DNA分子结构与复制.pptx

(3)从主链上看，两条单链从主链上看，两条单链 平行；平行；从碱基关系看，两条单链从碱基关系看，两条单链 。(4)该图表示的是该图表示的是DNA分子的平面结构，分子的平面结构，其空间结构是其空间结构是 。反向互补配对双螺旋结构第1页/共55页DNA分子的结构分子的结构(判断正误)1DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。()2DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。()3两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。()4DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即AT，GC。()第2页/共55页想一想：想一想：AT之间两个氢键，CG之间三个氢键，什么样的DNA分子结构较稳定？提示提示：C和和G的比例高的的比例高的DNA分子结构稳定。分子结构稳定。第3页/共55页考点一考点一DNA分子的结构分子的结构考考情情解解读读 高考中直接考查本考点基础知识高考中直接考查本考点基础知识的试题相对较少，常把的试题相对较少，常把DNA分子结构分子结构与复制结合基因工程、基因表达、基与复制结合基因工程、基因表达、基因突变、细胞分裂等进行综合考查。因突变、细胞分裂等进行综合考查。预计预计2013年高考依然会延续这种命题年高考依然会延续这种命题方式。方式。第4页/共55页例1、有关DNA分子结构的叙述，正确的是（双选）ADNA分子由4种脱氧核苷酸组成BDNA单链上相邻碱基以氢键连接C碱基与磷酸基相连接D磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架答案：答案：AD做一题第5页/共55页1、基本元素组成：C、H、O、N、P五种元素。2、基本组成单位、基本组成单位4种脱氧核苷酸。种脱氧核苷酸。腺嘌呤(A)腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤(G)鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶(C)胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶(T)胸腺嘧啶脱氧核苷链一串第6页/共55页3、DNA分子的组成层次分子的组成层次4、平面结构两条脱氧核苷酸长链反向平行C、H、O、N、P脱氧核苷酸(4种)聚合(磷酸二酯键)碱基(A、G、C、T)DNA分子脱氧核苷酸链磷酸脱氧核糖第7页/共55页5DNA双螺旋结构双螺旋结构(1)DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺旋结构。(2)基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。(3)中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。(4)DNA分子中，脱氧核苷酸数 脱氧核糖数 磷酸数 含氮碱基数1 1 1 1。第8页/共55页DNA分子结构分析分子结构分析(1)每个每个DNA片段中，游离的磷酸基团有片段中，游离的磷酸基团有2个。个。(2)磷酸基团、脱氧核糖与含氮碱基之间的数量磷酸基团、脱氧核糖与含氮碱基之间的数量关系为关系为1 1 1。(3)脱氧核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键，用脱氧核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键，用限制酶处理可切断，用限制酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接，连接酶处理可连接，还可用还可用DNA聚合酶连接。聚合酶连接。第9页/共55页(4)连接两条脱氧核苷酸链碱基之间的化学键连接两条脱氧核苷酸链碱基之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂，为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂，A与与T之间有之间有2个氢键，个氢键，G与与C之间有之间有3个氢键。个氢键。(5)每个脱氧核糖一般连接着每个脱氧核糖一般连接着2个磷酸，每条单个磷酸，每条单链上相邻碱基不直接相连。链上相邻碱基不直接相连。(6)若碱基对为若碱基对为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。第10页/共55页关键一点关键一点(1)GC碱基对含量越高，碱基对含量越高，DNA越稳定，耐越稳定，耐高温的能力越强。高温的能力越强。(2)DNA在高温下解旋后，逐渐降低温度又可在高温下解旋后，逐渐降低温度又可恢复螺旋状态，其遗传信息仍存在，这可以恢复螺旋状态，其遗传信息仍存在，这可以在肺炎双球菌转化实验中得到体现。在肺炎双球菌转化实验中得到体现。第11页/共55页练习1有关下列四幅图的叙述，正确的是()APPPC12H22O11甲乙丙 丁A甲图中共有8种核糖核苷酸B乙图所示的化合物中不含糖类物质C组成丙物质的单糖是脱氧核糖或核糖D在小鼠的体细胞内检测到的化合物丁很可能是蔗糖答案：答案：C第12页/共55页练习2、关于DNA分子结构的叙述不正确的是()A每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸B每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的C每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基D双链DNA分子中的一段，如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶答案：C第13页/共55页2、DNA分子的复制分子的复制概念概念以以_为模板合成为模板合成_分分子的过程子的过程时间时间_的间期和的间期和_间期间期场所场所_(主要主要)条件条件模板：模板：_原料：游离的原料：游离的4种种_能量：能量：_酶：酶：_、DNA聚合酶等聚合酶等原则原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则亲代DNA子代DNA有丝分裂减数第一次分裂细胞核DNA的两条链脱氧核苷酸ATP解旋酶一、一、DNA分子的结构与复制分子的结构与复制第14页/共55页过程过程过程过程解旋：在解旋：在解旋：在解旋：在_的作用下，两条螺旋的作用下，两条螺旋的作用下，两条螺旋的作用下，两条螺旋的双链解开；的双链解开；的双链解开；的双链解开；合成子链：以解开的每一段母链为模板，合成子链：以解开的每一段母链为模板，合成子链：以解开的每一段母链为模板，合成子链：以解开的每一段母链为模板，在在在在_等酶的作用下，按照等酶的作用下，按照等酶的作用下，按照等酶的作用下，按照_原则，合成与母链互补原则，合成与母链互补原则，合成与母链互补原则，合成与母链互补的子链；的子链；的子链；的子链；形成子代形成子代形成子代形成子代DNADNA分子：延伸子链，母子分子：延伸子链，母子分子：延伸子链，母子分子：延伸子链，母子链盘绕成链盘绕成链盘绕成链盘绕成_结构结构结构结构特点特点特点特点_复制复制复制复制结果结果结果结果1 1个个个个DNADNA分子分子分子分子2 2个个个个_意义意义意义意义将将将将_从亲代传给了子代，保持了从亲代传给了子代，保持了从亲代传给了子代，保持了从亲代传给了子代，保持了遗传信息的遗传信息的遗传信息的遗传信息的_解旋酶解旋酶DNADNA聚合酶聚合酶碱基互补配对碱基互补配对双螺旋双螺旋半保留半保留子代子代DNADNA分子分子遗传信息遗传信息连续性连续性边解旋边复制边解旋边复制第15页/共55页想一想：想一想：DNA分子为什么能够复制？提示提示：DNA分子独特的双螺旋结构提供分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板，碱基互补配对保证了复制的了精确的模板，碱基互补配对保证了复制的准确进行。准确进行。第16页/共55页关键一点关键一点在分析在分析DNA分子复制问题时，分子复制问题时，一定要从一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，分子两条单链的角度考虑，故复制后的一条染色体上的两条染色单体故复制后的一条染色体上的两条染色单体(或或DNA分子分子)都含有原来的单链。都含有原来的单链。第17页/共55页练习练习3有关有关DNA复制的叙述，不正确的是复制的叙述，不正确的是 ()ADNA在复制过程中可能会发生差错，但在复制过程中可能会发生差错，但这种差错不一定改变生物的性状这种差错不一定改变生物的性状BDNA的复制过程是先解旋后复制的复制过程是先解旋后复制CDNA的复制通常发生在细胞分裂间期的复制通常发生在细胞分裂间期DDNA复制过程需要复制过程需要DNA聚合酶聚合酶.解析：解析：DNA的复制过程是边解旋边复制。的复制过程是边解旋边复制。答案：答案：B第18页/共55页练习练习4将某一经将某一经3H标记标记DNA的雄性动物细胞的雄性动物细胞(染色体数为染色体数为2N)置于不含置于不含3H的培养基中培养，的培养基中培养，该细胞经过两次连续分裂后形成该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是的子细胞。下列有关说法正确的是()A若子细胞中染色体数为若子细胞中染色体数为2N，则其中含，则其中含3H的染色体数一定为的染色体数一定为NB若子细胞中染色体数为若子细胞中染色体数为N，则其中含，则其中含3H的的DNA分子数为分子数为N/2C若子细胞中的染色体都含若子细胞中的染色体都含3H，则细胞分，则细胞分裂过程中会发生基因重组裂过程中会发生基因重组D若子细胞中有的染色体不含若子细胞中有的染色体不含3H，则是同，则是同源染色体彼此分离的结果源染色体彼此分离的结果答案：答案：C第19页/共55页考点二考点二DNA分子的相关计算分子的相关计算考考情情解解读读 高考中直接考查碱基的相关计高考中直接考查碱基的相关计算相对较少，多出现在单科卷中。算相对较少，多出现在单科卷中。与细胞分裂、基因突变、转录与翻与细胞分裂、基因突变、转录与翻译等知识相联系，以碱基和氨基酸译等知识相联系，以碱基和氨基酸的计算为核心综合命制题目值得期的计算为核心综合命制题目值得期待。待。第20页/共55页做一题做一题例例2、某双链、某双链DNA分子含有分子含有400个碱基，其中一条链上个碱基，其中一条链上A T G C1 2 3 4。下列表述错误的是。下列表述错误的是 ()A该该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变性状的改变B该该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸氧核苷酸120个个C该该DNA分子中分子中4种碱基的比例为种碱基的比例为A T G C3 3 7 7D该该DNA分子中的碱基排列方式少于分子中的碱基排列方式少于4200种种答案答案B第21页/共55页碱基互补配对原则碱基互补配对原则1碱基互补配对原则及相关推论。(1)原则：AT，GC，图示为：(2)推论。腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即AT，GC。第22页/共55页嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%。可简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。第23页/共55页双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1。”第24页/共55页2DNA复制的研究方法、过程及有关计算。(1)研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。(2)DNA复制的过程(认真分析下面两幅图)及意义第25页/共55页标准图：第26页/共55页简化图：(3)DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个，含母链也总是2条。第27页/共55页(1)1个个DNA分子复制分子复制n代后，能形成代后，能形成2n个个DNA分子，分子，这些这些DNA分子中，只有两个含有第一代分子中，只有两个含有第一代DNA分子分子的单链。的单链。(2)已知已知1个个DNA分子中的分子中的P全部为全部为32P标记，然后标记，然后转移到转移到31P的培养基中复制的培养基中复制n代，其计算规律为：代，其计算规律为：第28页/共55页第29页/共55页通一类通一类练习练习5已知某已知某DNA分子中，分子中，G与与C之和占全部之和占全部碱基总数的碱基总数的35.8%，其中一条链的，其中一条链的T与与C分别占分别占该链碱基总数的该链碱基总数的32.9%和和17.1%，则在它的互补，则在它的互补链中，链中，T和和C分别占该链碱基总数的分别占该链碱基总数的 ()A32.9%和和17.1%B31.3%和和18.7%C18.7%和和31.3%D17.1%和和32.9%答案：答案：B第30页/共55页练习练习6(双选双选)真核细胞内某基因由真核细胞内某基因由1 000对脱氧核苷酸组成，其中碱基对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占占20%。下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A该基因一定存在于染色体上该基因一定存在于染色体上B该基因的一条脱氧核苷酸链中该基因的一条脱氧核苷酸链中(CG)/(AT)为为3 2CDNA解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸D该基因复制该基因复制3次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸4200个个答案：答案：BD第31页/共55页练习7细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，下图为可能的结果，下列叙述错误的是()A子一代DNA应为 B子二代DNA应为C子三代DNA应为 D亲代的DNA应为第32页/共55页二、基因是有遗传效应的二、基因是有遗传效应的DNA片段片段1DNA分子特性分子特性(1)多样性：主要取决于多样性：主要取决于 。(2)特异性：决定于特异性：决定于 。(3)稳定性：主要取决于稳定性：主要取决于 。碱基排列顺序的多样性DNA分子中特定的碱基排列顺序DNA分子的双螺旋结构2对基因本质的理解对基因本质的理解(1)DNA分子上所有的碱基序列都是遗传信息吗？分子上所有的碱基序列都是遗传信息吗？。(2)基因和基因和DNA有何关系？有何关系？。不是1个DNA上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段第33页/共55页判断判断1构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。()2基因是有遗传效应的DNA片段。()3不同DNA分子携带遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同。()4DNA的多样性主要取决于碱基排列顺序的多样性。()第34页/共55页例例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在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的只是一个磷酸基和一个碱基B基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因C一个基因含有多个脱氧核苷酸，DNA的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子答案：A第35页/共55页考点三考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1对基因本质的理解。(1)从结构上看：基因是DNA上一个个特定的片段，一个DNA分子上有许多个基因。基因与DNA结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构。基因中脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序代表遗传信息。第36页/共55页(2)从功能上看。基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。第37页/共55页染色体是DNA的主要载体2染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系。基因是有遗传效应的DNA片段基因中脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息染色体DNA基因脱氧核苷酸每条染色体上有一个或两个DNA分子是主要的遗传物质每个DNA分子含有许多基因是遗传物质的功能结构单位每个基因中含有许多脱氧核苷酸第38页/共55页3基因、染色体、蛋白质、性状的关系。特别提醒特别提醒：对于真核细胞来说，染色体是基因的主要对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体也是基因的载体。载体，线粒体和叶绿体也是基因的载体。第39页/共55页易错提示易错提示易错提示易错提示：在基因、在基因、在基因、在基因、DNADNA与染色体关系上，明确基因是与染色体关系上，明确基因是与染色体关系上，明确基因是与染色体关系上，明确基因是DNADNA的一部分，的一部分，的一部分，的一部分，DNADNA是染色体的组成部分，是染色体的组成部分，是染色体的组成部分，是染色体的组成部分，DNADNA是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所有的有的有的有的DNADNA，染色体不是遗传物质，它只是遗传物质，染色体不是遗传物质，它只是遗传物质，染色体不是遗传物质，它只是遗传物质，染色体不是遗传物质，它只是遗传物质DNADNA的主要载体。的主要载体。的主要载体。的主要载体。第40页/共55页练习练习8下列关于真核生物的基因的说法，不正确的是()A基因是有遗传效应的染色体片段B细胞内的基因主要分布在染色体上C基因能通过控制蛋白质的结构控制生物的性状D基因中的碱基排列顺序蕴藏着遗传信息解析：解析：基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，不是染色体片段。片段，不是染色体片段。答案：答案：A第41页/共55页做一题做一题例例4某校一个生物活动小组借助某大学的实验设备，对有关某校一个生物活动小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的复制的方式进行探究，有人认为方式进行探究，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。结果进行预测。第42页/共55页(1)实验步骤：实验步骤：第一步：在氮源为第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为分子均为14N14N；在氮源为；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为分子均为15N15N。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分分别分布在轻带和重带上。布在轻带和重带上。第43页/共55页第二步：将亲代大肠杆菌第二步：将亲代大肠杆菌(含含15N)转移到含转移到含14N的培养基上的培养基上繁殖一代繁殖一代()，请分析：，请分析：如果如果DNA位于位于_带位置，则是全保留复制；如果带位置，则是全保留复制；如果DNA位于位于_带位置，则是半保留复制。带位置，则是半保留复制。第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含含15N)转移到转移到含含14N的培养基上连续繁殖两代的培养基上连续繁殖两代()，请分析：，请分析：如果如果DNA位于位于_带位置，则是全保留复制；如果带位置，则是全保留复制；如果DNA位于位于_带位置，则是半保留复制。带位置，则是半保留复制。第44页/共55页(2)有人提出：第一代有人提出：第一代()的的DNA用解旋酶处理后再离心，用解旋酶处理后再离心，就能直接判断就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占的复制方式，如果轻带和重带各占1/2，则一定为半保，则一定为半保留复制。你认为此人说法是否正确？留复制。你认为此人说法是否正确？_。原因是。原因是_。第45页/共55页(1)1/2(1)1/2重和重和重和重和1/21/2轻全中轻全中轻全中轻全中1/41/4重和重和重和重和3/43/4轻轻轻轻1/21/2中和中和中和中和1/21/2轻轻轻轻(2)(2)不正确无论是半保留复制还是全保留复制，离心后的结果是一致的，无不正确无论是半保留复制还是全保留复制，离心后的结果是一致的，无不正确无论是半保留复制还是全保留复制，离心后的结果是一致的，无不正确无论是半保留复制还是全保留复制，离心后的结果是一致的，无法区分法区分法区分法区分第46页/共55页课题课题18：DNA复制方式的实验探究复制方式的实验探究关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。1实验材料：实验材料：大肠杆菌。2实验方法：实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。第47页/共55页3实验假说：实验假说：DNA以半保留的方式复制。4实验过程：实验过程：见下图。(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分被15N标记。(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)。第48页/共55页(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。第49页/共55页5实验预期：实验预期：离心后应出现3条DNA带，见上图。(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)。第50页/共55页6实验结果实验结果：与预期的相符。DNA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。第51页/共55页实验步骤：(1)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)。(2)在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。(3)将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。第52页/共55页实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条DNA带：一条带和一条带，则可以排除半保留复制和分散复制。(2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除，但不能肯定是。(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度鉴定：若子代可以分出和，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出中、轻密度两条带，则排除，同时确定为。第53页/共55页答案：答案：(1)轻(14N/14N)重(15N/15N)(2)全保留复制半保留复制和分散复制(3)一条中密度带一条轻密度带 半保留复制分散复制第54页/共55页感谢您的欣赏！第55页/共55页