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1、专题三：基因的本质 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望DNA的组成元素的组成元素脱氧核苷酸脱氧核苷酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构一、一、DNADNA的结构的结构DNA的基本单位的基本单位DNA的多样性的多样性DNA的特异性的特异性碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化特定的碱基排列顺序特定的碱基排列顺序DNA的空间结构的空间结构C、H、O、N、PD DN NA A的的结结构构1 1脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C T1 1、基
2、本单位脱氧核苷酸、基本单位脱氧核苷酸AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类脱氧核糖核苷酸的连脱氧核糖核苷酸的连接接连连 接接 ATGCATGC DNADNA分子是由两条链组成，分子是由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。旋成双螺旋结构。 DNADNA分子中的脱氧核糖和分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在构成基本骨架；碱基排列在内侧。内侧。 DNA DNA分子两条链上的碱基分子两条
3、链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定规律：即且碱基配对有一定规律：即A A一定与一定与T T配对，配对，C C一定与一定与G G配对配对2、DNA分子的结构3 3、DNADNA分子的特性分子的特性多样性多样性:碱基对排序的千变万化碱基对排序的千变万化, ,构成了构成了DNADNA分分子子的多样性的多样性. . 是生物多样性的原因是生物多样性的原因特异性特异性:碱基对的特定排序碱基对的特定排序, ,又构成了又构成了DNADNA分子分子的特异性的特异性. . 区分物种的一个标准区分物种的一个标准稳定性稳定性:独特的双螺旋结构独特的双螺旋结构, ,使使DNADN
4、A分子分子具有相具有相对的稳定性对的稳定性. . 决定物种的相对稳定决定物种的相对稳定4 4、结构决定功能结构决定功能 碱基对的排列顺序代表了遗传信息，因碱基对的排列顺序代表了遗传信息，因而而DNADNA分子分子能储存大量的遗传信息。作为能储存大量的遗传信息。作为遗传物质，不仅能储存大量的遗传信息，遗传物质，不仅能储存大量的遗传信息，而且还能传递和表达遗传信息，遗传信而且还能传递和表达遗传信息，遗传信息的传递正是通过息的传递正是通过DNADNA分子分子的复制来完成的复制来完成的，因此，下面我们来复习的，因此，下面我们来复习DNADNA分子分子的复的复制制最早提出的最早提出的DNADNA复制模型
5、有三种复制模型有三种: :（一一）、对、对DNADNA复制的推测复制的推测1 1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；2 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；3 3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次沃森和克里克推测是半保留复制模型沃森和克里克推测是半保留复制模型实验结论：实验结论：DNADNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是以半保留的方
6、式进行的（二二）、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据重带重带(下部下部)1515N/ N/ 15N中带中带(中间中间)1515N/ N/ 14N轻带轻带(上部上部)1414N/ N/ 14N中带中带(中间中间)1515N/ N/ 14N中21轻21中轻414314N/14N15N/14N15N/15N世代世代 0 1 2 30 1 2 3轻轻中中重重1/2n-1中带，中带，1- 1/2n-1轻带轻带 因此，一个带标记的因此，一个带标记的DNADNA分子无论复制多少分子无论复制多少次次, ,其子代其子代DNADNA中仅存在中仅存在 个被标记的个被标记的DNADNA分子。分子。一
7、个一个DNA复制复制n次后，得到次后，得到 个子代个子代DNA。2 22 2n n酶：酶：能量：能量：模板：模板：原料：原料： DNA聚合酶、聚合酶、DNA解旋酶等解旋酶等 亲代亲代DNA分子的分子的2条单链条单链 4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸 ATP条件条件过程过程1.1.解旋解旋2.2.配对配对3.3.合成新链：两条子链分别与对应的模板链绕合成新链：两条子链分别与对应的模板链绕成螺旋型，构成两个新的成螺旋型，构成两个新的DNADNA分子。分子。（三）（三）DNA复制的过程复制的过程AAATTTGGGGCCCATCAGCTCGT游离的游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸AAATTTGGGGC
8、CCATCCAGTCGT在解旋酶的催化在解旋酶的催化下氢键已被打开下氢键已被打开DNADNA分子利用细胞提供的分子利用细胞提供的，在，在的作用的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程叫下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程叫解旋解旋。AAATTTGGGGCCCATCCAGTCGT亲代亲代DNA的的一条链作为模板一条链作为模板AAATTTGGGGCCCATCCTAGTCG还未解旋还未解旋刚解旋刚解旋所以所以DNADNA复制特点之一是复制特点之一是: :边解旋边复制边解旋边复制在在DNA聚合酶的作用聚合酶的作用下按照下按照碱基互补配对碱基互补配对原则原则，将脱氧核苷酸，将脱氧核苷酸结合到母链上
9、结合到母链上已在复制已在复制AAATTTGGGGCCCATC原亲代原亲代DNADNA的单链的单链以亲代以亲代DNADNA的一条单链为模板进行复制的一条单链为模板进行复制TTTGGCTCAAATTTGGGGCCCATCAAAGGCCA原亲代原亲代DNA的一条链的一条链形成两条子代形成两条子代DNATTTGGCTCAAATTTGGGGCCCATCAAAGGCCA新合成的新合成的另一条链另一条链所以所以DNADNA复制特点之二是复制特点之二是: :进行半保留复制 DNA DNA复制后产生的每个子代复制后产生的每个子代DNADNA分子中，都有一分子中，都有一条单链是原条单链是原DNADNA保留下来的，
10、而另一条单链是新合保留下来的，而另一条单链是新合成的成的半保留复制。半保留复制。（四）（四）. 复制的意义复制的意义A、准确复制、准确复制稳定稳定遗传遗传B、差错复制、差错复制变异（拓展题）变异（拓展题）将遗传信息从亲代传给子代，保持了将遗传信息从亲代传给子代，保持了，使种族得以延续。，使种族得以延续。 而半而半保留复制保证了保留复制保证了。1.DNA具有独特的_结构，能为复制提供模板；2._原则能使复制准确无误。DNA复制复制 时间时间场所场所条件条件原则原则特点特点 结果结果意义意义有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期主要在细胞核主要在细胞核模板、酶
11、、原料、能量等基本条件模板、酶、原料、能量等基本条件碱基互补配对原则碱基互补配对原则半保留复制半保留复制一个一个DNADNA分子形成两个完全相同的分子形成两个完全相同的DNADNA分子分子保持了遗传信息的连续性保持了遗传信息的连续性1.DNA分子共有碱基分子共有碱基1400个，该个，该DNA分子分子 连续复制两次，共需游离的脱氧核苷酸连续复制两次，共需游离的脱氧核苷酸2.DNA分子共有碱基分子共有碱基1400个，其中一条链个，其中一条链 上的上的 (A十十T)(C+G)=2:5。该。该DNA分子分子 连续复制两次，共需游离的腺嘌呤脱氧连续复制两次，共需游离的腺嘌呤脱氧 核苷酸核苷酸 （ ） A
12、.300个个 B.400个个 C.600个个 D.1200个个42001沃森和克里克对沃森和克里克对DNA复制的假说中氢键断裂是指复制的假说中氢键断裂是指下图中哪一结构下图中哪一结构(D)2在在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是步骤是( B )A破坏氢键并使破坏氢键并使DNA双链分开双链分开B游离脱氧核苷酸与模板链碱基互补配对游离脱氧核苷酸与模板链碱基互补配对C配对的游离脱氧核苷酸连接成子链配对的游离脱氧核苷酸连接成子链D子链与模板链盘绕成双螺旋结构子链与模板链盘绕成双螺旋结构3已知某染色体上的已知某染色体上的DNA分子中分子中G碱基的比例
13、为碱基的比例为20%，那么，由此，那么，由此DNA克隆出来的某基因中碱基克隆出来的某基因中碱基C的的比例是比例是(D)A10% B20% C40% D无法确定无法确定4下列关于下列关于DNA复制的叙述，正确的是复制的叙述，正确的是(AD)A在细胞有丝分裂间期，发生了在细胞有丝分裂间期，发生了DNA复制复制BDNA通过一次复制后产生四个通过一次复制后产生四个DNA分子分子CDNA双螺旋结构全部解链后，开始双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制的复制D单个脱氧核苷酸在单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合聚合酶的作用下连接合成新的子链成新的子链5如图为如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题
14、：的复制图解，请据图回答下列问题：(1)DNA复制发生在复制发生在 期。期。(2)过程称为过程称为_。(3)指出指出中的子链中的子链_。(4)过程必须遵循过程必须遵循 原则。原则。(5)子代子代DNA分子中只有一条链来自亲代分子中只有一条链来自亲代DNA分子，分子，由此说明由此说明DNA的复制具有的复制具有 特点。特点。(6)将一个细胞的将一个细胞的DNA用用15N标记，放入含标记，放入含14N的的4种脱种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：含次，问：含14N的的DNA细胞占总细胞数的细胞占总细胞数的_，含，含15N的的DNA细胞占总细细胞占总细胞数的胞数的_。(7
15、)已知原来已知原来DNA中有中有100个碱基对，其中个碱基对，其中A 40个，则个，则复制复制4次，在复制过程中将需要次，在复制过程中将需要_个游离的胞嘧个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。啶脱氧核苷酸参加。有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间碱基互补配对碱基互补配对半保留复制半保留复制100%12.5%900解旋解旋根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则与复制有关的碱基计算与复制有关的碱基计算一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有多少个次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？母链多少条？子
16、链多少条？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=子链数子链数=22n+1 2 解析：所用知识为解析：所用知识为“半保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”，并图示，并图示分析。分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：解：答：答：一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有次后，共有2n个个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链条脱氧核苷酸链，母链2条，条，子链子链2n+1 2条条
17、一个一个DNA的碱基的碱基A（T、G、C）占碱基总数的）占碱基总数的a%，碱基总数为，碱基总数为m，连续复制连续复制n次后，共需要次后，共需要G（C、A、T）多少个？）多少个？因为因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，DNA复制复制n代后子链数代后子链数=2n+1 2 DNA连续复制连续复制n代后需要代后需要 鸟嘌呤鸟嘌呤=（2n+1 2 ）/2 m （1/2 a%） = m （2n 1）（1/2 a%）解析：先求出亲代解析：先求出亲代DNA中中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数）数等于亲代等于亲代DNA胞嘧啶（胞嘧啶（C）数，再求出）数，再求出DNA复制复制n代后子链数；最后求代后子链数；最后求出出DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数。代后需要鸟嘌呤数。解：解：所以所以G=C=m（1/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等，每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代于亲代DNA胞嘧啶数胞嘧啶数= m （1/2 a%）答：答：DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数是代后需要鸟嘌呤数是m （2n 1）（1/2 a%）。）。