DNA分子的结构和复制讲课用.ppt

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1、DNADNADNADNA分子的结构分子的结构分子的结构分子的结构一、一、DNADNA基本组成单位基本组成单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖 含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸碱基碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸碱基碱基二、组成元素二、组成元素C、H、O、N、P脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸碱基碱基AGCT腺腺嘌呤脱氧核苷酸呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸呤脱氧核苷酸胞胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 胸腺胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类年美国科学家沃森（年美国科学家沃森（atson)atson)和英和英国科学家克里克（国科学家克里克（rick)rick)提出分子的双

2、提出分子的双螺旋螺旋结构模型。构模型。生物大分子结构会议在意大利举行，生物大分子结构会议在意大利举行，威尔威尔金斯金斯在富兰克林不知情的情况下在报告中在富兰克林不知情的情况下在报告中展示了的射线衍射照片展示了的射线衍射照片，这给沃，这给沃森留下了极深的印象。不久后，沃森来到森留下了极深的印象。不久后，沃森来到剑桥大学遇到了克里克，他们的配合成为剑桥大学遇到了克里克，他们的配合成为科学家合作的典范。物理学家出身的科学家合作的典范。物理学家出身的克里克里克可以帮助沃森分析衍射图谱，而沃森可克可以帮助沃森分析衍射图谱，而沃森可以帮助克里克理解生物学的内容以帮助克里克理解生物学的内容。分子是以种脱氧核

3、苷酸分子是以种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这种脱为单位连接而成的长链，这种脱氧核苷酸分别含有、氧核苷酸分别含有、四种碱基四种碱基。他们尝试了很多种不同的双螺旋和他们尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，这些模型中，三螺旋结构模型，这些模型中，碱碱基位于螺旋的外部基位于螺旋的外部。但是这些模型。但是这些模型很快被否定了。很快被否定了。磷酸磷酸脱氧核糖骨架安排在螺旋脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，外部，碱基碱基安排在螺旋安排在螺旋内部内部的的双链双链螺旋螺旋。在这个模型中是相同碱基进行配对在这个模型中是相同碱基进行配对的，即的，即配对，配对，配对。配对。生物化学家查哥夫生物化学家查哥夫：腺嘌呤

4、（）的量腺嘌呤（）的量=胸腺嘧啶（）的量：胸腺嘧啶（）的量：鸟嘌呤（）的量鸟嘌呤（）的量=胞嘧啶（）的量胞嘧啶（）的量。于是他们改变了碱基的配对方式，于是他们改变了碱基的配对方式，-当他们把这个用金属材料制作的当他们把这个用金属材料制作的模型与拍模型与拍摄的射线衍射照片比较时，发现两者完摄的射线衍射照片比较时，发现两者完全相符全相符。这个故事的结局有些伤感。当这个故事的结局有些伤感。当1962年年沃森、克里克和威尔金斯沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔获得诺贝尔生理学或医学奖的时候，生理学或医学奖的时候，富兰克林富兰克林已经已经在在4年前因为卵巢癌而去世。年前因为卵巢癌而去世。多个脱氧核苷酸聚合

5、成为脱氧核苷酸链多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链二条脱氧核苷酸链组成一个分子二条脱氧核苷酸链组成一个分子AAAAGGCCCCAAT TT TGGGGT TCCAAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCCDNADNA平面平面结构构DNADNA的空间结构：的空间结构：两条两条反向平行反向平行的的脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链盘旋而成盘旋而成外侧：脱氧核糖和磷酸外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接交替连接内侧：内侧：碱基对碱基对组成组成碱基互补配对原则碱基互补配对原则：A AT GT GC C碱基之间通过碱基之间通过氢键氢键连接连接双螺旋结构双螺旋结构【课堂反馈课堂反馈】1 1下面是

6、下面是DNADNA的分子的结构模式图，说出图中的分子的结构模式图，说出图中1 11010的名称。的名称。12345678109GTCA1.胞胞嘧啶2.腺腺嘌呤呤3.鸟嘌呤呤4.胸腺胸腺嘧啶5.脱氧核糖脱氧核糖6.磷酸磷酸7.胸腺胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸8.碱基碱基对9.氢键10.一条脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链的片段的片段AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC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。1若DNA分子中一条链的碱基A：C：T：Gl：2：3：4，则另一条链上A：C：T：G的值为（）A

7、l：2：3：4B3：4：l：2C4：3：2：1D1：3：2：42、DNA的一条链中的一条链中A+G/T+C=2，另一条链中相应的比是另一条链中相应的比是-，整个整个DNA分子中相应的比是分子中相应的比是-。DNA的一条链中的一条链中A+T/C+G=2，另，另一条链中相应的比是一条链中相应的比是，整个整个DNA分子中相应的比是分子中相应的比是。1224、某、某DNA分子的一条分子的一条单链中，单链中，A占占20，T占占30，则该，则该DNA分分子中的子中的C占全部碱基的占全部碱基的 。25%5、双链、双链DNA分子中，分子中，G占占碱基总数的碱基总数的38，其中一条，其中一条链中的链中的T占碱基

8、总数的占碱基总数的5，那么另一条链中的那么另一条链中的T占碱基占碱基总数的总数的 。7%审清题！切忌！审清题！切忌！某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%，其中a链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则b链中腺嘌呤占该链碱基的比例和胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例分别为A24%、13%B23%、27%C48%、26%D22%、28%作业：某作业：某DNA分子含有分子含有5000个碱基对，其中个碱基对，其中T为为4000个，则个，则G为为_个，脱氧核苷个，脱氧核苷酸为酸为_个，磷酸为个，磷酸为_个。个。选择题1DNA完全水解，得到的化学物质是（）A氨基酸 葡萄糖 含氮碱基

9、B氨基酸 核苷酸 葡萄糖C核糖 含氮碱基 磷酸D脱氧核糖 含氮碱基 磷酸下列化合物中，不是组成下列化合物中，不是组成DNA的物质是（的物质是（）A.核糖核糖 B.磷酸磷酸 C.鸟嘌呤鸟嘌呤 D.胞嘧啶胞嘧啶某某DNA分子碱基中，鸟嘌呤分子数占分子碱基中，鸟嘌呤分子数占22%，那么胸腺嘧啶分子数占那么胸腺嘧啶分子数占 （）A.11%B.22%C.28%D.44%双链双链DNA的碱基组成中，在的碱基组成中，在AC的情况下，的情况下，下列哪项会随生物的种类不同而不同下列哪项会随生物的种类不同而不同（）B.(A+T)/(C+G)C.(A+C)/(G+T)D.(A+G)/(T+C)A C B 4.若若D

10、NA分子的一条链中（分子的一条链中（A+T）/（C+G）=a，则其互补链中该比值为，则其互补链中该比值为（）A.a B.1/a C.1 D.11/a A DNADNA分子的复制复制概念概念：指以亲代指以亲代DNADNA分子分子为模板合成子代为模板合成子代DNADNA分子分子的的过程。过程。时间时间：细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。期。场所场所：主要主要在细胞核。在细胞核。其次在线粒体、叶绿体其次在线粒体、叶绿体。（四）（四）DNADNA的复制过程：的复制过程：（1 1）解旋：）解旋：DNADNA分子利用细胞提供的分子利用细胞提供的能量能量，在解，

11、在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。（2 2）合成子链：分别以解开的每一段母链为）合成子链：分别以解开的每一段母链为模板模板，以游离的以游离的4 4种脱氧核苷酸为种脱氧核苷酸为原料原料，按照碱基互补配，按照碱基互补配对原则，在有关对原则，在有关酶酶的作用下，各自合成与母链互补的作用下，各自合成与母链互补的子链。的子链。（3 3）形成子代）形成子代DNADNA：每条子链与其对应的母链盘旋：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构。从而形成成双螺旋结构。从而形成2 2个与亲代完全相同的个与亲代完全相同的DNADNA分子分子思 考？说明说明DNA复制的条件有复制

12、的条件有:模板：解旋后的两条母链模板：解旋后的两条母链原料原料:细胞核中的游离的四种脱氧核苷酸细胞核中的游离的四种脱氧核苷酸能量：能量：ATP酶：解旋酶、聚合酶酶：解旋酶、聚合酶DNA复制的复制的特点特点边解旋边复制边解旋边复制,是半保留复制是半保留复制DNA能准确复制的能准确复制的原因原因DNA分子独特的双螺旋结构分子独特的双螺旋结构,为复制提供为复制提供了精确的模板了精确的模板;通过碱基互补配对通过碱基互补配对,保证保证了复制能够准确地进行了复制能够准确地进行.DNA分子复制的分子复制的意义意义DNA分子通过复制分子通过复制,使遗传信息从亲代传使遗传信息从亲代传给子代给子代,从而保持了遗传

13、信息的连续性从而保持了遗传信息的连续性.DNA复制的过程已知某一条全部N原子被15N标记的DNA分子（0代），转移到含14N的培养基上培养n代，其结果如下：分子总数分子总数_只含只含15N的分子的分子_含含15N 14N的分子的分子_只含只含14N的分子的分子_脱氧核苷酸链总数脱氧核苷酸链总数_含含15N的链为的链为_含含14N的链为的链为_2n022n-22n+122n+1-24.4.将将大大肠肠杆杆菌菌放放在在含含有有同同位位素素1515N N培培养养基基中中培培养养若若干干代代后后，细细菌菌DNADNA所所有有氮氮均均为为1515N N，它它比比1414N N分分子子密密度度大大。然然后

14、后将将DNADNA被被1515N N标标记记的的大大肠肠杆杆菌菌再再移移到到1414N N的的培培养养基基中中培培养养，每每隔隔4 4小小时时（相相当当于于分分裂裂繁繁殖殖一一代代的的时时间间）取取样样一一次次，测测定定其其不不同同世世代代细细菌菌DNADNA的的密密度度。实实验验结结果果DNADNA复复制制的的密密度度梯梯度度离离心心试试验验如如图图所示。所示。（1 1）中带含有氮元素是中带含有氮元素是 （2 2）测定第四代测定第四代DNADNA分子密度，分子密度，1515N N标记的标记的 比例表示为比例表示为 （3 3）如果将第一代（全中）如果将第一代（全中）DNADNA链的氢键断裂链的

15、氢键断裂 后再测定密度，它的两条后再测定密度，它的两条DNADNA单链在试管单链在试管 中的分布位置应为中的分布位置应为 （4 4）上述实验表明，子代）上述实验表明，子代DNADNA合成的方式合成的方式 是是 1414N N、1515N N1/81/8中，中，7/87/8轻轻 重，重，1/21/2轻轻半保留复制半保留复制某DNA分子中，若A占32.8%，当其复制两次后，其中T应该占到多少？A.17.2%B.32.8%某DNA分子共有a个碱基，其中含C有m个,则该DNA复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸多少个？A.7(a-m)B.8(a-m)C.7a/2 -7m D.8(2a-m)游离游离右图

16、表示用某生物的一个右图表示用某生物的一个DNADNA分子和标分子和标记放射性同位素记放射性同位素3 3H H四种脱氧核苷酸，四种脱氧核苷酸，以及所需能量复制新的以及所需能量复制新的DNADNA分子的过程，分子的过程，据图回答：据图回答：（1 1）除上述）除上述DNADNA复制所需的条件外，复制所需的条件外，还需要还需要 。其对。其对DNADNA复制的作用是复制的作用是（2 2）图中）图中1 1表示表示 过程；图中过程；图中2 2表表示以母链为模板，进行示以母链为模板，进行图中图中3 3表示表示（3 3）从以上复制过程看，）从以上复制过程看，DNADNA分子的分子的 为复制提供了精确的模板。为复

17、制提供了精确的模板。有关的酶有关的酶使使DNADNA解旋；催化合成与母链互补的子链解旋；催化合成与母链互补的子链解旋解旋碱基互补配对碱基互补配对形成两个新的形成两个新的DNADNA分子分子独特的双螺独特的双螺旋结构旋结构它的它的能力保证了复制能够正确无误地完成能力保证了复制能够正确无误地完成（4 4）复制出的第一代的一个）复制出的第一代的一个DNADNA分子分子中，含有中，含有3 3H H的链有的链有 条，这说明子代条，这说明子代DNADNA的合成方式是的合成方式是在这代在这代DNADNA分子中，含分子中，含3 3H H链的碱基序列链的碱基序列相同吗？相同吗？（5 5）复制出的第二代全部）复制

18、出的第二代全部DNADNA分子中，分子中，有有 条不含条不含3 3H H的链的链碱基互补配对碱基互补配对1 1半保留复制半保留复制不同不同2 2DNADNA分子与分子与RNARNA分子的比较分子的比较 核酸种类项 目DNARNA结 构组成的基本单位碱基 嘌 呤 嘧 啶 五碳糖 无机酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸A A、GGA A、GGC C、T TC C、U U脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸因此，构成核酸的碱基共因此，构成核酸的碱基共 种，核苷酸共种，核苷酸共 种种5 58 8DNA的粗提取和鉴定原理：1、DNA

19、在NaCl中的溶解度随NaCl浓度的变化而变化，其中在NaCl时溶解度最低，故在此可以让DNA析出2、DNA不溶于酒精，而其他杂质却可溶3、DNA遇二苯胺在沸水浴加热时会变蓝材料：鸡的红细胞（不能用哺乳类红细胞）关键点：关键点：三次过滤三次过滤(第第2次为了获得其黏稠物，第次为了获得其黏稠物，第1、3次为了获得其滤液次为了获得其滤液)二次加蒸馏水（第二次加蒸馏水（第1次使红细胞胀破，第次使红细胞胀破，第2次使次使NaCl达到达到材料中所提供的材料中所提供的NaCl有两种不同浓度有两种不同浓度提取血细胞核物质提取血细胞核物质溶解核内溶解核内DNADNA析出含析出含DNADNA的黏稠物的黏稠物多层

20、纱布滤取含多层纱布滤取含DNADNA的黏稠物的黏稠物DNADNA的黏稠物再溶解的黏稠物再溶解过滤含过滤含DNADNA的的NaClNaCl溶液溶液滤取含杂质较少的滤取含杂质较少的DNADNA鉴定鉴定步骤：2mol/L NaCl2mol/L NaCl蒸馏水蒸馏水蒸馏水蒸馏水2mol/L NaCl2mol/L NaCl冷却的冷却的95%95%酒精酒精过滤取其滤液过滤取其滤液过滤取其黏稠物过滤取其黏稠物过滤取其滤液过滤取其滤液0.015mol/L0.015mol/LNaClNaClDNA分子的特点分子的特点（1）稳定性）稳定性通过通过氢键氢键形成碱基对，连接两条长链形成碱基对，连接两条长链决定物种的相

21、对稳定决定物种的相对稳定（2）多样性）多样性（3）特异性）特异性碱基对的碱基对的排列顺序千变万化排列顺序千变万化，构成，构成DNA分子的多样性分子的多样性碱基对的碱基对的特定排列顺序特定排列顺序，又构成了每一，又构成了每一个个DNA分子的特异性分子的特异性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分子分子能能储存储存大量的遗传信息。作为大量的遗传信息。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，而且还能而且还能传递传递和和表达表达遗传信息，遗传信遗传信息，遗传信息的传递正是通过息的传递正是通过DN

22、ADNA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.DNA.DNA分子的功能分子的功能通过复制，传递遗传信息通过复制，传递遗传信息时间场所模板模板去向原料能量酶产物特点有丝分裂间期或减数分裂间期有丝分裂间期或减数分裂间期主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中DNADNA分子两条链（称为母链）分子两条链（称为母链）分别进入两个分别进入两个DNADNA分子中分子中四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶、聚合酶解旋酶、聚合酶子代子代DNADNA分子分子(与亲代一模一样与亲代一模一样)边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制