必修2一轮复习DNA分子的结构与复制-课件.ppt
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1、第三章第三章 第第2 2、3 3、4 4节节 DNADNA分子的结构和复制分子的结构和复制核酸的结构和功能核酸的结构和功能1.包括DNA 和RNA2.DNA是 生物的遗传物质,RNA是 不含DNA的病毒的遗传物质,一种生物遗传物质 3.化学元素组成:4.基本组成单位:DNA脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸RNA核糖核苷酸核糖核苷酸(脱氧核糖核酸)(脱氧核糖核酸)(核糖核酸)(核糖核酸)绝大多数绝大多数极少数极少数只有一种C、H、O、N、P核苷酸核苷酸判断下列生物中所含核苷酸的种类与数量:判断下列生物中所含核苷酸的种类与数量:噬菌体:噬菌体:()种为种为核苷酸核苷酸烟草花叶病毒:烟草花叶病毒:()种
2、为种为核苷酸核苷酸烟草细胞:烟草细胞:()种为种为核苷酸核苷酸核糖核糖脱氧脱氧(核糖核糖)4484种脱氧种脱氧(核糖核糖)4种核糖核苷酸种核糖核苷酸DNADNA的化学组成(的化学组成(1 1)脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C T基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸12345DNADNA的化学结构的化学结构(2 2)连连 接接 ATGCATGC磷酸二磷酸二酯键酯键氢键氢键55332、DNA的结构:的结构:DNA分子空间结构主要特点分子空间结构主要特点DNA分子是有分子是有条链组成,条链组成,盘旋盘旋成成结构。结构。交替连接,排列在外侧,交替连接,排列
3、在外侧,构成基本骨架;构成基本骨架;排列在内侧。排列在内侧。碱基通过碱基通过连接成碱基对,并遵循连接成碱基对,并遵循原则。原则。反向平行反向平行双螺旋双螺旋脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对碱基互补配对25种元素种元素3类物质类物质4种基本单位种基本单位2条链条链1种结构种结构结构特点结构特点稳定性稳定性:特异性特异性:多样性多样性:碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化每个特定的每个特定的DNA分子中都是特定的碱分子中都是特定的碱基对排列顺序基对排列顺序提醒提醒:若某若某DNA分子中有分子中有n个碱基对个碱基对,则排列顺序有则排列顺序有4n种种,其中,其中
4、n代表碱基对数。代表碱基对数。1、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变2、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定4、两条链之间对应碱基严格按照碱基互补配对、两条链之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则原则 碱基比例的计算和应用碱基比例的计算和应用:规律规律1:DNA双双链中,链中,互补互补碱基的数量有何关系碱基的数量有何关系:为什么为什么 A=T、C=GATTACGGC不一定相等不一定相等(AT、CG)AGTCACTG50%规律规律2:DNA单单链中,链中,互补互补碱基的数量有何关系碱基的数量有何关系规律规律4:4:DNA
5、DNA分子分子一条一条链中的链中的不互补不互补碱基对的碱基之碱基对的碱基之和和的的比值比值是是另一条另一条互补链中该比值的互补链中该比值的 。规律规律3:3:D DNANA分子中分子中一条一条链中的链中的互补互补碱基对的碱碱基对的碱基之基之和和的的比值比值与与另一条另一条互补链中以及互补链中以及双链双链DNADNA中中该比值有何关系该比值有何关系(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%若(若(A1+T1)/(G1+C1)=a则(则(A2+T2)/(G2+C2)=a总链(总链(A+T)/(G+C)=a若(若(A1+C1)/(G1+T1)=a或(或(A1+G1)/(C1+T1)=a则(则(
6、A2+C2)/(G2+T2)=1/a则(则(A2+C2)/(G2+T2)=1/a(G1+C1)%=(G2+C2)%=(G+C)%倒数倒数规律规律5:在双链:在双链DNA及其转录的信使及其转录的信使RNA之间,之间,有下列关系:有下列关系:(1)mRNA中的碱基数中的碱基数模板链的碱基数,模板链的碱基数,等于整个等于整个DNA分子碱基数的一半。分子碱基数的一半。(2)在转录时模板链中的在转录时模板链中的AT(或或GC)RNA分子中的分子中的UA(或或CG)(3)=K(模板链模板链)(mRNA)(4)DNA分子中:分子中:=n在在mRNA链中:链中:=AGTCAGUC=1/K=ATGC)AUGCn
7、1.若若DNA分分子子的的一一条条链链中中(AT)/(CG)=a,则和该则和该DNA单链互补的单链片段中单链互补的单链片段中(AT)/(CG)的比值为的比值为AaB1/aC1D1-1/a2.一一段段多多核核苷苷酸酸链链中中的的碱碱基基组组成成为为:35的的A、20的的C、35的的G、10的的T。它它是是一段一段A双链双链DNAB单链单链DNAC双链双链RNAD单链单链RNAAB练习练习3.在双链在双链DNA分子中,当分子中,当(A+G)/(T+C)在在一条多脱氧核苷酸链上的比例为一条多脱氧核苷酸链上的比例为0.4时,时,则在另一互补链则在另一互补链和整个和整个DNA中,这种比中,这种比例分别是
8、例分别是A.0.4,1B.1,1C.0.6,1D.2.5,14.由由120个碱基对组成的个碱基对组成的DNA分子片段,可分子片段,可因其因其碱碱基对组成和序列不同携带不同的基对组成和序列不同携带不同的遗传信息,其种类最多可达遗传信息,其种类最多可达A.120B.1204C.460D.4120DD某双链某双链DNA分子中,分子中,A与与T之和占之和占整个整个DNA碱基碱基总数的总数的54%,其中,其中一条链一条链上上G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%。求另一条链上。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百占其所在链碱基总数的百分含量。分含量。解析解析:已知已知A+T总总=54%,则则=46%G
9、+C总总所以所以G1+C 11/2总总=46%.已知已知1/2总总G 1=22%所以所以1/2总总C 1=46%22%=24%因为因为 G2=C1所以所以1/2总总G 2=24%24%.分析一条双链分析一条双链DNA分子时分子时,发现有发现有30%的脱氧核苷酸含腺嘌呤的脱氧核苷酸含腺嘌呤,那么其那么其中一条链上含有的鸟嘌呤的最大值中一条链上含有的鸟嘌呤的最大值是是()A.20%B.30%C.40%D.70%CA=30%G=20%G=G1+G29在一个双链在一个双链DNA分子中,碱基总数为分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为,腺嘌呤碱基数为n,则下列有关叙述正确,则下列有关叙述正确的是的是()脱
10、氧核苷酸数磷酸数碱基总数脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m碱基之间的氢键数为碱基之间的氢键数为3m-2n/2一个链中一个链中AT的数量为的数量为nG的数量为的数量为mnABCDD13、甲生物核酸的碱基组成为:嘌呤占、甲生物核酸的碱基组成为:嘌呤占46%、嘧啶占、嘧啶占54%,乙生物遗传物质的碱,乙生物遗传物质的碱基比例为:嘌呤占基比例为:嘌呤占34%、嘧啶占、嘧啶占66%,则,则甲、乙生物可能是(甲、乙生物可能是()A、蓝藻、变形虫、蓝藻、变形虫B、T2噬菌体、豌豆噬菌体、豌豆C、硝化细菌、绵羊、硝化细菌、绵羊D、肺炎双球菌、烟草花叶病毒、肺炎双球菌、烟草花叶病毒D第三节第三节DNA的复制的复制思考
11、以下问题:思考以下问题:1、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养的?的?2、然后转移到什么培养基中培养的?、然后转移到什么培养基中培养的?3、如果是半保留复制的,离心后应该出现、如果是半保留复制的,离心后应该出现几条带?几条带?4、三条带离心后在试管中的分布如何?、三条带离心后在试管中的分布如何?5、实验结论是什么?、实验结论是什么?对对DNADNA分子复制方式的探究分子复制方式的探究最早提出的最早提出的DNADNA复制模型有三种:复制模型有三种:1 1、全保留复制:、全保留复制:新复制出的分子直接形成,完全新复制出的分子直接形成,完全没有旧的部分。没有旧的部分。
12、复制一次复制一次亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA2 2、半保留复制:、半保留复制:形成的分子一形成的分子一半是新的,一半是半是新的,一半是旧的。旧的。复制一次复制一次3 3、弥散复制:、弥散复制:新复制的分子中新复制的分子中新旧都有,但分配新旧都有,但分配是随机组合的。是随机组合的。复制一次复制一次沃森和克里克提出了遗传物质自我复制沃森和克里克提出了遗传物质自我复制假说:假说:半保留复制半保留复制亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA11 111222 22方式:半保留复制方式:半保留复制 方式:全保留复制方式:全保留复制假设复制方式假设复制方式同位素示踪技术同位素示踪技术用实验证明
13、,关键思路是什么?用实验证明,关键思路是什么?要区分亲代和子代要区分亲代和子代DNA可以采用什么实验方法?可以采用什么实验方法?如何将它们区分开呢?如何将它们区分开呢?离心后,试管内出现几条离心后,试管内出现几条DNADNA带呢?请在下图中标带呢?请在下图中标出相应位置的出相应位置的DNADNA类型。类型。14N/14N-DNA14N/15N-DNA15N/15N-DNA密度梯度离心技术密度梯度离心技术1515N N1414N N密度大密度大密度小密度小三种三种DNADNA:两条链都为:两条链都为14N14N的的DNADNA(表示为(表示为14N/14N14N/14N)轻链;)轻链;一条链为一
14、条链为14N14N、另一条链为、另一条链为15N15N的的DNADNA (表示为(表示为14N/14N/15N15N)中链;)中链;两条链都为两条链都为15N15N的的DNADNA(表示为(表示为15N/15N15N/15N)重链。)重链。结构相同但质量不同的结构相同但质量不同的DNADNA分子分子演演绎绎推推理理1:亲亲代代DNA是是15N作作标标记记的的,放放在在14N的的环环境境中中进进行行培培养养,若若按按照照半半保保留留复复制制的的方方式式进进行行复复制制,则则子子一一代代、子子二二代代DNA分分别别含含有有哪哪种种N元元素素?离离心心后后位位于于试试管管的的什什么么位位置置呢呢?请
15、请分分别别在在图图一一和和图图二二相相应应位位置置标标出出DNA类型。类型。15151515N N N N/14141414N N N N-DNA-DNA-DNA-DNA14141414N N N N/14141414N N N N-DNA(1/2)-DNA(1/2)-DNA(1/2)-DNA(1/2)15151515N N N N/14141414N N N N-DNA(1/2)-DNA(1/2)-DNA(1/2)-DNA(1/2)图图1子一代子一代图图2子二代子二代演绎推理演绎推理2:亲代亲代DNA是是15N作标记的,作标记的,放在放在14N的环境中进行培养,若按照的环境中进行培养,若按照
16、全保留全保留复制复制的方式进行复制,则的方式进行复制,则子一代、子二代子一代、子二代DNA分别含有哪种分别含有哪种N元素?离心后位于试管元素?离心后位于试管的什么位置呢?请分别在图三和图四相应的什么位置呢?请分别在图三和图四相应位置标出位置标出DNA类型。类型。14141414N N N N/14141414N N N NDNA(1/2)DNA(1/2)DNA(1/2)DNA(1/2)15151515N N N N/15151515N N N NDNA(1/2)DNA(1/2)DNA(1/2)DNA(1/2)15151515N N N N/15151515N N N NDNA(1/4)DNA(
17、1/4)DNA(1/4)DNA(1/4)14141414N N N N/14141414N N N NDNA(3/4)DNA(3/4)DNA(3/4)DNA(3/4)图图3子一代子一代图图4子二代子二代实验验证实验验证将大肠杆菌放在含有将大肠杆菌放在含有15N标记的标记的NH4Cl培养基中繁殖培养基中繁殖几代,几代,使所有的大肠杆菌使所有的大肠杆菌DNA被被15N所标记,所标记,离心;离心;离离心心1515N/N/1515N N(重带)(重带)将将15N标记的细菌转移到标记的细菌转移到含有含有14N标记的标记的NH4Cl培养基培养基中进行培养,繁殖一代之后,中进行培养,繁殖一代之后,离心;离心
18、;将子一代将子一代DNA继续在含继续在含有有14N标记的标记的NH4Cl培养基中培养基中进行培养,繁殖,离心;进行培养,繁殖,离心;1414N/N/1515N N1414N/N/1515N N1414N/N/1414N N(中带)(中带)(中带)(中带)(轻带)(轻带)实验结论:实验结论:DNA分子的复制方式是半保留复制分子的复制方式是半保留复制重带重带中带中带轻带轻带中带中带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,利用利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配游离的脱氧核苷酸进行碱基配对对)复制复制: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
19、链)母链(旧链)子链(新链)子链(新链)复制后的复制后的DNA:同时进行同时进行组成组成复制过程复制过程:1、概念:、概念:以亲代以亲代DNA分子为模板合成分子为模板合成子代子代DNA分子分子的过程。的过程。三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程(1 1)(2 2)(3)(4)1、场所:、场所:2、时期:、时期:3、条件、条件4、复制、复制过程过程:5、复制特点复制特点:6、复制的结果:、复制的结果:7、复制的精确性:、复制的精确性:8、复制的生物学意义:、复制的生物学意义:主要在:主要在:细胞核细胞核其次在:细胞质的线粒体、叶绿体等部位。其次在:细胞质的线粒体、叶绿体等部位。原核生
20、物:原核生物:细胞质细胞质有丝分裂间期和减数第一次分裂间期有丝分裂间期和减数第一次分裂间期模板模板两条链两条链(母链母链)原料原料四种四种游离游离的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸能量能量酶酶解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶半保留复制半保留复制,多起点复制多起点复制1DNA2DNA高高保证了亲子两代间性状相似保证了亲子两代间性状相似边解旋边复制边解旋边复制原因能能“精确精确”复制的原因:复制的原因:1、DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提具有独特的双螺旋结构,能为复制提供模板;供模板;2、碱基具有互补配对的能力,能够使复制准、碱基具有互补配对的能力,能够使复制准确无误。确无误。亲代亲代(第一代
21、第一代)第二代第二代第三代第三代第四代第四代15N14N四、有关四、有关DNADNA分子复制的计算分子复制的计算规律规律1 1:1 1个个1515N N标记的标记的DNADNA分子在分子在1414N N的培养基复制的培养基复制n n次,次,1 1、产生的子代、产生的子代DNADNA分子为分子为_个,个,其中含有其中含有1515N N的的DNADNA分子为分子为_个,个,含有含有1414N N的的_个,个,只含只含1414N N的的_个,个,只含有只含有15N15N的的_个;含个;含1515N N的脱氧核苷酸链和的脱氧核苷酸链和含含1414N N的脱氧核苷酸链之比为的脱氧核苷酸链之比为_。2n2
22、n2n-22:(2n+1-2)20规律规律2 2:亲代亲代DNADNA分子经分子经n n次复制后,所需游次复制后,所需游离的脱氧核苷酸数为:离的脱氧核苷酸数为:N N游离的脱氧核苷酸数游离的脱氧核苷酸数 =a=a(2(2n n-1)-1)a a 表示模板的碱基数表示模板的碱基数n n 表示复制的次数表示复制的次数规律规律3 3:亲代亲代DNADNA分子第分子第n n次复制,所需游离次复制,所需游离的脱氧核苷酸数为:的脱氧核苷酸数为:N N游离的脱氧核苷酸数游离的脱氧核苷酸数 =a=a2 2n-1n-1a a 表示模板的碱基数表示模板的碱基数n n 表示复制的次数表示复制的次数规律规律3:DNA
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