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1、二二 DNADNA分子的分子的结构和复制结构和复制(一) DNA的分子结构DNA化学组成P脱氧核糖含氮碱基DNA全称叫脱氧核糖核酸，是主要的遗传物质。它的基本组成单位是脱氧核苷酸鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）含氮碱基含氮碱基的种类脱氧核苷酸的种类?脱氧核糖含氮碱基P思考：脱氧核苷酸应该有几种？正确答案腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸ATCG面对DNA双螺旋模型的美国生物学家沃森（左）和英国生物物理学家克里克（右）DNA的空间结构沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖左一：威尔金
2、斯 左三：克里克 左五：沃森图的上半部分是以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的照片图的下半部分是DNA的人工模型从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构DNA的结构模式图从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构放大AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基碱基对另一碱基对嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A A只和T T配对、C C只和G G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则ATGC氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的（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
3、基在内侧（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则DNA双螺旋结构的主要特点AAATTTGGGGCCCATC你注意到了吗？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的你注意到了吗？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中DNA分子的结构小结化学组成：基本组成单位：四种脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子磷酸空间结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链碱基对氢键碱基互补配对原则分子结构的多样性和特异性(二) DNA
4、的复制DNA复制的概念: 以亲代DNA分子为摸板来合成子代DNA分子的过程,其实质是遗传信息的传递复复 制制 过过 程程 1. 解解 旋；旋； DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，使得酶的作用下，使得DNA双链的氢键断裂，这样双链的氢键断裂，这样使得螺旋结构的使得螺旋结构的DNA双链解开。双链解开。 DNA分子的双链象拉链一样被拉开分子的双链象拉链一样被拉开2. 子链的合成子链的合成: 以解开的每段以解开的每段DNA链（母链）为模板，以链（母链）为模板，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，在相关酶周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，在相关酶的作用下，按照
5、碱基互补配对原则，合成与母链的作用下，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。互补的子链。3. 分分 配配 复制出来的子代复制出来的子代DNA分子，通过细胞的分分子，通过细胞的分裂，被分配到子代细胞中。裂，被分配到子代细胞中。ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTTGAACTGCTACTTGACGA复制复制染色体数目不变染色体数目不变 DNADNA数目加倍数目加倍DNA复制与染色体复制的关系:DNA的复制 小结间期复制的时间:1. 模板：模板： 解旋的解旋的DNA分子中的两条单链；分子中的两条单链；2. 原料：原料： 细胞中游离的脱氧核苷酸细胞中游离的脱氧
6、核苷酸(4种种)3. 能量：能量：ATP 4.酶：解旋酶、聚合酶等酶：解旋酶、聚合酶等复制的条件：复制的条件：复制遵循的基本规律复制遵循的基本规律: 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 (A-T G-C)复制的特点：复制的特点：1. 边解旋边复制；边解旋边复制； 2. 半保留复制；半保留复制；复制的意义复制的意义 通过通过DNA分子的复制，把亲代的遗传信息分子的复制，把亲代的遗传信息传给子代，从而使得前后代保持了一定的连续传给子代，从而使得前后代保持了一定的连续性性 复制的分子基础复制的分子基础 1. DNA分子具有独特的双螺旋结构分子具有独特的双螺旋结构 2. 连接两条链的碱基有互补配对能力连
7、接两条链的碱基有互补配对能力 一个一个DNA分子复制分子复制n次后，有次后，有2n个个DNA分子分子,含最含最初母链的初母链的DNA分子占总数的为分子占总数的为2/2n.1 DNA1 DNA复制过程中复制过程中分子数和单链数目分子数和单链数目的计算的计算DNADNA复制的有关计算复制的有关计算 例例1.某双链某双链DNA分子，经分子，经3次复制后，所得次复制后，所得到的第四代到的第四代DNA分子中，含有原亲代分子中，含有原亲代DNA链链的分子数是（的分子数是（ ）A.1B.2C.3 D.4B结论：不论复制结论：不论复制多少代含有母链多少代含有母链的只有两条的只有两条例例2.把培养在含轻氮（把培
8、养在含轻氮（14N）环境中的细菌，）环境中的细菌，转移到含重氮（转移到含重氮（15N）环境中培养相当于复）环境中培养相当于复制一次，然后放回原来的环境中培养相当制一次，然后放回原来的环境中培养相当于连续复制两次后，细菌于连续复制两次后，细菌DNA组成分析表组成分析表明（明（ ）A.轻氮型，重氮型轻氮型，重氮型B.轻氮型轻氮型,中间中间型型C.中间型，重氮型中间型，重氮型D.轻氮型轻氮型,轻氮型轻氮型B15N链链14N链链重氮环境重氮环境15N轻氮环境轻氮环境14N2 碱基互补配对原则及计算碱基互补配对原则及计算在在DNA双链中双链中:AT GCA=T G=CA+G=T+CA+C=T+GA+G/
9、T+C=1A+C/T+G=1规律一：不互补的两碱基之和等于总数的规律一：不互补的两碱基之和等于总数的 。规律二：在规律二：在DNA双链中的一条单链的双链中的一条单链的 的值与的值与另一条互补链的另一条互补链的 的值互为的值互为 关系关系。规律三：在在DNA双链中，一条单链的双链中，一条单链的 的的值与另一条互补链的值与另一条互补链的 的值的值 ，与整个，与整个DNA分子的分子的 的值的值 。 倒数倒数 相等相等相等相等一半一半 例例3.双链双链DNA分子的一个片段中，含有腺瞟分子的一个片段中，含有腺瞟呤呤200个，占碱基总数的个，占碱基总数的20，那么这个片段，那么这个片段中含胞嘧啶（中含胞嘧
10、啶（ ）A150个个B200个个C400个个D300个个Dn n解析解析解析解析: : : :n n （）（）（）（）双链双链双链双链DNADNADNADNA分子的一个片段中，分子的一个片段中，分子的一个片段中，分子的一个片段中，n n含有腺嘌呤含有腺嘌呤含有腺嘌呤含有腺嘌呤200 200 200 200 个，占碱基总数的个，占碱基总数的个，占碱基总数的个，占碱基总数的20202020 n n 双链双链双链双链DNADNADNADNA分子的碱基总数分子的碱基总数分子的碱基总数分子的碱基总数n n = 200/20%=1000= 200/20%=1000= 200/20%=1000= 200/2
11、0%=1000n n C=G=200 C=G=200 C=G=200 C=G=200n n A=T=(1000-200 A=T=(1000-200 A=T=(1000-200 A=T=(1000-200 2)/2=300(2)/2=300(2)/2=300(2)/2=300(个个个个) ) ) )n n（）（）（）（） 双链双链双链双链DNADNADNADNA分子的一个片段中，含分子的一个片段中，含分子的一个片段中，含分子的一个片段中，含n n有腺有腺有腺有腺 嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤200 200 200 200 个，占碱基总数的个，占碱基总数的个，占碱基总数的个，占碱基总数的20202020 n
12、n A=T=(1-20% A=T=(1-20% A=T=(1-20% A=T=(1-20% 2)/2=30%2)/2=30%2)/2=30%2)/2=30%n n A=300 A=300 A=300 A=300（个）（个）（个）（个） 例例4.在一个在一个DNA分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的和占全部碱基总数的42，若其中一条链中的胞嘧，若其中一条链中的胞嘧啶占该链碱基总数的啶占该链碱基总数的24，胸腺嘧啶占，胸腺嘧啶占30，那么，那么在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（ ）A12%、34% B.21%、24%C.
13、34%、12%D.58%、30%C解析：解析：方法一：假设（特殊值）方法一：假设（特殊值）设两条链共有碱基设两条链共有碱基200个个所以所以A+T= 20042%=84个个 所以所以G+C=116A=T=42 G=C=58一条链中一条链中 C=24 T=30 另一条链中另一条链中C=34 T=12方法二:画图例例5DNA在解旋时，下述哪一对碱基从氢键在解旋时，下述哪一对碱基从氢键连接处分开（连接处分开（ ）A.鸟瞟呤与胸腺嘧啶鸟瞟呤与胸腺嘧啶 B.鸟膘呤与尿嘧啶鸟膘呤与尿嘧啶C.鸟瞟呤与胞嘧啶鸟瞟呤与胞嘧啶 D.腺瞟呤与鸟瞟呤腺瞟呤与鸟瞟呤C 例例6.具有具有100个碱基对的个碱基对的1个个D
14、NA分子区分子区段，内含段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数（则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数（ ）A60个个 B80个个 C20个个 D180个个D 例例7.一双链一双链DNA分子，在复制解旋时，分子，在复制解旋时，一条链上的一条链上的G变成变成C，则，则DNA经经n次复制后，次复制后，发生差错的发生差错的DNA占（）占（）A. .B.C. D. A 例8.在双链DNA分子中含腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b。求证：该DNA区段中胞嘧啶的数目为: a（1/2b - 1）个。在DNA分子中A=T G=C A+T+G+C=1已知A
15、a个，占全部该区段碱基的比例为b该区段全部碱基总数为a/b个C+G所占百分比为12bC所占百分比为胞嘧啶（c）的数目为 =a =a( -1)即：胞嘧啶的数目为a( -1)个得证思考1. 1.用15N标记的一个DNA分子在含有14N的培养基中复制三次,则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占DNA单链的比例依次为( ) A 1/2、1/4 B 1/4、1/8 C 1/4、1/16 D 1/8、 1/8B2. 某DNA有2000个脱氧核苷酸,已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4,若该分子复制一次,则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是( ) A 200个 B 400个 C 300个 D 800个B
