第二講-DNA的結(jié)構(gòu)和DNA復(fù)制

二、DNA分子的結(jié)構(gòu)1953年沃森和克里克發(fā)表論文《核酸的分子結(jié)構(gòu)模型－脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》哪些科學(xué)家為沃森和克里克提供了支持？1、威爾金斯和富蘭克林提供了DNA衍射圖譜，表明DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。2、查哥夫發(fā)現(xiàn)A與T的量相等，C月G的量相等。高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！復(fù)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航:1.識記DNA分子的基本組成單位及其化學(xué)組成2.理解DNA分子結(jié)構(gòu)及特點3.掌握堿基互補配對原則并熟練計算高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！ＤＮＡ和ＲＮＡ的比較ＤＮＡＲＮＡ全稱主要存在位置元素組成基本單位堿基五碳糖結(jié)構(gòu)功能脫氧核糖核酸核糖核酸脫氧核糖核糖Ａ、Ｇ、Ｃ、ＴＡ、Ｇ、Ｃ、Ｕ脫氧核苷酸（4種)核糖核苷酸(4種）細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)單鏈主要的遺傳物質(zhì)少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)C、H、O、N、PC、H、O、N、P核酸的結(jié)構(gòu)和功能回顧：有的RNA具有催化功能高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！1.脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)和種類：脫氧核苷酸（4種）磷酸含氮堿基（4種）脫氧核糖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)2.核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)和種類：核糖核苷酸（4種）磷酸含氮堿基（4種）核糖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)核糖初步水解產(chǎn)物徹底水解產(chǎn)物高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！DNA的平面結(jié)構(gòu)ATGCATGC123451234512345磷酸二酯鍵DNA的立體結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一、DNA的結(jié)構(gòu)2個氫鍵3個氫鍵5個碳位高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！AAATTTGGGGCCCATC（1）.DNA的結(jié)構(gòu)特點：③.兩條鏈上的堿基通過氫鍵形成堿基對排列在內(nèi)側(cè)，堿基對多種多樣的排列順序。②.磷酸、脫氧核糖交替連接外側(cè)——構(gòu)成基本骨架①.由兩條鏈按反向平行方式盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)；堿基對的組成有特定的規(guī)律：即A一定與T配對，G一定同C配對的堿基互補配對原則。（A=T、G三C）高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！ATGCATGC1234512345123453’5’磷酸二酯鍵5’5’3’3’？？2個氫鍵3個氫鍵？（1）配對的堿基，A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。C—G比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，分解耗能就越多。

(2)脫氧核苷酸聚合形成長鏈的過程中產(chǎn)生水，即脫氧核苷酸→DNA＋H2O；（脫水縮合）

(3)DNA分子結(jié)構(gòu)可簡記為5種元素，4種堿基(脫氧核苷酸)，3種小分子，2條長鏈，1個雙螺旋；

(4)每個DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)有2個；

(5)○?之間的數(shù)量關(guān)系1∶1∶1；1:1:1:1？例如：脫氧核苷酸的相對分子質(zhì)量為a，由m個脫氧核苷酸構(gòu)成的DNA分子的分子量為：am-18(m-2)例如：脫氧核苷酸的相對分子質(zhì)量為a，由m個脫氧核苷酸構(gòu)成的環(huán)狀DNA分子的分子量為：am-18m考點在強化高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！(6)○和之間的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵，用限制性內(nèi)切酶、DNA水解酶可切斷，用DNA連接酶、DNA聚合酶可連接；(7)?—?之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂；形成不需酶。(8)每個脫氧核糖連接著2個磷酸，每個磷酸連接著2個脫氧核糖；連接一條鏈中2個堿基的結(jié)構(gòu)是脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖(9)若堿基對為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n之間，若已知A有m個，則氫鍵數(shù)為？ATGCATGC1234512345123453’5’磷酸二酯鍵5’5’3’3’？？2個氫鍵3個氫鍵？A=T=m;C=G=n-m;氫鍵數(shù)=3（n-m）+2m=3n-m高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家?。?）.DNA的特性：1.穩(wěn)定性：兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的，A與T、G與C之間的氫鍵維持了DNA分子的穩(wěn)定性，并且GC對越多DNA分子越穩(wěn)定。2.多樣性：長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。DNA的多樣性決定了蛋白質(zhì)的多樣性、生物的多樣性。（4n，n表示堿基對數(shù)）3.特異性：DNA分子的特異性就體現(xiàn)在每一種DNA都有特定的堿基（對）排列順序，代表了特定的遺傳信息。不同的生物，堿基對的數(shù)目可能不同，堿基對的排列順序肯定不同。高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！堿基比例的應(yīng)用及計算（一）.由堿基種類及比例判斷核酸的種類（1）若有U無T,則為RNA。（2）若有T無U,則為DNA。雙鏈DNA中A=T、G=C，單鏈DNA中A≠T、G≠C，也可能A=T、G=C。（3）在DNA中分子中，堿基數(shù)=脫氧核糖數(shù)=含氮堿基數(shù)=脫氧核苷酸數(shù)例.某生物核酸的堿基組成是嘌呤堿基占58％，嘧啶堿基占42％，此生物不可能是()A.噬菌體B.煙草花葉病毒C.細(xì)菌D.酵母菌A高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！A=TG=C任何兩個不互補堿基之和占堿基總數(shù)的1/2配對堿基占總數(shù)的比例反映物種的特異性規(guī)律一：（二）.堿基互補配對原則及其推論A+C=A+G=T+C=T+G=1/2總高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！規(guī)律二：雙鏈DNA分子上A+T（或G+C）占總數(shù)的m，

任何一條鏈上A+T（或G+C）占該鏈堿基數(shù)的

轉(zhuǎn)錄出的mRNA上的A+U（或G+C）占其堿基數(shù)的雙鏈DNA分子上A+T/G+C=n

任何一條鏈上A+T/G+C=

轉(zhuǎn)錄出的mRNA上的A+U/G+C=mmnna鏈堿基數(shù)＝b鏈堿基數(shù)＝r鏈堿基數(shù)＝1/2DNA分子總堿基數(shù)A1+T1＝A2+T2＝Ar+UrG1+C1＝G2+C2＝Gr+Cr(A1+T1)%L1＝(A2+T2)%L2＝(A+T)%雙鏈DNA

＝(Ar+Ur)%mRNA(G1+C1)%

L1

＝(G2+C2)%

L2

＝(G+C)%雙鏈DNA＝(Gr+Cr)%mRNA總結(jié)2條鏈中“互補堿基相加”之比相等高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！規(guī)律三：A1+G1/T1+C1=K則A2+G2/T2+C2=1/K；整個DNA分子中A+G/T+C=

。改成A+C/T+G一樣。即：2條鏈中不互補堿基比互為倒數(shù)。1高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！【練習(xí)】

在含有四種堿基的DNA區(qū)段中，有腺嘌呤a

個，占該區(qū)段全部堿基的比例為b，則

A.b≤0.5

B.b≥0.5

C.胞嘧啶為a(1/2b-1)個

D.胞嘧啶為b(1/2a-1)個

【解析】設(shè)胞嘧啶的數(shù)目為x,根據(jù)堿基互補配對原則，雙鏈中A＝T，C＝G；則A＝T=a，G=C=x；而A/（A+T+C+G）＝b，所以a/2a+2x=b,解得:胞嘧啶為a(1/2b-1)A+T+C+G＝a/b,A=T=a,因為A+T+C+G最少=2a,(前提：C+G=0).與題干中告知含4種堿基不符，所以b不可能=0.5，排除AB。應(yīng)該小于0.5。高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！二、DNA分子的復(fù)制理解DNA分子的復(fù)制過程及意義高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家?。航庑复呋庑０澹ㄔ贒NA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進(jìn)行）復(fù)制：以母鏈為模板進(jìn)行堿基互補配對母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）：組成復(fù)制后的DNA邊解旋邊復(fù)制DNA分子的復(fù)制過程半保留復(fù)制高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！二、DNA分子的復(fù)制定義場所時間條件模板原料酶能量過程特點原則模板去向產(chǎn)物意義主要在細(xì)胞核有絲分裂的間期、無絲分裂之前

減數(shù)第一次分裂的間期使遺傳信息從親代傳給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性以親代DNA為模板合成子代DNA的過程親代DNA雙鏈四種游離脫氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶等ATP供能解旋—配對—復(fù)螺旋邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制分別進(jìn)入兩個DNA分子中子代DNA分子與親代一模一樣堿基互補配對保證機制：1.規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)能為復(fù)制提供精確的模板，2.堿基互補配對原則能保證復(fù)制準(zhǔn)確無誤進(jìn)行高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！

最早提出的DNA復(fù)制模型有三種對DNA分子復(fù)制的推測1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的3、彌散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的；復(fù)制一次復(fù)制一次沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制假說：半保留復(fù)制復(fù)制一次親代DNA子代DNA高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家?、僮右淮谧佣H代①DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)2、要用實驗來驗證這一結(jié)論，我們需要對親代和子代DNA進(jìn)行區(qū)分。DNA是肉眼看不到的，結(jié)合第一節(jié)的知識，采用什么方法能分辨DNA呢？，思考與討論:1、按照半保留復(fù)制的原理:右邊的親代DNA復(fù)制一次和復(fù)制二次后,其子代DNA的組成是怎么樣的？（用紅色表示新形成的鏈）同位素標(biāo)記法高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！半保留復(fù)制15N15N__DNA重15N14N__DNA中15N14N__DNA14N14N__

DNA

輕高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！1.復(fù)制遵循原則：

堿基互補配對原則2.復(fù)制方式：3.復(fù)制的特點：半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制.DNA復(fù)制的有關(guān)計算高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！親代DNA分子復(fù)制1次復(fù)制2次復(fù)制3次2=214=228=23復(fù)制n次子代DNA分子數(shù)=2n子代DNA分子脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！

規(guī)律一:1個DNA分子復(fù)制n次，后代就有2n個DNA分子，2n+1條脫氧核苷酸鏈。而保留原來親代DNA分子母鏈的子代DNA分子永遠(yuǎn)是2個,占2/2n

；原來的2條母鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例為2/2n+1（即1/2n）。

規(guī)律二:1個DNA分子中某種脫氧核苷酸的數(shù)目為a，復(fù)制n次，需要從周圍環(huán)境中吸收游離的脫氧核苷酸數(shù)為a×

(2n－1).第n次復(fù)制需要從周圍環(huán)境中吸收a×

2n-1個游離脫氧核苷酸。高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！例1.已知某一條全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子（0代），轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n代，其結(jié)果如下：分子總數(shù)________

只含15N的分子___________

含15N14N的分子__________

只含14N的分子___________

脫氧核苷酸鏈總數(shù)________

含15N的鏈為_____________

含14N的鏈為_____________2n022n-22n+122n+1-21/2n-11/2n如果親代DNA經(jīng)過標(biāo)記，

其中被標(biāo)記的DNA分子數(shù)占總數(shù)的

其中被標(biāo)記的核苷酸鏈數(shù)占總數(shù)的高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！【例2】一個DNA分子經(jīng)過3次復(fù)制后,

保留有原來母鏈的子代DNA分子占全部

子代DNA分子的比例為（）;原來的

母鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例為()。

A.1/2B.1/4C.1/8D.1/16BC高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！【例3】已知某DNA分子中含腺嘌呤200個，占全部DNA總數(shù)的20%，該DNA連續(xù)復(fù)制4次，環(huán)境中消耗胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為()A.1600個B.3200個

C.4500個D.4800個C【解析】(1)求出該DNA分子中共含有多少個脫氧核糖核苷酸：200/20%=1000(個)(2)求出該DNA分子中含有多少個胞嘧啶脫氧核糖核苷酸：A+C=1/2總=1/2×1000=500(個)，C=300(3)求出復(fù)制4次需要多少個胞嘧啶脫氧核苷酸：X=a×（2n－1）=300×(24-1)=4500(個)高考資源網(wǎng)，您身邊的高考專家！脫氧核苷酸基因DNA染色體▲基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息；每個基因中有很多脫氧核苷酸.▲脫氧核苷酸是DNA和基因的基