DNA分子的结构、复制及基因.ppt

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1、DNA分子的结构、复制及基因 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望基本组成单位基本组成单位 （四种）（四种）DNADNA单链单链脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸长链DNADNA双链双链DNADNA 结构，构建者结构，构建者 和和 脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸聚合聚合两条两条双螺旋双螺旋沃森沃森克里克克里克2.2.结构特点结构特点（1 1）双链）双链 。（2 2）和和 交替连接，排列在外侧，交替连接，排列在外侧，构成构成 ，排列在内侧。排列在内侧。（3 3）两条链

2、上的碱基通过）两条链上的碱基通过 连接成碱基对。连接成碱基对。（4 4）A A和和T T之间形成之间形成 个氢键，个氢键，C C和和G G之间形成之间形成 个氢键，故个氢键，故DNADNA分子中分子中 比例高的稳定比例高的稳定 性强。性强。反向平行反向平行脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸基本骨架基本骨架碱基碱基氢键氢键二二G GC C三三考点一考点一 DNADNA分子结构分子结构1.1.DNADNA分子结构模式图信息解读分子结构模式图信息解读高频考点突破高频考点突破（1 1）每个）每个DNADNA片段中，游离的磷酸基团有片段中，游离的磷酸基团有 个。个。（2 2）之间的数量关系之间的数量关系 。（3

3、3）和和之间的化学键为之间的化学键为 键，用键，用限制限制性核酸内切酶性核酸内切酶处理可切断，用处理可切断，用 酶处理可酶处理可连接。连接。（4 4）碱基对之间的化学键为）碱基对之间的化学键为 键，可用键，可用 酶酶断裂，也可断裂，也可加热加热断裂。断裂。（5 5）每个脱氧核糖连接着）每个脱氧核糖连接着 个磷酸，分别个磷酸，分别在在 号碳原子上相连接。号碳原子上相连接。2 2111111磷酸二酯磷酸二酯DNADNA连接连接氢氢解旋解旋2 23 3号、号、5 52.2.DNADNA分子特性分子特性（1 1）稳定性稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨

4、架。外侧构成基本骨架。（2 2）多样性多样性：碱基对多种多样的排列次序。：碱基对多种多样的排列次序。若某若某DNADNA分子中有分子中有n n个碱基对，则排列顺个碱基对，则排列顺序有序有 种，其中种，其中n n代表代表 对数。对数。（3 3）特异性特异性：每种：每种DNADNA分子都有特定的碱基对排分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。列顺序，代表了特定的遗传信息。提醒提醒4 4n n碱基碱基对位训练对位训练1.1.下列能正确表示下列能正确表示DNADNA片段示意图的是片段示意图的是 ()()D D2.2.含有含有2 0002 000个碱基的个碱基的DNADNA，每条链上的碱基排

5、，每条链上的碱基排列方式有列方式有 （）A.4A.42 0002 000个个B.4B.41 0001 000个个C.2C.24 0004 000个个D.2D.21 0001 000个个B B3.3.在在DNADNA分子的一条单链中相邻的碱基分子的一条单链中相邻的碱基A A与与T T的连的连接是通过接是通过 ()()A.A.肽键肽键B.B.磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸C.C.氢键氢键D.D.脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖解析解析 DNADNA分子单链上相邻碱基分子单链上相邻碱基A A与与T T的连接方的连接方式如图：式如图：由此可知是通过由此可知是通过“脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧

6、核糖脱氧核糖”连接起来的。连接起来的。D D考点二考点二 DNADNA中碱基数量的计算中碱基数量的计算解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律知规律规律规律1 1：在双链：在双链DNADNA分子中，互补碱基两两相分子中，互补碱基两两相等，等，A A=T T，C C=G G，A A+G G=C C+T T，即，即嘌呤嘌呤碱基总数碱基总数等于等于嘧啶嘧啶碱基总数。碱基总数。规律规律2 2：在双链：在双链DNADNA分子中，分子中，互补互补的两碱基之和的两碱基之和（如（如A A+T T或或C C+G G）占全部碱基的比例等于其任何）占全部碱基的比例等于其

7、任何一条一条 中这两种碱基之和占该单链中碱基数中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。单双链转化公式。的比例。单双链转化公式。单链单链规律规律3 3：DNADNA分子一条链中（分子一条链中（A A+G G）/（C C+T T）的比）的比值的倒数等于互补链中值的倒数等于互补链中该种碱基该种碱基的比值，在整个的比值，在整个DNADNA分子中该比值等于分子中该比值等于 。规律规律4 4：DNADNA分子一条链中（分子一条链中（A A+T T）/（C C+G G）的比）的比值等于其值等于其互补链互补链和和整个整个DNADNA分子分子中该种比例的比值。中该种比例的比值。规律规律5 5：不同生物的：不同生

8、物的DNADNA分子中互补配对的碱基之和分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即的比值不同，即（A A+T T）/（C C+G G）的值不同。该的值不同。该比值体现了不同生物比值体现了不同生物DNADNA分子的分子的特异性特异性。规律规律6 6：，则，则 。规律规律7 7：若已知若已知A A占双链的比例占双链的比例=c%=c%，则，则A A1 1/单链的比单链的比例无法确定，但最大值可求出为例无法确定，但最大值可求出为 ，最小值为，最小值为 。1 12c%2c%0 0对位训练对位训练4.4.下列对双链下列对双链DNADNA分子的叙述，哪项是不正确的分子的叙述，哪项是不正确的 （）A.A.若一条链

9、若一条链G G的数目为的数目为C C的的2 2倍，则另一条链倍，则另一条链G G的的 数目为数目为C C的的0.50.5倍倍B.B.若一条链若一条链A A和和T T的数目相等，则另一条链的数目相等，则另一条链A A和和T T 的数目也相等的数目也相等C.C.若一条链的若一条链的A AT TG GC C=1234=1234，则另，则另 一条链相应碱基比为一条链相应碱基比为21432143D.D.若一条链的若一条链的G GT T=12=12，另一条链的，另一条链的 C CA A=21=21答案答案 D D5.5.一个一个DNADNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多4

10、0%40%，两者之和占，两者之和占DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的24%,24%,则这则这个个DNADNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的基数目的 （）A.44%B.24%C.14%D.28%A.44%B.24%C.14%D.28%解析解析 A A1 1、G G1 1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，呤的数目，T T2 2表示另一条链中胸腺嘧啶数目，表示另一条链中胸腺嘧啶数目，A A1 1+G G1 1占占DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的24%24%，即，即 由于由于A A1 1+G G1 1+C C1

11、 1+T T1 1=，A A1 1+G G1 1占本链碱基总数的占本链碱基总数的48%48%。又又A A1 1=(1+40%)=(1+40%)G G1 1,由以上分析可解得由以上分析可解得A A1 1=28%=28%，G G1 1=20%=20%。根据碱基互补配对原则根据碱基互补配对原则T T2 2=A A1 1=28%=28%。D D6.6.在一个在一个DNADNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的全部碱基数目的54%54%，其中一条链中鸟嘌呤、，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%22%和和28%28%，

12、则，则由该链转录的信使由该链转录的信使RNARNA中鸟嘌呤占碱基总数的中鸟嘌呤占碱基总数的 （）A.24%A.24%B.22%B.22%C.26%C.26%D.23%D.23%解析解析 双链双链DNADNA中，中，A A+T T占全部碱基总数的占全部碱基总数的54%54%，则一条单链中，则一条单链中A A+T T占该链碱基总数的占该链碱基总数的54%54%，按下面的图示分析：，按下面的图示分析：A A二、二、DNADNA分子复制分子复制 1.1.概念：以概念：以 分子为模板合成子代分子为模板合成子代DNADNA分子分子 的过程。的过程。2.2.场所：主要在场所：主要在 中，但在拟核、线粒体、叶

13、中，但在拟核、线粒体、叶 绿体中也进行。绿体中也进行。3.3.时间：有丝分裂时间：有丝分裂 和减数和减数 。4.4.条件：条件：。5.5.精确复制的原因：精确复制的原因：DNADNA的的 结构提供精确模结构提供精确模 板板;原则保证了复制的准确进行。原则保证了复制的准确进行。6.6.过程：解旋和复制。过程：解旋和复制。7.7.特点：特点：复制和复制和 。8.8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。亲亲代代DNADNA细胞核细胞核间期间期第第次分裂前的间期次分裂前的间期模板、原料、酶、能量模板、原料、酶、能量双螺旋双螺旋碱基互补配对碱基互补配对

14、半保留半保留边解旋边复制边解旋边复制考点三考点三 DNADNA复制的研究方法、过程和条件复制的研究方法、过程和条件1.1.研究研究DNADNA复制的常用方法复制的常用方法同位素标记法同位素标记法和和离心法离心法，常标记，常标记3 3H H、1515N N、3232P P，通过离心在试管中形成不同位置。通过离心在试管中形成不同位置。2.2.DNADNA复制的过程复制的过程3.3.DNADNA复制的条件复制的条件 影响细胞呼吸（影响细胞呼吸（ATPATP供给）的供给）的所有所有因素都可能影响因素都可能影响DNADNA复制。复制。体外也可进行，即体外也可进行，即PCRPCR扩增技术，除满足上述条件外

15、，还应注意温度、扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pHpH 的控制及引物的加入。的控制及引物的加入。模板模板原料原料能量能量酶酶解旋后解旋后两条链两条链四种游离四种游离的脱氧核的脱氧核苷酸苷酸ATPATP解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合聚合酶酶提醒提醒对位训练对位训练6.6.下列有关下列有关DNADNA分子复制的叙述，正确的是（分子复制的叙述，正确的是（）A.A.DNADNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸B.B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的在复制过程中，解旋和复制是同时进行的C.C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链解旋后以一条母链

16、为模板合成两条新的子链D.D.两条新的子链通过氢键形成一个新的两条新的子链通过氢键形成一个新的DNADNA分子分子 B B思维误区警示思维误区警示 1.1.对对DNADNA复制过程中复制过程中“第第n n次次”还是还是“n n次次”复制复制所需某种碱基数量的计算原理不清所需某种碱基数量的计算原理不清 已知已知DNADNA分子中碱基数，求复制分子中碱基数，求复制n n次与第次与第n n次所次所需某碱基的数目：某需某碱基的数目：某DNADNA分子中含某碱基分子中含某碱基a a个，复个，复制制n n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为 个，因为最初亲代个，因为最初

17、亲代DNADNA分子做模板不分子做模板不需要原料；但第需要原料；但第n n次复制时所需含该碱基的脱氧核次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为苷酸为 。解题思路解题思路探究探究aa（2 2n n-1-1）a(2a(2n n-1)-a(2-1)-a(2n-1n-1-1)=a2-1)=a2n-1n-1纠正训练纠正训练1.1.某某DNADNA分子含分子含m m对碱基，其中腺嘌呤有对碱基，其中腺嘌呤有A A个。下个。下 列有关此列有关此DNADNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧 核苷酸数目的叙述中，错误的是核苷酸数目的叙述中，错误的是 （）A.A.在第一次复制时，需要（在第一次复制

18、时，需要（m m-A A）个）个B.B.在第二次复制时，需要在第二次复制时，需要2 2（m m-A A)个个C.C.在第在第n n次复制时，需要次复制时，需要2 2n-1n-1(m m-A A)个个D.D.在在n n次复制过程中，总共需要次复制过程中，总共需要2 2n n(m m-A A)个个解析解析 该该DNADNA分子含胞嘧啶数目为分子含胞嘧啶数目为m m-A A，复制，复制n n 次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m m-A A）(2(2n n-1)-1)。D D2.2.对细胞分裂和对细胞分裂和DNADNA复制相结合的知识理解不透复制相结合的知识理解不透（1 1）细

19、胞分裂过程中先进行）细胞分裂过程中先进行DNADNA复制。复制。（2 2）DNADNA复制的方式：半保留复制。复制的方式：半保留复制。（3 3）图示辨析）图示辨析2 2.取取1 1个含有个含有1 1对同源染色体的精原细胞，用对同源染色体的精原细胞，用1515N N标标 记细胞核中记细胞核中DNADNA，然后放在含，然后放在含1414N N的培养基中培的培养基中培 养，让其连续进行两次有丝分裂，形成养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4 4个细胞，个细胞，这这4 4个细胞中含个细胞中含1515N N的细胞个数可能是的细胞个数可能是 ()()A.2 B.3 A.2 B.3 C.4 C.4 D.D.前

20、三项都对前三项都对D D知识综合应用知识综合应用重点提示重点提示通过通过“DNADNA半保留复制的原理和相关计算半保留复制的原理和相关计算”的的考查，提升考查，提升“具备验证简单生物学事实，并能对具备验证简单生物学事实，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理实验现象和结果进行解释、分析和处理”的能力。的能力。典例分析典例分析 某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对 生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性 学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验 设备，对有关设备，对有关

21、DNADNA复制的方式进行探究，有人复制的方式进行探究，有人 认为认为DNADNA是全保留复制，也有人认为是全保留复制，也有人认为DNADNA是半是半 保留复制。为了证明这两种保留复制。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。并对结果进行预测。（1 1）实验步骤：）实验步骤：第一步：在氮源为第一步：在氮源为1414N N的培养基上生长的大肠杆菌，的培养基上生长的大肠杆菌，其其DNADNA分子均为分子均为1414N N-DNADNA；在氮源为；在氮源为1515N N的培养基上的培养基上生长的大肠杆菌，其生长的大肠杆菌

22、，其DNADNA分子均为分子均为1515N N-DNADNA。用某。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNADNA分分别分布在轻带和重带上。别分布在轻带和重带上。第二步：将亲代大肠杆菌第二步：将亲代大肠杆菌(含含1515N N)转移到含转移到含1414N N的培的培养基上繁殖一代养基上繁殖一代()()，请分析：，请分析：如果如果DNADNA位于位于 带位置，则是全保留复制；如带位置，则是全保留复制；如果果DNADNA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，将第三步：为了进一步验证第二步的推测

23、结果，将亲代大肠杆菌亲代大肠杆菌(含含1515N N)转移到含转移到含1414N N的培养基上再连的培养基上再连续繁殖一代续繁殖一代()()，请分析：，请分析：如果如果DNADNA位于位于 带位置，则是全保留复制；如带位置，则是全保留复制；如果果DNADNA位于位于 带位置，则是半保留复制。带位置，则是半保留复制。(2)(2)有人提出：第一代有人提出：第一代()()的的DNADNA用解旋酶处理后用解旋酶处理后再离心，就能直接判断再离心，就能直接判断DNADNA的复制方式，如果轻的复制方式，如果轻带和重带各占带和重带各占 ，则一定为半保留复制。，则一定为半保留复制。你认为此人说法是否正确？你认为

24、此人说法是否正确？。原因是原因是 。解析解析 如果如果DNADNA的复制方式为全保留复制，则一的复制方式为全保留复制，则一个亲代个亲代1515N N-1515N N的的DNADNA分子，子代两个分子，子代两个DNADNA分子是：分子是：一个一个1515N N-1515N N，一个，一个1414N N-1414N N，其在离心管中分布的，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNADNA的复的复制方式为半保留复制，则一个亲代制方式为半保留复制，则一个亲代1515N N-1515N N的的DNADNA分子分子,子代两个子代两个DNADNA分子都是分子

25、都是1515N N-1414N N，其在离心管，其在离心管中分布的位置全部在中带。中分布的位置全部在中带。答案答案 （1 1）1/21/2重和重和1/21/2轻轻 全中全中 1/4 1/4重和重和3/43/4轻轻1/21/2中和中和1/21/2轻轻（2 2）不正确）不正确 无论半保留复制还是全保留复制，无论半保留复制还是全保留复制，按此法研究按此法研究DNADNA链的情况结果是一致的，所以无链的情况结果是一致的，所以无法区分法区分三、基因是有遗传效应的三、基因是有遗传效应的DNADNA片段片段 1.1.基因：基因：的的DNADNA片段，是决定片段，是决定 的基本单位。的基本单位。2.2.遗传信

26、息：指基因中遗传信息：指基因中 的排列顺序。的排列顺序。3.3.染色体、染色体、DNADNA、基因、脱氧核苷酸的关系、基因、脱氧核苷酸的关系 是是DNADNA的的 是主要的遗传物质是主要的遗传物质 DNADNA（基因）的基本组成单位（基因）的基本组成单位染色体染色体DNADNA基因基因控制生物性状的基本单位，携控制生物性状的基本单位，携带遗传信息。主要存在带遗传信息。主要存在于于 上，少量存在于上，少量存在于 和和 中中脱氧核苷酸脱氧核苷酸有遗传效应有遗传效应生物性生物性状状脱氧核苷酸脱氧核苷酸主要载体主要载体染色体染色体叶绿体叶绿体线粒体线粒体4.4.四种结构或物质之间的包含关系及数量关系四种结构或物质之间的包含关系及数量关系 DNADNA中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构成基因的碱基总数成基因的碱基总数小于小于构成构成DNADNA分子的碱基总分子的碱基总数。数。显性基因显性基因D D和隐性基因和隐性基因d d的的根本根本区别是基因中区别是基因中脱氧核脱氧核苷酸的排列顺序苷酸的排列顺序不同。不同。提醒提醒构建知识网络构建知识网络