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1、第二讲DNA分子的结构、复制第2讲 DNA分子的结构、复制及基因3.说明基因的概念、DNA分子 的多样性和特异性；说明基因 和遗传信息的关系。3.基因的概念 （ ）2.说出DNA分子的复制条件、 过程和特点。2.DNA分子的复制 （ ）1.概述NDA分子结构的主要特 点。1.DNA分子结构的主要特点 （）权威解读考纲要求1、概述DNA分子结构的主 要特点通过上一节的学习，我们知道了DNA 是主要的遗传物质。而作为遗传物质必 须具备三大功能： 1、储存遗传信息； 2、传递遗传信息； 3、表达遗传信息。那么，DNA是否具备 上述要求呢？这就要从DNA分子的结构 以及复制方面来找答案了。一、DNA双
2、螺旋结构模型的构建：二、DNA分子的结构：1、DNA分子的元素组成：C、H、O、N、P2、结构单位：脱氧核糖核苷酸腺嘌呤（A ）鸟嘌呤（G ） 胞嘧啶（C ） 胸腺嘧啶（T ）脱氧核糖核苷酸是DNA分子的结构单位。腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸3、DNA分子的结构：（1）、DNA分子由两条链组成。这两条链按反方 向平行方式盘旋成双螺旋结构。（2）、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 ，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。（3）、两条链上的碱基透过氢键连接成碱基对， 并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T （胸腺嘧啶）配
3、对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶 ）配对。碱基之间的这 种一一对应的 关系，叫做碱 基互补配对原 则。平面结构空间结构4DNA结构的特点(1)稳定性：是指DNA分子双螺旋空间结构的 相对稳定性。如：DNA分子基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接而成的，从头至尾没有变化 ；碱基互补配对的原则，即A与T配对，G与C配对也不会改变。(2)多样性：尽管组成DNA分子的碱基只有四种，而四种碱基的配对方式只有两种，但是碱 基对的排列顺序可以千变万化，因而构成了 DNA分子的多样性。(3)特异性：每个特定的DNA分子中都有特 定的碱基对排列顺序，而特定的碱基对（脱氧 核苷酸）的排列顺序代表了DNA分子中的遗传
4、信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特 定的遗传信息，这种特定的碱基对排列顺序就 构成了DNA分子的特异性。由于DNA分子中碱基对成百上千、排列排序 千变万化，因此可以储存大量的遗传信息。因 此DNA分子符合遗传物质的第一个要求：能储 存大量的遗传信息。从DNA分子的结构中，我们可以看出，组 成DNA分子的碱基只有四种，但是，碱基对 的排列顺序却是千变万化的。例如，在生物 体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个 碱基对，这些碱基对的排列方式就有4的 4000次方种。碱基对的排列顺序就代表了遗 传信息。由此可见，DNA分子是能够贮存大 量遗传信息的。回答了第一个问题DNA分子能够贮 存
5、大量遗传信息的，那么第二个问题 DNA能否传递遗传信息呢？我们来看一下 DNA分子的复制。二、有关DNA分子的计算：在DNA分子中，由于永远是A与T配对，C与 G配对，因此在双链DNA分子中，A=T,C=G。 并由此衍生出了一系列有关DNA分子的计算：例题：某DNA分子中A+T占整个DNA分子 碱基总数的44%，其中一条链（m）上的G占 该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条 互补链（n）上的G占该链碱基总数的比例是 （ ）A35% B、29% C、28% D、21%第三节 DNA的复制通过上一节的学习，我们已经知道，DNA分 子通过特定的碱基对（脱氧核苷酸）的排列顺 序，可以完成遗传物质的
6、第一个功能储存 大量的遗传信息。那么，DNA分子能完成遗传物质的第二个功 能传递遗传信息的功能吗？要回答这个问题，需要从DNA分子的复制说 起。我们看一下复制的结果，按照碱基互补 配对原则，经过复制，一个DNA分子就形成 了两个完全一样的DNA分子，这两个DNA分 子通过细胞分裂分配到两个子细胞中去，完 成遗传信息的传递。可见，DNA可以完成遗 传物质的第二个功能传递遗传信息。这里，我们继续完成下面的学习 DNA真的是半保留复制吗？一、对DNA分子复制的推测：沃森和克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型后 ，又提出了遗传物质DNA自我复制的假说： DNA 复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的
7、碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离 的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键 ，结合到作为模板的单链上，由于新合成的每个DNA 分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称作半保留复制。即：M链N链ATCGTACGATGCTA氢键断裂（ 解旋）M链ACTCAGTN链TGAGTCATGAGTCA子链ACTCAGT子链DNA分子的复制真的是半保留复制吗？二、DNA半保留复制的实验证据： 小常识：N14N15N问题：由于14N和15N的不同，如 果在一个试管中有三种不同的DNA 分 子A、B、C：A的两条链全部含14N； B的两条链全部含15N；C的两条
8、链中 一条链含14N，一条链含15N。那么对 该试管进行密度梯度离心后，你认为 这三种不同的DNA分子在试管中如何 分布？应分布在三个不同的部位上：A、轻带：两条 链只含14N（14N 14N）C、中带：一条链含 14N，一条链含15N（15N14N）B、重带：两条 链都含15N（15N15N）想一想：如果 DNA分子是半保 留复制，那么用 两条链都是15N 的DNA，在只含 14N的培养基上复制一代，形成 两个子代DNA， 离心后，它们应 在哪一位置？这两个子代DNA分子都由于一条链含14N， 一条链含15N（15N14N），因此离心后它们应 该在中带位置。是不是这样呢？请看课本53页。二、
9、DNA分子的复制过程：1、DNA复制的概念：DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代 DNA的过程。2、复制时期:有丝分裂间期和减数第一次分裂间期，随着 染色体的复制而完成的。3、场所：细胞核，叶绿体和线粒体。4、过程：解旋合成子链形成子代DNA螺旋化形成具有空间结构的DNA5、复制条件：（ 1）、模板 ：原DNA分子的两条链作模板 （母链） （2）、能量：ATP（3）、原料 ：四种游离的脱氧核苷酸（4）、酶：解旋酶： 使双链DNA成为单链DNADNA聚合酶：连接脱氧核苷酸6、特点：（1）、边解旋边复制（多点双向复制）（2）、由于新合成的每个DNA分子中,都保 留了原来DNA分子中的一条链,因
10、此,这种复制 方式叫半保留复制。7.准确复制的原因：（1）、DNA分子独特的双螺旋结构提供精确的模板。（2）、通过碱基互补配对，保证了复制准确无误。8、复制结果：一个DNA变成两个完全一样 的DNA分子。这样，通过复制，亲代就把遗传信息精确的 传递给了子代。思考：通过上面的学习，我们知道，DNA分子的复 制是非常精确的。那么，DNA的复制会不会出 现差错呢？三、有关DNA分子复制的一些规律和计算：规律一: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。规律二:复制n代产生的子代DNA分子数为2n,产生的DNA单链为2n2=2n+1。故复制n次后,含亲
11、代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子总数的比例为22n 。规律三:复制所需的脱氧核苷酸数=a(2n-1),其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量,n为复制次数。规律四:一定数量的碱基对所能构成的DNA分子种类数或所携带的遗传信息的种类数=4n(n为碱基对数)。例1、蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶 脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期,然后在不 含放射性标记的培养基中继续分裂至中期,其染 色体的放射性标记分布情况是( )。A.每条染色体的两条单体都被标记B.每条染色体中都只有一条单体被标记C.只有半数的染色体中一条单体被标记D.每条染色体的两条单体都不被标
12、记B例2、下图为真核生物染色体上DNA分子复制 过程示意图,有关叙述错误的是( )。A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率A例3、 已知某DNA分子含有500个碱基对,其 中一条链上AGTC=1234;该DNA 分子连 续复制数次后,消耗周围环境中含G的脱氧核苷 酸4 500个,则该DNA分子已经复制了( )A.3次 B.4次 C.5次 D.6次B随堂练习：1把培养在含轻氮(14N)环境中的一细菌， 转移到含重氮(15N)环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后取一细菌
13、放回原环境中培养相 当于复制两轮的时间后，细菌DNA组成分析表 明 ( )A3/4轻氮型、1/4中间型B1/4轻氮型、3/4中间型C1/2轻氮型、1/2中间型D3/4重氮型、1/4中间型A2、用15N标记细菌中的DNA，然后又用普通的14N来培养这种细菌。假设细菌在含14N的营养基上连续分裂2次，产生了4个新个体，它们DNA中的14N链与15N链的比例是 ( )A3 1 B2 1C1 1 D7 1A3现有从生物体内提取的部分ATP分子和一个双 链DNA分子，还有标记了放射性同位素3H的4种脱氧 核苷酸，拟在实验室中合成出多个DNA分子。(1)除上述几种物质外，还需要的物质是_。(2)一段时间后
14、，测得容器内共有8个DNA子，此段 时间内DNA分子共进行了_次复制。(3)在第二代的2个DNA分子中，含3H的链叫做 _。(4)在第四代的8个DNA分子中，不含3H的DNA、 一条链中含3H的DNA和两条链都含3H的DNA数目之比为_。多种酶3单链0:2:6三、基因是有遗传效应的DNA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。 （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
15、基本单位，特定的基因决定特定的性状。2.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系3.基因、染色体、蛋白质、性状的关系【特别关注】 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。1.已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、 双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一 种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类 型，应该A分析碱基类型，确定碱基比率B分析碱基类型，分析核糖类型C分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基 类型D分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖 类型A2、某个DNA片段由500对碱基组成，A T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2 次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个 数为 A330 B660 C990 D1320 3、下列各细胞结构中，可能存在碱基互补 配对现象的有 染色体 中心体 纺锤体 核糖 体 A B C
