DNADNA复制的推测复制的推测(1 1).全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分(2 2).半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；(3 3).分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次知识点二知识点二 DNA分子的复制分子的复制大肠杆菌大肠杆菌 放射性同位素标记技术和离心技术放射性同位素标记技术和离心技术 DNA以半保留的方式复制以半保留的方式复制(4)实验过程实验过程(如图如图)15N标记标记的的亲亲代双代双链链DNA(15N/15N)一条链为一条链为15N，另一条链为，另一条链为14N标记的子代双链标记的子代双链DNA(15N/14N)两条链都为两条链都为14N标记的子代双链标记的子代双链DNA(14N/14N)与预期的相符与预期的相符 DNADNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是以半保留的方式进行的（7）实验结论：）实验结论：重带重带(下部下部)1515N/N/15N中带中带(中间中间)1515N/N/14N轻带轻带(上部上部)1414N/N/14N中带中带(中间中间)1515N/N/14N解旋酶催化（氢键断裂）解旋酶催化（氢键断裂）解旋：解旋：模板模板（在（在DNADNA聚合酶的催化下，利用聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）游离的脱氧核苷酸进行）以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）形成两个子代形成两个子代DNA:同时进行同时进行(边解旋边复制）边解旋边复制）组成组成3 3、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程DNA的复制（动画）滑滑动动夹夹子子DNA解解旋旋酶酶DNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶HDNA连接酶UUUACCATTCCCCAAGGGGGUTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGUUUUUUUUUUUUUUUDNA解旋酶打开DNA双链引物酶合成引物（RNA），为复制准备UUUACCATTCCCCAAGGGGGUTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUUUUUGGGGGGGGCCCCCTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGG先导链后随链UUUACCATTCCCCAAGGGGGUTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAAAAGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAA先导链后随链DNA聚合酶合成DNA片段UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGG后随链先导链后随链继续合成新的引物，然后合成新的片段冈崎片段冈崎片段TGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAADNA聚合酶H切除引物片段，并填补缺口，留下一个小缺口（红色区域）UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAADNA连接酶填补小缺口UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAA解旋酶脱下，DNA复制完成亲代亲代DNA 主要有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期主要有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 解旋后两条母链解旋后两条母链 游离的游离的4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 ATP DNA聚合酶聚合酶 解旋解旋 DNA聚合聚合 半保留复制半保留复制 边解旋边复制边解旋边复制 从亲代传给了子代从亲代传给了子代 遗传信息的连遗传信息的连 续性续性 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体细胞核（主要）、线粒体、叶绿体DNADNA双链提供精确的模板双链提供精确的模板碱基互补配对原则碱基互补配对原则4、归纳、归纳 （9）准确复制原因）准确复制原因细胞核细胞核 解旋解旋 DNA聚合聚合 细胞核细胞核 6、DNA分子复制中的相关计算分子复制中的相关计算某某DNA分子中含某种碱基分子中含某种碱基a个，第个，第n次复制，需要含该碱基次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为的脱氧核苷酸数为 。a2n1 6、DNA分子复制中的相关计算分子复制中的相关计算（n为碱基对数）例题例题 一个一个DNA的碱基的碱基A（T、G、C）占碱基总数的）占碱基总数的a%，碱基总数为，碱基总数为m，连续复制，连续复制n次后，共需要次后，共需要G（C、A、T）多少个？）多少个？因为因为A=ma%，A=T、G=C，A+T=2ma%，DNA复制复制n代后子链数代后子链数=2n+1 2 DNA连续复制连续复制n代后需要代后需要 鸟嘌呤鸟嘌呤=（2n+1 2）/2 m（1/2 a%）=m（2n 1）（1/2 a%）解析：先求出亲代解析：先求出亲代DNA中中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数）数等于亲代等于亲代DNA胞嘧啶（胞嘧啶（C）数，再求出）数，再求出DNA复制复制n代后子链数；最后求代后子链数；最后求出出DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数。代后需要鸟嘌呤数。解：解：所以所以G=C=m（1/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于，每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代亲代DNA胞嘧啶数胞嘧啶数=m（1/2 a%）答：答：DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数是代后需要鸟嘌呤数是m（2n 1）（1/2 a%）。）。技法提炼技法提炼7、利用图示法理解细胞分裂与、利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。复制相结合的知识。D8、关于、关于DNA复制的复制的5个易错点个易错点(4)子代子代DNA分子中模板链与另一分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序分子中新合成的子链碱基序列完全相同。列完全相同。(5)影响细胞呼吸影响细胞呼吸(ATP供给供给)的所有因素都可能影响的所有因素都可能影响DNA复制。复制。(6)体外也可进行，即体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、意温度、pH的控制及引物的加入。的控制及引物的加入。BAB练一练A 解析解析 答案答案B 解析解析 答案答案1.基因的基因的实质实质：基因是：基因是_ 的的DNA片段。片段。相关理解：相关理解：遗传遗传效效应应的理解的理解DNA片段的理解片段的理解具有一定具有一定的独立性的独立性2基因与基因与DNA的关系：一个的关系：一个DNA分子上有分子上有许许多基因。构成基多基因。构成基因的碱基数小于因的碱基数小于DNA分子的碱基分子的碱基总总数。数。3基因与基因与遗传遗传信息：基因中脱氧核苷酸的信息：基因中脱氧核苷酸的_。4基因与染色体的关系：基因在染色体上呈基因与染色体的关系：基因在染色体上呈_排。排。5.DNA与染色体的关系与染色体的关系6.基因与性状的关系基因与性状的关系7生物体多生物体多样样性和特异性的物性和特异性的物质质基基础础：_分子的多分子的多样样性和特异性。性和特异性。8.基因的基本功能：基因的基本功能：9.解惑解惑知识点三知识点三 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段解解惑惑(1)基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。(2)原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。DNA线性线性有遗传效应有遗传效应排列顺序排列顺序 10.基因的结构基因的结构（1）原核细胞基因的结构）原核细胞基因的结构（2）真核细胞基因的结构）真核细胞基因的结构dcba1据图据图写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈 排列。排列。2将代表下列结构的字母填入图将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：中的相应横线上：a.染染 色体、色体、b.DNA、c.基因、基因、d.脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。3基因的本质：具有基因的本质：具有 的的 片段。片段。线性线性 遗传效应遗传效应 DNA 练一练 提示排列顺序应为提示排列顺序应为4n，n指碱基对数，指碱基对数，100个个50对，即应对，即应为为450种，其中种，其中“4”有特定含义，代表有特定含义，代表4种碱基，不能写成种碱基，不能写成2100。解解解解 析析析析解解解解 析析析析A完完