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1、基本单位DNA结构碱基互补配对原则构建过程1、19世纪世纪50年代科学界认识到年代科学界认识到DNA 的化学组成。的化学组成。一）、DNA双螺旋结构的构建(1)DNA的基本组成元素有哪些？C、 H、 O、 N、 P(2)DNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸含氮碱基：A、T、G、C一、DNA分子的结构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推测出DNA呈双螺旋结构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
2、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脱氧核糖含氮碱基磷酸A G C TDNA的基本单位腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶1、DNA的化学组成二）、DNA分子的结构ATGC磷酸二酯键AGCT氢键ATGC DNA分子是如何维系它的结构稳定性？ 碱基对之间的氢键维系两条链的偶联； 碱基对之间的相互作用力3、DNA的双螺旋结构(空间结构)构成方式位置双螺旋外侧双螺旋内侧碱基对主链(骨架)1）脱氧核糖与磷酸交替连接；2）两条主链呈反向平行；3）盘绕成规则的双螺旋。1）主链上对应碱基以氢键连结成对；2）碱基互补配对（A T，G C）4、D
3、NA多样性和特异性1）多样性 碱基对数量、排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。2）特异性 每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序。 (AT)(GC)因生物种类不同而不同，构成了每一个DNA分子的特异性。3) 稳定性 DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对以氢键连接的方式不变。5DNA分子中的有关数量关系分子中的有关数量关系(1)DNA分子中，脱氧核苷酸数分子中，脱氧核苷酸数 脱氧核糖数脱氧核糖数 磷酸数磷酸数 含含 氮碱基数氮碱基数1 1 1 1。(2)配对的碱基，配对的碱基，A与与T之间形成之间形成2个氢键，个氢键
4、，G与与C之间形成之间形成3个个 氢键，氢键，CG对占比例越大，对占比例越大，DNA结构越稳定。结构越稳定。(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此 DNA分子中含有分子中含有2个游离的磷酸基。个游离的磷酸基。设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。则在DNA双链中： A = T ， G = C可引申为：嘌呤碱基等于嘧啶碱基等于总碱基数的一嘌呤碱基等于嘧啶碱基等于总碱基数的一半。半。 A +G=T+C 即A+G/T+C=1A 1T 2T 1A2G 1C
5、 2C 1G 2DNA双链A1 +T1（A+T）12=A2 +T2（G+C）12G1 +C1G2 +C2=A+TG+CA1+T1G1+C1A2 +T2G 2 +C2=例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%23%=27%互补的两个碱基之和在单、双链中所占互补的两个碱基之和在单、双链中所占的比例相等。的比例相等。A+TA+T+G+CA1 +T1 +G1 +C1A1 +T1=A2 +T2 +G2 +C2A2 +T2=A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA双链 一条链中的两个不互补碱基之和的比值与另一条一条链中的两个不
6、互补碱基之和的比值与另一条链中的这一比值互为倒数。链中的这一比值互为倒数。A1+G1T1 +C1 = aT2 +C2A2 +G2 = 1/aA 1+C1T 1 +G1T2 +G2A2 +C2= 例题2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？2.5 1 ; A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA双链 例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。24%AT=54% G+C=46% 基础知识简答1、沃森和克里克于 年提出了著名
7、的 模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。2、DNA又称 ，组成它的基本单位是 （由一分子 、一分子 、一分子 组成）。组成DNA的碱基共有 种（符号表示为 ），脱氧核苷共有 种（名称是 、 、 、 ）。1953 DNA双螺旋各种功能脱氧核糖核酸脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖含氮碱基4A T G C4胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸3、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出110的名称。PPPPACTG123456789101 23 45 67 89 10胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片
8、段4、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_5、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_6、 DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _ 20% 60个29%7.已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m 时,求:(1)在另一互补链中这一比例是多少? 1/m(2) 这个比例关系在整个分子中又是多少?1(3)在另一互补链中这一比例是多少?n(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?n当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n 时,求:典型典型. .某生物细胞DNA分子的碱基中，腺
9、嘌呤的分子数占22，那么，胞嘧啶的分子数占： A.11 B.22 C.28 D.44典型典型.分析一个DNA分子时,发现30的脱氧核苷酸含腺嘌呤,由此可知,该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的 A.20 B.30 C.40 D.70典型典型某双链DNA中，G占碱基总数的38，其中一条链中的T占碱基总数的5，那么另一条链中的T占碱基总数的 A.5 B.7 C.24 D.38典型典型. .在一个DNA分子中，A与T之和占全部碱基总数的42，若其中一条链中的C占该链碱基总数的24，T占30，那么在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占 A12%、34% B.21%、24% C. 34%、
10、12% D.58%、30%CCCB经典、经典、右面右面为核苷酸链结构图，有关叙述不正为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是确的是 ()A能构成一个完整核苷酸的是图中的能构成一个完整核苷酸的是图中的a和和bB各核苷酸之间是通过化学键各核苷酸之间是通过化学键连接起来的连接起来的CDNA连接酶可连接断裂的化学键连接酶可连接断裂的化学键D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上 看，缺少的碱基是看，缺少的碱基是T.答案答案A化学组成单位双螺旋结构基本单位脱氧核苷酸种类四种主要特点碱基互补配对原则DNA分子的多样性、特异性和稳定性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。外侧由脱
11、氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同A A C C G GA TT T G G C C T ADNADNA的的结结构构DNA双螺旋结构的构建细胞减数分裂和受精作用使生物的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性，为什么?DNA分子是怎样进行复制的呢? 沃森和克里克推测是半保留复制模型2、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。一）、对DNA复制的推测复制一次复制一次1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？只能用实验来证明。
12、实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的二）、DNA半保留复制的实验证据重带(下部)15N/ 15N中带(中间)15N/ 14N轻带(上部)14N/ 14N中带(中间)15N/ 14N一个DNA分子复制几代后的情况如何？因因DNA复制采用半保留的方式，复制采用半保留的方式，所以一个所以一个DNA分子经几代复制后的分子经几代复制后的所有所有DNA中，只有两个中，只有两个DNA分子含分子含有原有原DNA链。但所有链。但所有DNA与原与原DNA所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）完全相同。（变异除外）完全相同。（变异除外） 拓展延伸世代世代分子分子总数总数DNADNA
13、分子在离心管中位分子在离心管中位置置不同不同DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子之比分子之比只含只含1515N N分子分子杂种分子杂种分子只含只含1414N N分子分子0 01 12 23 3n n拓展延伸根据上面实验过程,完成下列表格全在下部12482n全在中部中+ 上中+ 上2/2n中+(1- 2/ 2n)上112/ 2n（1- 2/2n）三）数量关系一一个个DNA连续复制连续复制n次后次后，子代子代DNA分子数分子数=2n脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数=2n+1母链数母链数=新合成子链新合成子链数数=22n+1 2 ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGA
14、TATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第二次复制连续第n次复制（1 1）DNADNA分子数分子数（2）脱氧核苷酸链数）脱氧核苷酸链数(3)消耗的脱氧核苷酸数：消耗的脱氧核苷酸数： 若一个亲代若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个，个，经过经过n次次复制需要消耗该脱氧核苷酸为复制需要消耗该脱氧核苷酸为m(2n1)个。个。 复制复制第第n次次所需该脱氧核苷酸数为所需该脱氧核苷酸数为m2n1。（4）细胞中被标记染色体计算）细胞中被标记染色体计算 练习练习. .在DNA分子的一个片段中，有腺嘌呤10个，占碱基总数的20%，则此片段水解后断开的氢键
15、有条 A.20； B.30； C.65； D.不一定练习练习. .一双链DNA分子，在复制解旋时，一条链上的G变成C，则DNA经n次复制后，发生差错的DNA占 A./ B./n C./n D./n+练习练习. .某DNA分子含A腺嘌呤200个，该DNA复制数次后,消耗了周围环境中3000个含A腺嘌呤的脱氧核苷酸,则该DNA分子已经复制了多少次 A.3次 B. 4次 C. 5次 D.6次CAB练习练习. .将含有两对同源染色体，其DNA分子都已用32P标记的精原细胞，放在只含31P的原料中进行减数分裂。则该细胞所产生的四个精子中，含32P和31P标记的精子所占的比例分别是 A、50、50 B、5
16、0、100 C、100、50 D、100、100练习练习. .某个DNA片段由500对碱基组成，AT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 D1320CD练习练习(2012潍坊质检潍坊质检)关于下图所示关于下图所示DNA分子的叙述，正分子的叙述，正确确 的是的是 ()A限制酶作用于限制酶作用于部位，部位，DNA连接酶作用于连接酶作用于部位部位B该该DNA的特异性表现在碱基种类和的特异性表现在碱基种类和(AT)/(GC)的的比比 例例上上C若该若该DNA分子中分子中A为为p个，占全部碱基的个，占全部碱基的n/m(m2n)，则，
17、则G的个数为的个数为(pm/2n)pD把该把该DNA分子放在含分子放在含15N的培养液中复制两代，的培养液中复制两代，子代子代 中中含含15N的的DNA分子占分子占3/4答案：答案：C 三）、DNA复制的过程1DNA分子复制的概念是什么?2.DNA分子复制过程怎么进行?3.DNA分子复制过程需要哪些条件?4.DNA分子复制过程有何特点?5.DNA分子复制有何生物学意义?思考如下问题：1、什么是DNA分子的复制？指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。则1DNA2DNA。 由1DNA2DNA呢？ 2、DNA分子复制发生在什么时间? 有丝分裂间期 减数第一次分裂的间期 二分裂、无丝分裂之前 2
18、2、场所、场所3、复制场所?真核细胞：真核细胞：细胞核（主要）、细胞核（主要）、线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体原核细胞：原核细胞：拟核、质粒拟核、质粒病毒：病毒：宿主细胞内宿主细胞内4、DNA复制过程解旋复制延伸 在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，双螺旋的两条链解开的过程。 目的：就是为复制提供准确的模板，解开的两条单链叫母链。什么叫解旋？解旋的目的是什么？什么叫“子链”?复制一次能形成几条链？ 以母链模板，以周围环境中游的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链，复制一次形成子链一条。有人认为DNA复
19、制就像洗相片一样，有一张底片就可以洗出许多相片来。这种说法对不对，为什么？1DNA2DNA单链（母）2母2子（母十子）（母十子）2DNA 与洗相片不同，因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的新的DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。5.DNA分子复制的特点:边解旋边复制 半保留复制 多起点复制6、DNA分子复制时需何条件？ 模板：亲代DNA的两条母链； 原料：4种脱氧核苷酸： 能量：ATP; 酶 ：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。 7.DNA准确复制的原因?DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。8、DNA分子的复制实质(意义
20、)？ DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。9、影响、影响DNA复制的外界条件复制的外界条件规律总结：核酸的判断方法(3)DNA和和RNA合成的判断：合成的判断： 用放射性同位素标记用放射性同位素标记T或或U可判断可判断DNA和和RNA的合成。若的合成。若 大量消耗大量消耗T，可推断正发生，可推断正发生DNA的合成的合成；若；若大量利用大量利用U， 可推断正进行可推断正进行RNA合成。合成。或者或者RNA或者既有或者既有DNA又有又有RNA用用15N标记含有标记含有100个碱基对的个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶分子
21、，其中有胞嘧啶 60个，该个，该DNA分子在分子在14N的培养基中连续复制四次。其结的培养基中连续复制四次。其结 果不可能是果不可能是 () A.含有含有15N的的DNA分子占分子占1/8 B含有含有14N的的DNA分子占分子占7/8 C消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个个 D产生了产生了16个个DNA分子分子 答案：答案：B三、基因是有遗传效应的三、基因是有遗传效应的DNADNA片段片段资料资料1 1 大肠杆菌细胞的拟核有大肠杆菌细胞的拟核有1 1个个DNADNA分子，长度约为分子，长度约为4 4 700 000700 000个碱基对，在个碱基对，在DNADNA分子
22、上分布着大约分子上分布着大约4 4 400400个基因，每个基因的平均长度约为个基因，每个基因的平均长度约为1 0001 000个碱基个碱基对。对。带有纤毛的大肠杆菌一）、证明基因与DNA关系的实例大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。说明基因是一段DNA。资料资料2 2 生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的这是因为海蛰的DNADNA分子上有一段长度为分子上有一段长度为5 1705 170个个碱基对的片段碱基对的片段-绿色荧光蛋白基因。转基因实验绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因表明，转入了海蛰的
23、绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。说明基因是特定的DNA片段，可拼接到其他生物的DNA上去，有遗传效应,可独立起作用 基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，所以基因是遗传物质的结构单位。资料资料3 3 人类基因组计划测定的是人类基因组计划测定的是2424条染色体（条染色体（2222条染色条染色体体+X+Y+X+Y）上的）上的DNADNA的碱基序列。其中，每条染的碱基序列。其中，每条染色体上有一个色体上有一个DNADNA分子。这分子。这2424个个DNADNA分子大约有分
24、子大约有31.631.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过基总数的比例不超过2%2%。并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-基因基因非基因片段资料资料4 4 不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定的。近不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的来的科学研究发现，小鼠体内的HMGICHMGIC基因与肥胖基因与肥胖直接相关。具有
25、直接相关。具有HMGICHMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGICHMGIC基因缺基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。陷的实验鼠体重仍然保持正常。 没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状(功能单位)。结论：基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位.综合上述资料，请你给基因下个定义？遗传效应：指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。二）:D
26、NA片段如何蕴藏遗传信息? 4种碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息.假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那么这种排列有多少种可能？417种。大约为172亿种。 基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息，而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状的基因之间的差别。归根到底，生物性状的遗传就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和表达信息的。基因和遗传信息的关系？小结：小结：染色体染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系、基因和脱氧核苷酸的关系练习练习基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，下列哪项不是片段，下列哪项不是“遗传遗传效应效应”的含义的含义 () A能控制一种生物性状的表现能控制一种生物性状的表现 B能控制一种蛋白质的合成能控制一种蛋白质的合成 C能决定一种氨基酸的位置能决定一种氨基酸的位置 D能转录成一种能转录成一种mRNA 答案：答案：C