DNA分子的結構和復制

揭開生命秘密的科學家們1928年，英國的細菌學家格里菲思（Griffith）進行了著名的肺炎雙球菌轉化實驗。加熱殺死的S型肺炎球菌可以使無害的R型肺炎球菌轉化為有害的S型肺炎球菌，為什么呢？在美國紐約洛克菲勒研究所工作的艾弗里（Avery）立刻敏感地抓住了這一問題，進行了“轉化因子”實驗，艾弗里等人的研究工作表明：DNA是遺傳物質。更有說服力的是1952年赫爾希（Hershey）和蔡斯（Chase）利用病毒為實驗材料完成的噬菌體侵染細菌的實驗，從1944年到1952年，用了8年時間，全世界科學家才一致接受了艾弗里：生命的遺傳物質是DNA。揭開生命秘密的科學家們1953年2月的一天，沃森（Watson）在倫敦的威爾金斯那里看到了弗蘭克林（Franklin）拍攝的DNA照片。在弗蘭克林（Franklin）拍攝的DNA照片的啟發(fā)下，沃森與克里克（Crick）終于確立了DNA雙螺旋結構理論，4月25日，在英國出版的國際權威雜志《自然》上，克里克和沃森把他們對DNA分子雙螺旋結構的研究成果用文章的形式公諸于世。揭開生命秘密的科學家們DNA的結構和復制復習執(zhí)教：王志國DNA結構復制1、概念2、時間3、場所4、過程5、方式6、結果7、條件8、意義基本單位結構特點計算公式DNA特性突變基因分裂染色體遺傳定律建構知識網(wǎng)絡:想一想鑒定DNA分子的結構和復制一、DNA的結構：元素基本單位化學結構結構特點1.基本單位－脫氧核苷酸A（腺嘌呤）G（鳥嘌呤）C（胞嘧啶）T（胸腺嘧啶）一、DNA分子的結構：磷酸脫氧核糖堿基AP脫氧核糖腺嘌呤脫氧核苷酸GP脫氧核糖鳥嘌呤脫氧核苷酸CP脫氧核糖胞嘧啶脫氧核苷酸TP脫氧核糖胸腺嘧啶脫氧核苷酸基本單位－脫氧核苷酸

(4種)AP脫氧核糖GP脫氧核糖CP脫氧核糖TP脫氧核糖脫氧核糖APGPCPTP脫氧核糖脫氧核糖脫氧核糖2、結構特點：1、兩條鏈反向平行的雙螺旋結構；2、外側：脫氧核糖和磷酸相連，基本骨架；內側：堿基對相連為什么A與T配對C和G配對？TACG3、堿基對靠氫鍵相連。3、堿基配對計算：A+C=T+G=A+G=T+CA＝T、C＝G；整個DNA分子中練一練：某DNA分子有兩條鏈，分別是a鏈和b鏈，1、已知a鏈上（A＋T）/（C＋G）＝ｘ，則b鏈和整個DNA分子中（A＋T）/（C＋G）分別是多少？2、已知a鏈上（A＋C）/（T＋G）＝ｘ，則b鏈和整個DNA分子中（A＋C）/（T＋G）分別是多少？答案：x、x答案：1/x、13.在一個DNA分子中，腺瞟呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的42％，若其中一條鏈中的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24％，胸腺嘧啶占30％，那么在其互補鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占（）A．12%、34% B.21%、24%C.34%、12% D.58%、30%C解析：方法一：假設（特殊值）設兩條鏈共有堿基200個所以A+T=200×42%=84個所以G+C=116A=T=42G=C=58一條鏈中C=24T=30另一條鏈中C=34T=12練一練：4、DNA的特性：1、多樣性：

堿基對的數(shù)目和排列順序不同；2、特異性：

不同的DNA有特定的堿基對排列順序3、穩(wěn)定性：外側鏈排列穩(wěn)定不變;內側鏈堿基對氫鍵相連資料問題：為何說為99.9999%的精確度呢？“沒有任何一項法庭證據(jù)鑒別技術像DNA鑒定一樣，能夠以99.9999%的精度鎖定或排除犯罪嫌疑人。在全國司法系統(tǒng)推廣DNA證據(jù)鑒定技術，建立全國聯(lián)網(wǎng)的犯罪現(xiàn)場DNA證據(jù)數(shù)據(jù)庫以及重點監(jiān)控人群DNA數(shù)據(jù)庫，對于大幅提高破案率、縮短結案時間，震懾強奸、殺人等惡性犯罪分子，維護社會安定具有重要意義。”中科院北京基因組研究所司法物證鑒定中心主任鄧亞軍博士說。DNA證據(jù)1980年6月17日,著名科學家、中國科學院副院長彭加木，作為首位全面考察羅布泊的中國科學家,因為獨身找水源而失蹤。為了尋找他,中國人民解放軍緊急動員,空軍派出了飛機;陸軍派出了地面部隊，搜索，但還是沒有找到,由此產生了種種猜測,留下種種謎團。時隔26年的2006年4月中旬，新疆羅布泊發(fā)現(xiàn)一具干尸疑似彭加木遺體的消息傳遍了全國。問題：如何確定干尸是否是彭加木呢？資料中科院北京基因組研究所北京華大方瑞司法物證鑒定中心主任鄧亞軍博士向記者透露了DNA鑒定的最新進展:我們已完成對干尸的所有大體檢驗和股骨的各項指標檢測，包括DNA檢測。所有檢測結果都無法排除他是彭加木的可能性。整個DNA鑒定工作只差關鍵一步。要判斷是不是彭加木，就差其直系親屬的一滴血了。問題：為什么只要取彭加木的直系親屬一滴？資料

康貝格實驗實驗：從大腸桿菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四種豐富的脫氧核苷酸和適量的Mg2+的人工合成體系中，經保溫孵育后測定DNA含量，發(fā)現(xiàn)并沒有DNA生長；當加入了少量DNA做引子和ATP作為能源物質，再經保溫孵育后，測定DNA含量，發(fā)現(xiàn)DNA含量增加了。且發(fā)現(xiàn)增加DNA的（A＋T）：（C＋G）的比值與所加入的單鏈DNA引子相同。①事先放入四種脫氧核苷酸起何作用？②加入DNA聚合酶起何作用？③加入ATP的作用是什么？④為什么要加入DNA作引子？(催化)(能量)(模板)(原料)二、DNA復制1、對照組：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA；2、實驗組：在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N－DNA（親代）3、將親代大腸桿菌轉移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（I和Ⅱ），用某種離心方法分離得到的結果如下圖所示。請分析：梅賽爾一斯特爾實驗15N鏈14N鏈重氮環(huán)境輕氮環(huán)境親代第1代第2代復制過程1．DNA分子復制發(fā)生在什么時間?2．DNA分子復制的過程是怎樣進行的?3．DNA分子復制過程需要哪些條件?4.DNA分子復制過程有何特點?5．DNA分子復制的結果是?6．DNA分子復制有何生物學意義?7.DNA分子復制是主要在細胞的何處進行的?二、DNA的復制：三、DNA變異（基因突變）---復制出錯4N2NDNA含量1、增添或缺失2、替換四、DNA診斷小皓出生23個月就出現(xiàn)皮疹、便血等病狀，在各地醫(yī)院治療后都沒有明顯好轉。昆明兒童醫(yī)院給小皓做過免疫功能檢查后，懷疑他患上了罕見疾病——原發(fā)性免疫缺陷病，醫(yī)生告訴他們：“孩子活不過三歲，這種病頂多也就能活到十歲?！贝撕螅患胰司鸵恢鄙钤陉幱爸?。問題：DNA探針如何制備？做探針的DNA可來自哪里？異?；蜃魈结?/p>

正常人患者

DNADNA點雜交正?；蜃魈结樥Ｈ嘶颊?/p>

DNADNA點雜交1、制作基因探針2、將待測基因加熱成單鏈3、兩者混合雜交4、通過熒光觀察孩子的DNA被兒童醫(yī)院的楊錫強教授送往香港大學醫(yī)學院的劉宇隆教授處。經香港大學香港大學瑪麗醫(yī)院作DNA序列分析，證實了小皓的WAS蛋白(WASP)基因的1388位核苷酸由G突變?yōu)門，使編碼谷氨酸(WASP的第452位氨基酸)的密碼GAG突變?yōu)榻K止密碼TAG，原本由502個氨基酸組成的WAS蛋白突變?yōu)橹挥?51個氨基酸的無功能的WAS蛋白，導致患兒血小板減少，淋巴細胞形態(tài)和功能異常。最后的診斷結果為：Wiskott-Aldrich綜合征(簡稱WAS，即伴血小板減少、濕疹的免疫缺陷病)，他們的希望破滅了。DNA結構復制1、概念2、時間3、場所4、過程5、方式6、結果7、條件8、意義基本單位結構特點計算公式DNA特性突變基因分裂染色體遺傳定律建構知識網(wǎng)絡鑒定模板DNA解旋加熱至94℃DNA單鏈降溫至55℃引物DNA單鏈與模板通過堿基互補配對結合復制降溫至55℃游離脫氧核2個完整的苷酸連接到雙鏈DNADNA單鏈上分子資料顯示，近10年來，PCR技術(DNA聚合酶鏈反應技術)成為分子生物實驗的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復制的特性，在試管中進行DNA的人工復制(如圖20—1),在很短的時間內，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，使分子生物實驗所需的遺傳物質不再受限于活的生物體。請據(jù)圖回答：(1)加熱至94℃的目的是使DNA樣品的

鍵斷裂，這一過程在生物體細胞內是通過

的作用來完成的。通過生化分析得出新合成的DNA分子中，A=T、G=C這個事實說明DNA分子的合成遵循

。(2)新合成的DNA分子與模板DNA完全相同的原因是

、

。模板DNA解旋加熱至94℃DNA單鏈降溫至55℃引物DNA單鏈與模板通過堿基互補配對結合復制降溫至55℃游離脫氧核2個完整的苷酸連接到雙鏈DNADNA單鏈上分子氫鍵解旋酶堿基配對原則雙螺旋結構嚴格的堿基配對

(3)通過PCR技術使DNA分子大量復制時，若將一個用15N標記的模板DNA分子(第一代)放入試管中，以14N標記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復制到第五代時，含15標記的DNA分子單鏈數(shù)占全部DNA總單鏈數(shù)的比例為

。(4)PCR技術不僅為遺傳病的診