第2节DNA分子的结构、复制 深圳市第二高级中学

温故知新 孟德尔两个规律揭示了生物性状是_______控制的，后人称之为_______。 遗传因子 基因

温故知新 有丝分裂、减数分裂和受精作用研究揭示________在亲子代之间起纽带作用。 染色体

温故知新 摩尔根证明了____________。染色体的组成是___________。 基因在染色体上 DNA和蛋白质

温故知新 细菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验证明了_________是遗传物质。 DNA

温故知新 DNA作为遗传物质具有的特点： 【新问题】什么样的结构能够满足这些功能要求？ ①分子结构具有相对的稳定性 ②能够自我复制，保持前后代的连续性 ③能通过指导蛋白质合成，控制生物性状 ④能产生可遗传的变异 【新问题】什么样的结构能够满足这些功能要求？

一、DNA分子的结构 一）、DNA双螺旋结构的构建 C、 H、 O、 N、 P 1、19世纪50年代科学界认识到DNA 的化学组成。 脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸 含氮碱基：A、T、G、C

2、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据

3、沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的初步构想。 4、1952年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量（A=T），鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量(G=C). 5、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构模型－脱氧核糖核酸的一个结构模型》

模型制作 1、基本单位连接 磷酸 脱氧 核糖 C T G A 脱氧核苷酸

模型制作 2、单链的连接 5’ … 3’

模型制作

DNA分子的空间结构 ——规则的双螺旋结构 主要特点 由两条 的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构. DNA分子中 交替连接,排列在 ,构成基本骨架;碱基排列在 . 两条链上的碱基通过 连接成 ,且A与T配对(A=T), G与C配对(G≡C) 称之为 原则。 反向平行 脱氧核糖和磷酸 外侧 内侧 氢键 碱基对 碱基互补配对

2．DNA分子结构分析 (1) 每个DNA片段中，游离的磷酸基团有 。 (2) 磷酸基团、脱氧核糖与含氮碱基之间的数量关系为 2个 。 (3) 脱氧核苷酸之间的化学键为 ，用 处理 可切断，用 处理可连接，还可用 连接。 2个 1∶1∶1 磷酸二酯键 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶

(4) 连接两条脱氧核苷酸链碱基之间的化学键为 ，可用 断裂，也可 断裂，A与T之间有 氢键，G与C之间有 氢键。 (5) 每个脱氧核糖一般连接着 磷酸，每条单链上相邻碱 基不直接相连。 (6) 若碱基对为n，则氢键数为 ，若已知A有m个，则 氢键数为 。 氢键 解旋酶 加热 2个 3个 2个 2n～3n 3n－m

3、DNA分子结构的特性 1、每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构 稳定性: 多样性: 特异性: 2、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变 3、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定 4、DNA分子两条链之间对应碱基严格按照碱 基互补配对原则 5、每个特定DNA分子碱基对的数量和顺序不变 稳定性: 多样性: 碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序千变万化,能够储存大量的遗传信息. 构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。 ①每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序。 ② (A＋T)／(G＋C)因生物种类不同而不同，构成了每一个DNA分子的特异性。 DNA分子的特异性 → 遗传信息的特异性 → 生物的特异性 特异性:

知识拓展 数学推导 【已知】A=T C=G 【推导】 1、(A+C)__(T+G)__(A+G)__(C+T) = = = = 1 3、(A1+T1)/(C1+G1)__(A2+T2) /(C2+G2) = = ( A+T)/(C+G) 4、若(A1+C1)/(T1+G1)=a 则(A2+C2) /(T2+G2)=？ 1/a

评价反馈练习 1.若DNA分子的一条链中(A＋T)/(C＋G)=a，则和该DNA单链互补的单链片段中 (A＋T)/(C＋G)的比值为[ ] A．a  B．1/a  C．1  D．1-1/a 2.一段多核苷酸链中的碱基组成为：35％的A、20％的C、35％的G、10％的T。它是一段[  ] A．双链DNA  B．单链DNA  C．双链RNA  D．单链RNA　 A B

3. 在双链DNA分子中，当(A+G)/(T +C)在一条多脱氧核苷酸链上的比例为0 3. 在双链DNA分子中，当(A+G)/(T +C)在一条多脱氧核苷酸链上的比例为0.4时，则在另一互补链和整个DNA中，这种比例分别是[ ] 0.4，1 B. 1 ，1 C. 0.6，1 D. 2.5，1 4.由120个碱基对组成的DNA分子片段，可因其碱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[ ] 120 B. 1204 C. 460 D. 4120 D D

二、DNA半保留复制的实验证据 (一)对DNA复制的推测 最早提出的DNA复制模型有三种； 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； 复制一次 复制一次 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的； 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； 复制一次

沃森和克里克推测是半保留复制模型 如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它 复制一次 如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它 在新DNA中出现的情况。

思考以下问题： 1、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养 的？ 2、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 1、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养 的？ 2、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 几条带？ 4、三条带离心后在试管中的分布如何？ 5、实验结论是什么？

(二)DNA半保留复制的实验证据 15N/ 15N 15N/ 14N 14N/ 14N 15N/ 14N 重带(下部) 15N/ 15N 中带(中间) 15N/ 14N 轻带(上部) 14N/ 14N 中带(中间) 15N/ 14N 实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的

重带 15N/ 15N-DNA (下部) 轻带 (上部) 14N/ 14N-DNA 中带 中带 15N/ 14N-DNA (中间) (中间)

亲代(第一代) 15N 第二代 14N 第三代 第四代

复制过程: 解旋： 解旋酶催化 模板 同时进行 复制: 以母链为模板进行碱基配对 （在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配对） 复制后的DNA: 母链（旧链） 子链（新链） 组成

三、DNA分子复制的过程 细胞核 1、场所： 2、时期： 有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 3、条件 模板 （1） 4、复制过程： （2） 5、复制特点： 6、复制的结果： 7、复制的精确性： 8、复制的生物学意义： 有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 模板 （1） （2） 原料 （3） 能量 （4） 酶 边解旋边复制 半保留复制 1DNA→2DNA 高 原因 保证了亲子两代间性状相似

2．DNA复制的准确性 (1)一般情况下，DNA能准确地进行复制，其原因有： ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②DNA具有碱基互补配对的能力，能够使复制准确无误地进行。 (2)特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。

DNA复制有关计算规律总结 规律1：亲代DNA分子经 n 次复制后，所合成的DNA分子中，DNA分子数，含亲代母链的DNA分子数，不含亲代母链的DNA分子数依次为： 2n 2 2n-2 变通：亲代母链与子代DNA链数之比为： 含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为： 2/（2n×2）　　　 即1/（2n） 2/ 2n

规律2：含某碱基数为a的亲代DNA分子 经 n 次复制后，所需该游离的脱氧核 苷酸数R是多少？ a ( ) R = 2n -1

☆注意： 解题时看清 是一个DNA分子被标记还是所有DNA分子被标记。 染色体复制

评价反馈练习 C 1.一个DNA分子自我复制后形成两个DNA分子，这两个新的DNA分子（ ） A.分别由两条母链和两条子链形成 B.两条母链和两条子链随机结合而成 C.分别由一条子链及一条母链结合而成 D.一条子链与另一条子链的母链结合 C

C 2．下列关于DNA复制过程中，正确顺序是（ ） ①互补碱基对间氢键断裂 ②互补碱基对之间形成氢键 ③DNA分子在解旋酶作用下解旋 ④以母链为模板进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构 A．③①②④⑤ B．③④②⑤① C．③①④②⑤ D．①③④②⑤ C