DNA分子的结构和复制及相关计算.pptx

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1、1.DNA的基本组成元素有哪些的基本组成元素有哪些:C、H、O、N、P 2.DNA的基本组成单位是的基本组成单位是:一、一、DNADNA分子的结构分子的结构脱氧核糖含氮碱基磷酸A G C T腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸第1页/共39页ACT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸G脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类第2页/共39页DNA的空间结构以超高分辨率扫描式电子以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的显微镜拍到的DNADNA照片。照片。从图上可辨认出从图上可辨

2、认出DNADNA是由两条链交缠在是由两条链交缠在一起的螺旋结构一起的螺旋结构第3页/共39页DNADNA的结构的结构模式图模式图 从图中可从图中可见见DNADNA具有规具有规则的双螺旋空则的双螺旋空间结构间结构放大放大DNADNA的空间结构的空间结构第4页/共39页AGCT氢键氢键ATGC平面结构平面结构立体结构立体结构二、DNA分子的空间结构：规则的双螺旋结构磷酸二酯键磷酸二酯键第5页/共39页第6页/共39页AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基第7页/共39页AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCC

3、CAAT TCC 1 DNA 1 DNA 1 DNA 1 DNA分子是由两条分子是由两条分子是由两条分子是由两条反反反反向平行的向平行的向平行的向平行的脱氧核苷酸长链盘脱氧核苷酸长链盘脱氧核苷酸长链盘脱氧核苷酸长链盘旋而成的旋而成的旋而成的旋而成的双螺旋双螺旋双螺旋双螺旋结构。结构。结构。结构。2 DNA 2 DNA 2 DNA 2 DNA分子中的分子中的分子中的分子中的脱氧核脱氧核脱氧核脱氧核糖糖糖糖和和和和磷酸磷酸磷酸磷酸交替连接，排列在交替连接，排列在交替连接，排列在交替连接，排列在外侧，构成外侧，构成外侧，构成外侧，构成基本骨架基本骨架基本骨架基本骨架；碱基；碱基；碱基；碱基在在在在内

4、侧内侧内侧内侧。3 3 3 3 两条链上的碱基通过氢两条链上的碱基通过氢两条链上的碱基通过氢两条链上的碱基通过氢键连结，形成碱基对，且遵键连结，形成碱基对，且遵键连结，形成碱基对，且遵键连结，形成碱基对，且遵循循循循碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则。DNADNA双螺旋结双螺旋结构的主要特点构的主要特点第8页/共39页碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过嘌呤和嘧啶之间通过氢键氢键配对，形成配对，形成碱基对，且碱基对，且A A只和只和T T配对、配对、C C只和只和G G配对，这配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做种碱基之间的一一对应的关系就叫做

5、碱基碱基互补配对原则互补配对原则。AAT TGGCC氢键氢键第9页/共39页AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC 两条长链上的两条长链上的脱氧核糖与磷酸交脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳替排列的顺序是稳定不变的。定不变的。长链中的碱基对长链中的碱基对的排列顺序是千变万的排列顺序是千变万化的。化的。第10页/共39页结构特点：结构特点：1.两条链反向平行盘旋成 双螺旋结构2.脱氧核糖和磷酸交替连 接排在外侧构成基本骨 架；碱基排在内侧3.碱基通过氢键连接成碱基对：AT、GC第12页/共39页碱基的排列顺序千变万化碱基的排列顺序千变万化多样性多样性 DNA分子的

6、特性分子的特性碱基的特定的排列顺序碱基的特定的排列顺序特异性特异性碱基的排列顺序碱基的排列顺序遗传信息遗传信息第13页/共39页双链双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱基且不互补碱基之和的比值等于之和的比值等于1。(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链A=T，C=G A+G=T+C=A+C=T+G=50%设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互

7、补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ，A A2 2=T=T1 1，G G1 1=C=C2 2 ，G G2 2=C=C1 1。则在则在DNADNA双链中：双链中：A=T A=T，G=CG=C规律总结：规律总结：第14页/共39页A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链DNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为互为倒数倒数。即。即两不互补碱基两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中之和的比值等于另一互补链中这一这一 比值的倒数比值的倒数.1nA 2+G 2T 2+C

8、2=T 1+C 1=n A1+G 1A+TG+C=1第15页/共39页双链双链DNA分子中，分子中，A+T占整个占整个DNA分子碱基总数分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总占该链碱基总数的百分比。数的百分比。A+TA+T+G+C=A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链A 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2=A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1=m%m%m%A+TG+CA 2+T 2G 2+C 2A 1+T 1G 1+C 1=n=n双链双链DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一

9、条链的A+T/G+C。即。即两互补碱基两互补碱基之和的比值等于另一互补之和的比值等于另一互补链中这一链中这一 比值。比值。=n第16页/共39页不同生物的不同生物的DNADNA分子中，其互补配对的碱基之和分子中，其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种生物的比值不同，代表了每种生物DNADNA分子的分子的特异性特异性。u（A+C）/（T+G）=1不能不能反映种间差异。反映种间差异。u（A+T）/（C+G）不同生物一般不同，）不同生物一般不同，反映种间差异反映种间差异。第17页/共39页解题方法:1.画图最直观2.实施等量代换3.注意用脚码标注4.注意区分已知条件属于上述哪种情况5.规律很多,

10、不必硬记,重在掌握解题方法第18页/共39页1 1、概念：、概念：2 2、时间：、时间：是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板，合成为模板，合成子代子代DNADNA的过程。的过程。细胞有丝分裂的间期和减数细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期第一次分裂的间期3 3、场所：、场所：真核生物：真核生物：二、二、DNADNA分子的复制分子的复制原核生物：原核生物：细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核（主要）线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体 拟核（主要）拟核（主要）拟核（主要）拟核（主要）第19页/共39页4 4、复制过程：、复制过程：边解旋边复制；边解旋边复制；

11、多起点多起点复制复制第20页/共39页解旋酶催化解旋酶催化解旋酶催化解旋酶催化解旋：解旋：解旋：解旋：模板模板模板模板复制复制复制复制:以以以以母链母链母链母链为为为为模板模板模板模板，在，在，在，在DNADNA聚合聚合聚合聚合酶酶酶酶的催化下，以的催化下，以的催化下，以的催化下，以4 4种种种种游离的游离的游离的游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸为为为为原料原料原料原料，按照，按照，按照，按照碱碱碱碱基互补配对基互补配对基互补配对基互补配对原则，合成子链原则，合成子链原则，合成子链原则，合成子链母链（旧链）母链（旧链）母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）子链（新链）子

12、链（新链）复制后的复制后的复制后的复制后的DNA:DNA:同时进行同时进行同时进行同时进行组成组成组成组成复制的结果：复制的结果：复制的结果：复制的结果：形成两个完全相同的形成两个完全相同的DNADNA分子分子第21页/共39页模板：亲代模板：亲代DNADNA的两条母链；的两条母链；原料：原料：4 4种脱氧核苷酸；种脱氧核苷酸；能量：能量：ATP;ATP;酶酶 ：DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。5 5、DNADNA分子复制分子复制时需何条件？时需何条件？第22页/共39页6 6、DNADNA分子复制的特点分子复制的特点:（1 1）边解旋边复制）边解旋边复制 （2 2

13、）半保留复制）半保留复制 第23页/共39页 7 7、DNADNA准确复制的原因准确复制的原因?DNADNA具有独特的具有独特的双螺旋结构双螺旋结构，能为复制，能为复制提供模板。提供模板。通过通过碱基互补配对原则碱基互补配对原则，保证了复制，保证了复制能够准确的进行。能够准确的进行。第24页/共39页 DNADNA分子通过复制，使遗传信息分子通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性。信息的连续性。8 8、DNADNA分子的复制的意义？分子的复制的意义？第25页/共39页1 1、概念：、概念：、概念：、概念：2 2、场所：、场所：、场所：、

14、场所：3 3、时期：、时期：、时期：、时期：4 4、条件：、条件：、条件：、条件：5 5、复制过程：、复制过程：、复制过程：、复制过程：6 6、复制特点：、复制特点：、复制特点：、复制特点：7 7、复制的精确性：、复制的精确性：、复制的精确性：、复制的精确性：8 8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义：、复制的生物学意义：、复制的生物学意义：小结小结有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期模板：模板：原料：原料：能量：能量：酶：酶：DNADNADNADNA的两条链的两条链游离的脱氧核苷酸（游离的脱氧核苷酸（A A A A、G G G G、C C C C、T

15、 T T T）ATPATPATPATPDNADNADNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNADNADNA聚合酶等聚合酶等 (2)(2)(2)(2)碱基互补配对原则碱基互补配对原则（1 1）边解旋边复制）边解旋边复制）边解旋边复制）边解旋边复制（2 2 2 2）半保留复制）半保留复制）半保留复制）半保留复制使遗传信息在传递过程中保持了连续性使遗传信息在传递过程中保持了连续性使遗传信息在传递过程中保持了连续性使遗传信息在传递过程中保持了连续性细胞核（主要）、线粒体、叶绿体细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 原核生物的拟核和质粒原核生物的拟核和质粒解旋解旋合成合成延伸和盘绕延伸和盘绕(1)DNA(1)DN

16、A(1)DNA(1)DNA的双螺旋结构的双螺旋结构第26页/共39页DNA半保留复制第27页/共39页1复制复制1 1次次复制复制2 2次次复制复制3 3次次22223第28页/共39页根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则一个一个DNADNA连续复制连续复制n n次后，共有多少个次后，共有多少个DNADNA？多少条脱氧核？多少条脱氧核苷酸链？亲代苷酸链？亲代DNADNA链多少条？新合成的链多少条？含有亲代链多少条？新合成的链多少条？含有亲代DNADNA链的子代有多少个？占所有子代链的子代有多少个？占所有子代DNADNA分子总数的多少？分子总数的多少？DNA分子数分子

17、数=2n脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数=2n+1亲代亲代DNA链数链数=新合成的链数新合成的链数=22n+1 2 解析：解析：所用知识为所用知识为“半保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”并图示分析。并图示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：含有亲代DNA链的子代=2占所有子代DNA分子总数的2/2n第29页/共39页双链双链DNA分子中，两互补碱基相等；分子中，两互补碱基相等；任意两个不互任意两个不互补碱基

18、之和恒等补碱基之和恒等，各占碱基总数的，各占碱基总数的50%，且不互补碱，且不互补碱基之和的比值等于基之和的比值等于1。(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链A=T，C=G A+G=T+C=A+C=T+G=50%设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱基互补配对原则链。根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ，A A2 2=T=T1 1，G G1 1=C=C2 2 ，G G2 2=C=C1 1。则在则在DNADN

19、A双链中：双链中：A=T A=T，G=CG=CDNA复制的计算复制的计算第30页/共39页A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链双链双链DNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为互为倒数倒数。即。即两不互补碱基两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中之和的比值等于另一互补链中这一这一 比值的比值的倒数倒数。1nA 2+G 2T 2+C2=T 1+C 1=n A1+G 1A+TG+C=1第31页/共39页双链双链DNA分子中，分子中，A+T占整个占整个DNA分子碱基总数的分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中百分比等于其中任何一条链中A+T占

20、该链碱基总数的占该链碱基总数的百分比。百分比。A+TA+T+G+C=A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链双链A 2+T 2+G 2+C 2A 2+T 2=A 1+T 1+G 1+C 1A 1+T 1=m%m%m%A+TG+CA 2+T 2G 2+C 2A 1+T 1G 1+C 1=m=m双链双链DNA分子中分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的A+T/G+C。即。即两互补碱基两互补碱基之和的比值等于另一互补之和的比值等于另一互补链中这一链中这一 比值。比值。=m第32页/共39页不同生物的不同生物的DNADNA分子中，其互补配对的碱基之和分子中，

21、其互补配对的碱基之和的比值不同，代表了每种生物的比值不同，代表了每种生物DNADNA分子的分子的特异性特异性。u（A+C）/（T+G）=1不能不能反映种间差异。反映种间差异。u（A+T）/（C+G）不同生物一般不同，）不同生物一般不同，反映种间差异反映种间差异。第33页/共39页解题方法:1.画图最直观2.实施等量代换3.注意用脚码标注4.注意区分已知条件属于上述哪种情况5.规律很多,不必硬记,重在掌握解题方法第34页/共39页DNA复制的计算复制的计算1、计算产生子代、计算产生子代DNA数数2-4-8-2n n为复制的次数为复制的次数2、子代、子代DNA分子中含有原来最初亲代分子中含有原来最

22、初亲代DNA链链的的DNA分子数分子数,以及它占总以及它占总DNA分子数的比例分子数的比例.2个个1/2n-13、最初亲代的链占全部子代、最初亲代的链占全部子代DNA总链数的总链数的比例比例1/2n第35页/共39页DNADNA复制所需原料的计算复制所需原料的计算公式公式：(2n-1)碱基数碱基数 n为复制的次数为复制的次数例题例题一个一个DNA分子中含有分子中含有1000个碱基对，其中有个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸 。解析：解析：1、计算每个、计算每个DNA分子中分子中C的个数的

23、个数 2、套用公式计算、套用公式计算1800第36页/共39页若将一个双链若将一个双链DNADNA被被1515N N标记的大肠杆菌，加入到含标记的大肠杆菌，加入到含1414N N的培的培养基中培养，连续复制三次，已知该养基中培养，连续复制三次，已知该DNADNA分子含腺嘌呤分子含腺嘌呤300300个，个，占碱基总数的占碱基总数的20%20%，复制子代时，需要从培养基中摄取多少，复制子代时，需要从培养基中摄取多少个个G G？含？含1414N N的的DNADNA分子有多少个？含分子有多少个？含1515N N的的DNADNA有多少个？含有多少个？含1515N N的单链占全部单链的多少？的单链占全部单

24、链的多少？根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则G=3150含含14N的的DNA分子数分子数=含15N的DNA数=2ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：含15N的单链占全部单链的1/238第37页/共39页有关有关DNADNA半保留复制的计算半保留复制的计算规律一：规律一：一个一个DNADNA分子连续分子连续n n次复制，可形成次复制，可形成2n个后代，其中只有个后代，其中只有2 2个个DNADNA分子含有最

25、初亲代的母分子含有最初亲代的母链，含最初母链的链，含最初母链的DNADNA分子总数的分子总数的2/2n；含有的最；含有的最初母链占初母链占DNADNA单链总数的单链总数的2/2n+1。规律二：规律二：DNADNA分子分子复制复制n n次次所需的某种碱基数所需的某种碱基数 =m(m(2n-1)-1)，其中，其中m m代表要求的该种碱基在一个代表要求的该种碱基在一个DNADNA分分子中的数量。子中的数量。规律三：规律三：DNADNA分子分子第第n n次复制次复制所需的某种碱基数所需的某种碱基数=m m 2n-1 ，其中，其中m m代表要求的该种碱基在一个代表要求的该种碱基在一个DNADNA分子中的数量。分子中的数量。第38页/共39页感谢您的欣赏！第39页/共39页