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1、第二讲的结构和复制现在学习的是第1页，共24页和的比较和的比较全称全称主要存在位置主要存在位置元素组成元素组成基本单位基本单位碱基碱基五碳糖五碳糖结构结构功能功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸脱氧脱氧核糖核糖核糖核糖、脱氧脱氧核苷酸（核苷酸（4 4种种)核糖核糖核苷酸核苷酸 (4(4种）种）细胞核细胞核细胞质细胞质规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构单链单链主要的遗传物质主要的遗传物质少数病毒的遗传物质少数病毒的遗传物质C C、H H、O O、N N、P PC C、H H、O O、N N、P P核酸的结构和功能核酸的结构和功能有的有的RNARNA具有催化功能具有催化功能现在学习的是第2页
2、，共24页1.1.脱氧核苷酸的结构和种类：脱氧核苷酸的结构和种类：脱氧核苷酸脱氧核苷酸（4 4种）种）磷酸磷酸含氮碱基（含氮碱基（4 4种）种）脱氧核糖脱氧核糖腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胸腺嘧啶胸腺嘧啶 (T)(T)胞嘧啶胞嘧啶 (C(C)2.2.核糖核苷酸的结构和种类：核糖核苷酸的结构和种类：核糖核苷酸核糖核苷酸（4 4种）种）磷酸磷酸含氮碱基（含氮碱基（4 4种）种）核糖核糖腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）尿嘧尿嘧啶啶 (U)(U)胞嘧啶胞嘧啶 (C)(C)核糖初步初步水解水解产物产物彻底彻底水解水解产物产物现在学习的是第3页，共24页DNA的平面结构
3、的平面结构ATGCATGC123451234512345磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA的立体结构的立体结构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2个氢键个氢键3个氢键个氢键5 5个碳位个碳位现在学习的是第4页，共24页AAATTTGGGGCCCATC（1 1）.DNA.DNA的结构特点：的结构特点：.两条链上的碱基通过氢键形成碱基对排列在内侧，碱基对多种多样的排两条链上的碱基通过氢键形成碱基对排列在内侧，碱基对多种多样的排列顺序。列顺序。.磷酸、脱氧核糖交替连接外侧磷酸、脱氧核糖交替连接外侧构成基本骨架构成基本骨架.由两条链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构；由两条链按
4、反向平行方式盘绕成双螺旋结构；碱基对的组成有特定的规律：即碱基对的组成有特定的规律：即A A一定与一定与T T配对，配对，G G一定同一定同C C配对的碱基互补配配对的碱基互补配对原则。（对原则。（A A=T T、G G三三C C）现在学习的是第5页，共24页ATGCATGC12345123451234535磷酸磷酸二酯键二酯键5533？2个氢键个氢键3个氢键个氢键？（1 1）配配对对的的碱碱基基，A A与与T T之之间间形形成成两两个个氢氢键键，G G与与C C之之间间形形成成三三个个氢氢键键。C CG G比例越大，比例越大，DNADNA结构越稳定，分解耗能就越多。结构越稳定，分解耗能就越多
5、。(2)(2)脱脱氧氧核核苷苷酸酸聚聚合合形形成成长长链链的的过过程程中中产产生生水水，即即脱脱氧氧核核苷苷酸酸DNADNAH H2 2O O；（脱水缩合）；（脱水缩合）(3)DNA(3)DNA分子结构可简记为分子结构可简记为5 5种元素，种元素，4 4种碱基种碱基(脱氧核苷酸脱氧核苷酸)，3 3种小分子，种小分子，2 2条长链，条长链，1 1个双螺旋；个双螺旋；(4)(4)每个每个DNADNA片段中，片段中，游离游离的磷酸基团有的磷酸基团有2 2个；个；(5)(5)之间的数量关系之间的数量关系111111；1:1:1:1 1:1:1:1？例如：脱氧核苷酸的相对分子质量为例如：脱氧核苷酸的相对
6、分子质量为a a，由，由m m个脱氧核苷酸构个脱氧核苷酸构成的成的DNADNA分子的分子量为：分子的分子量为：am-18(m-2)例如：脱氧核苷酸的相对分子质量为例如：脱氧核苷酸的相对分子质量为a a，由，由m m个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸构成的环状构成的环状DNADNA分子的分子量为：分子的分子量为：am-18m考点在强化考点在强化现在学习的是第6页，共24页(6)(6)和和之之间间的的化化学学键键为为磷磷酸酸二二酯酯键键，用用限限制制性性内内切切酶酶、DNADNA水水解解酶酶可可切断，用切断，用DNADNA连接酶、连接酶、DNADNA聚合酶可连接；聚合酶可连接；(7)(7)之之间间的的化化学
7、学键键为为氢氢键键，可可用用解解旋旋酶酶断断裂裂，也也可可加加热热断断裂裂；形形成不需酶。成不需酶。(8)(8)每每个个脱脱氧氧核核糖糖连连接接着着2 2个个磷磷酸酸，每每个个磷磷酸酸连连接接着着2 2个个脱脱氧氧核核糖糖；连连接接一条链一条链中中2 2个碱基的结构是个碱基的结构是脱氧核糖脱氧核糖-磷酸磷酸-脱氧核糖脱氧核糖(9)(9)若若碱碱基基对对为为n n，则则氢氢键键数数为为2n2n3n3n之之间间，若若已已知知A A有有m m个个，则则氢氢键键数数为为？ATGCATGC12345123451234535磷酸磷酸二酯键二酯键5533？2个氢键个氢键3个氢键个氢键？A=T=m;C=G=n
8、-m;氢键数氢键数=3（n-m）+2m=3n-m现在学习的是第7页，共24页（2 2）.DNA.DNA的特性：的特性：1.1.稳定性稳定性：两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺：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，序是稳定不变的，A A与与T T、G G与与C C之间的氢键维持了之间的氢键维持了DNADNA分子分子的稳定性，并且的稳定性，并且GCGC对越多对越多DNADNA分子越稳定。分子越稳定。2.2.多样性多样性：长链中的长链中的碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序是千变万化的是千变万化的。DNADNA的多样性决定了蛋白质的多样性、生物的多样性的多样性决定了蛋白质的多样性、
9、生物的多样性。（。（4 4n n，n n表示碱基对数表示碱基对数）3.3.特异性特异性：DNADNA分子的特异性就体现在每一种分子的特异性就体现在每一种DNADNA都有特定都有特定的碱基（对）排列顺序，代表了特定的遗传信息。的碱基（对）排列顺序，代表了特定的遗传信息。不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。现在学习的是第8页，共24页碱基比例的应用及计算碱基比例的应用及计算（一）（一）.由碱基种类及比例判断核酸的种类由碱基种类及比例判断核酸的种类（1 1）若有）若有U U无无T,T,则为则为RNARNA。（2 2）若有）若有T T无无U,U,则为则为DNADNA。双链。双链
10、DNADNA中中A=TA=T、G=CG=C，单链，单链DNADNA中中A AT T、G G C C，也可能，也可能A=TA=T、G=CG=C。（3 3）在）在DNADNA中分子中，碱基数中分子中，碱基数=脱氧核糖数脱氧核糖数=含氮碱基数含氮碱基数=脱氧脱氧核苷酸数核苷酸数例例.某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占5858，嘧啶碱基占，嘧啶碱基占4242，此生物不可能是，此生物不可能是()()A.A.噬菌体噬菌体 B.B.烟草花叶病毒烟草花叶病毒 C.C.细菌细菌 D.D.酵母菌酵母菌A现在学习的是第9页，共24页A=TG=C 任何两个不互补碱基之和占碱基总数的任何两
11、个不互补碱基之和占碱基总数的1/2配对碱基占总数的比例反映物种的特异性配对碱基占总数的比例反映物种的特异性规律一：规律一：（二）（二）.碱基互补配对原则及其推论碱基互补配对原则及其推论A+C=A+G=T+C=T+G=1/2总总现在学习的是第10页，共24页规律二：规律二：双链双链DNADNA分子上分子上A+TA+T（或（或G+CG+C）占总数的）占总数的m m，任何一条链上任何一条链上A+TA+T（或（或G+CG+C）占该链碱基数的）占该链碱基数的转录出的转录出的mRNAmRNA上的上的A+U A+U（或（或G+CG+C）占其碱基数的）占其碱基数的双链双链DNADNA分子上分子上A+T/G+C
12、=n任何一条链上任何一条链上A+T/G+C=转录出的转录出的mRNAmRNA上的上的A+U/G+C=mmnna a链碱基数链碱基数b b链碱基数链碱基数r r链碱基数链碱基数1/2 DNA1/2 DNA分子总碱基数分子总碱基数AA1 1+T+T1 1AA2 2+T+T2 2AAr r+UUr rGG1 1+C+C1 1GG2 2+C+C2 2GGr r+C+Cr r(A(A1 1+T+T1 1)%)%L1 L1(A(A2 2+T+T2 2)%)%L2 L2(A+T)%(A+T)%双链双链双链双链DNADNA (A(Ar r+U+Ur r)%)%mRNAmRNA(G(G1 1+C+C1 1)%)
13、%L1L1(G(G2 2+C+C2 2)%)%L2L2(G+C)%(G+C)%双链双链双链双链DNADNA(G(Gr r+C+Cr r)%)%mRNAmRNA总结总结2条链中条链中“互补碱基相加互补碱基相加”之比相等之比相等现在学习的是第11页，共24页规律三：规律三：A1+G1/T1+C1=K则则A2+G2/T2+C2=1/K；整个整个DNA分子中分子中A+G/T+C=。改成改成A+C/T+GA+C/T+G一样。即：一样。即：2 2条链中不互补碱基比互为倒条链中不互补碱基比互为倒数。数。1 1现在学习的是第12页，共24页【练习练习】在含有在含有四四种碱基的种碱基的DNADNA区段中，有腺嘌
14、呤区段中，有腺嘌呤a a 个，占该区段全部碱基的比例为个，占该区段全部碱基的比例为b b，则，则 A.b0.5 A.b0.5 B.B.b0.5b0.5 C.C.胞嘧啶为胞嘧啶为a(1/2b-1)a(1/2b-1)个个 D.D.胞嘧啶为胞嘧啶为b(1/2a-1)b(1/2a-1)个个【解解析析】设设胞胞嘧嘧啶啶的的数数目目为为x,x,根根据据碱碱基基互互补补配配对对原原则则，双双链链中中A AT T，C CG G；则则A AT=aT=a，G=C=xG=C=x；而而A A/（A+T+C+GA+T+C+G）b b，所所以以a/2a+2x=b,a/2a+2x=b,解解得得:胞胞嘧嘧啶啶为为a(1/2b
15、-1)a(1/2b-1)A+T+C+GA+T+C+Ga/b,A=T=a,a/b,A=T=a,因为因为A+T+C+GA+T+C+G最少最少=2a,(=2a,(前提：前提：C+G=0).C+G=0).与题干中告知含与题干中告知含4 4种碱种碱基不符，所以基不符，所以b b不可能不可能=0.5=0.5，排除，排除ABAB。应该。应该小于小于0.50.5。现在学习的是第13页，共24页二、二、DNADNA分子的复制分子的复制理解理解DNADNA分子的复制过程及意义分子的复制过程及意义现在学习的是第14页，共24页：解旋酶解旋酶催化催化解旋解旋模板模板（在（在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下，利用的催化
16、下，利用游离的脱氧游离的脱氧核苷酸核苷酸进行）进行）复制复制：以母链为模板进行碱基互补配对以母链为模板进行碱基互补配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）：组成组成复制后的复制后的DNADNA边解旋边复制边解旋边复制DNADNA分子的复制过程分子的复制过程半保留复制半保留复制现在学习的是第15页，共24页二、二、DNADNA分分子的复制子的复制定义定义场所场所时间时间条件条件模板模板原料原料酶酶能量能量过程过程特点特点原则原则模板去向模板去向产物产物意义意义主要在细胞核主要在细胞核有丝分裂的间期、无丝分裂之前有丝分裂的间期、无丝分裂之前减数第一次分裂的间期减数第一次分裂的间期使遗传
17、信息从亲代传给子代，保持遗传使遗传信息从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性信息的连续性以亲代以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的的过程过程亲代亲代DNADNA双链双链四种游离脱氧核苷酸四种游离脱氧核苷酸DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等ATPATP供能供能解旋解旋配对配对复螺旋复螺旋边解旋边复制，半保留复制边解旋边复制，半保留复制分别进入两个分别进入两个DNADNA分子中分子中子代子代DNADNA分子与亲代一模一样分子与亲代一模一样碱基互补配对碱基互补配对保证机制：保证机制：1 1.规则的双螺旋结规则的双螺旋结构构能为复制提供能为复制提供精确的模板
18、精确的模板，2 2.碱基互补配对碱基互补配对原则原则能保证复制准能保证复制准确无误进行确无误进行现在学习的是第16页，共24页 最早提出的最早提出的DNADNA复制模型有三种复制模型有三种对对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测1、全保留复制：、全保留复制：新复制出新复制出 的分子直接形成，完全的分子直接形成，完全 没有旧的部分没有旧的部分2、半保留复制：、半保留复制：形成的分子形成的分子 一半是新的，一半是旧的一半是新的，一半是旧的3、弥散复制：、弥散复制：新复制的分子新复制的分子 中新旧都有，但分配是随中新旧都有，但分配是随 机组合的；机组合的；复制一次复制一次复制一次复制一次沃森和克
19、里克提出了遗传物质自我复制假说：沃森和克里克提出了遗传物质自我复制假说：半保留复制半保留复制复制一次复制一次亲代亲代DNA子代子代DNA现在学习的是第17页，共24页子一代子一代子二代子二代亲亲 代代DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据2 2、要用实验来验证这一结论，我们需要对亲代和子代、要用实验来验证这一结论，我们需要对亲代和子代DNADNA进行区进行区分。分。DNA是肉眼看不到的，是肉眼看不到的，结合第一节的知识，结合第一节的知识，采用什么方法采用什么方法能分辨能分辨DNADNA呢？，呢？，思考与讨论思考与讨论:1 1、按照半保留复制的原理、按照半保留复制的原理:右边的亲代
20、右边的亲代DNADNA复制一次和复制一次和复制二次后复制二次后,其子代其子代DNADNA的组的组成是怎么样的？成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）（用红色表示新形成的链）同位素标记法同位素标记法现在学习的是第18页，共24页半保留复制半保留复制15N15N_DNA 重重15N14 N_DNA 中中15N14N_DNA14N14N_ DNA 轻轻现在学习的是第19页，共24页1.1.复制遵循原则：复制遵循原则：碱基互补配对原则碱基互补配对原则2.2.复制方式：复制方式：3.3.复制的特点：复制的特点：半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制.DNA.DNA复制的有关计算复制的有关计算现在学
21、习的是第20页，共24页亲代亲代DNA分子分子复制复制1次次复制复制2次次复制复制3次次2=214=228=23复制复制n次次子代子代DNADNA分子数分子数=2n子代子代DNADNA分子脱氧核苷酸链数分子脱氧核苷酸链数=2n+1现在学习的是第21页，共24页 规律一规律一:1 1个个DNADNA分子复制分子复制n n次，后代就有次，后代就有2 2n n个个DNADNA分子，分子，2 2n+1n+1条条脱氧核苷酸链。而脱氧核苷酸链。而保留原来保留原来亲代亲代DNADNA分子母链的子代分子母链的子代DNADNA分子永远是分子永远是2 2个个,占占2/22/2n n ；原来的；原来的2 2条母链占
22、条母链占全部脱氧核苷酸链全部脱氧核苷酸链的比例为的比例为2/22/2n+1n+1（即（即1/21/2n n）。规律二规律二:1 1个个DNADNA分子中某种脱氧核苷酸的数分子中某种脱氧核苷酸的数目为目为a a，复制复制n n次次，需要从周围环境中吸收游，需要从周围环境中吸收游离的脱氧核苷酸数为离的脱氧核苷酸数为a(2n1).第第n n次复制次复制需要从周围环境中吸收需要从周围环境中吸收a 2n-1个游离脱氧个游离脱氧核苷酸。核苷酸。现在学习的是第22页，共24页例例1.1.已知某一条全部已知某一条全部N N原子被原子被1515N N标记的标记的DNADNA分子分子（0 0代），转移到含代），转
23、移到含1414N N的培养基上培养的培养基上培养n n代，其结代，其结果如下果如下：分子总数分子总数分子总数分子总数_只含只含只含只含15151515N N N N的分子的分子的分子的分子_含含含含15151515N N N N 14 14 14 14N N N N的分子的分子的分子的分子_只含只含只含只含14141414N N N N的分子的分子的分子的分子_脱氧核苷酸链总数脱氧核苷酸链总数脱氧核苷酸链总数脱氧核苷酸链总数_含含含含15151515N N N N的链为的链为的链为的链为_含含含含14141414N N N N的链为的链为的链为的链为_2 2n n0 02 22 2n n-2-
24、22 2n+1n+12 22 2n+1n+1-2-21/2n-11/2n如果亲代如果亲代DNADNA经过标记，经过标记，其中被标记的其中被标记的DNADNA分子数分子数占总数的占总数的其中被标记的核苷酸链数其中被标记的核苷酸链数占总数的占总数的现在学习的是第23页，共24页【例例2】一个一个DNA分子经过分子经过3次复制后次复制后,保留有原来母链的子代保留有原来母链的子代DNA分子占全部分子占全部子代子代DNA分子的比例为（分子的比例为（）;原来的原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为母链占全部脱氧核苷酸链的比例为()。A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16BC现在学习的是第24页，共24页