1、第三章第三章 第第2 2 讲讲DNADNA分子的结构分子的结构和复制和复制.第1页，共34页。核酸的结构和功能核酸的结构和功能1.核酸是生物的遗传物质，因主要存在于细胞核中呈酸性而 得名。2.包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种。3.DNA是绝大多数生物的遗传物质，RNA是极少数不含DNA的病毒的遗传物质。4.化学元素组成：C、H、O、N、P5.基本组成单位：核苷酸DNA脱氧（核糖）核苷酸RNA核糖核苷酸.第2页，共34页。全称全称五碳糖五碳糖碱基碱基基本单位基本单位主要存在主要存在位置位置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核糖脱氧核糖核糖核糖、脱氧核苷
2、酸（脱氧核苷酸（4种种)核糖核苷酸核糖核苷酸(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.第3页，共34页。判断下列生物中所含核苷酸的种类与数量：判断下列生物中所含核苷酸的种类与数量：噬菌体：噬菌体：()种，为种，为 核苷酸核苷酸 烟草花叶病毒：烟草花叶病毒：()种，为种，为 核苷酸核苷酸 烟草细胞：烟草细胞：()种，为种，为 核苷酸核苷酸核糖核糖脱氧脱氧(核糖核糖)4484种脱氧种脱氧(核糖核糖)4种核糖核苷酸种核糖核苷酸问题回顾：问题回顾：.第4页，共34页。4 4、构成、构成DNADNA的核苷
3、酸有几种？的核苷酸有几种？问题讨论：问题讨论：1 1、构成、构成 DNA DNA 的的 碱碱 基有几种？基有几种？3 3、构、构 成核成核 酸酸 的的 碱基有几种？碱基有几种？5 5、构成、构成RNARNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？6 6、构成核、构成核 酸的核苷酸有几种？酸的核苷酸有几种？2 2、构、构 成成 RNA RNA 的的 碱基有几种？碱基有几种？(4)(8)(4)(4)(5)(4).第5页，共34页。DNADNA分子的结构分子的结构和复制和复制.第6页，共34页。复习目标导航复习目标导航1.识记识记DNA分子的基本组成单位及其化学分子的基本组成单位及其化学组成组成2.理解理解
4、DNA分子结构及特点分子结构及特点3.理解理解DNA分子的复制过程及意义分子的复制过程及意义4.掌握碱基互补配对原则并熟练计算掌握碱基互补配对原则并熟练计算.第7页，共34页。一一、DNA分子的结构分子的结构1.化学组成：由4种脱氧核苷酸组成的一种高分子化合物。.第8页，共34页。DNADNA的化学组成（的化学组成（1 1）脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸AGCT基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸12345.第9页，共34页。DNADNA的化学结构（的化学结构（2 2）连连 接接 ATGCATGC3-5磷酸磷酸二酯键二酯键氢氢键键5533.第10页，共34页。问题：问题：DNA分子的空间分子
5、的空间结构有哪些特点呢？结构有哪些特点呢？沃森和克里克认为：沃森和克里克认为：DNA分子分子的空间结构是规则的双螺旋结的空间结构是规则的双螺旋结构。构。2、DNA的立体结构：的立体结构：.第11页，共34页。DNA分子空间结构主要特点分子空间结构主要特点DNA分子是有分子是有 条链组成，条链组成，盘旋盘旋成成 结构。结构。交替连接，排列在外侧，交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；构成基本骨架；排列在内侧。排列在内侧。碱基通过碱基通过 连接成碱基对，并遵循连接成碱基对，并遵循 原则。原则。反向平行反向平行双螺旋双螺旋脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对碱基互补配对2.第1
6、2页，共34页。结构特点结构特点 1、每个每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构分子具有稳定的双螺旋结构 2、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变 3、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定 4、DNA分子两条链之间对应碱基严格按照碱分子两条链之间对应碱基严格按照碱 基互补配对原则基互补配对原则 5、每个特定、每个特定DNA分子碱基对的数量和顺序不变分子碱基对的数量和顺序不变稳定性稳定性:特异性特异性:多样性多样性:碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化每个特定的每个特定的DNA分子中都是特定的碱基对排列分子中都是
7、特定的碱基对排列顺序顺序.第13页，共34页。DNA的结构：的结构：5种元素种元素3类物质类物质4种基本单位种基本单位2条链条链1种结构种结构.第14页，共34页。碱基比例的计算和应用碱基比例的计算和应用:1.DNA双双链中，链中，互补互补碱基的数量碱基的数量相等相等(A=T 、C=G)；2.DNA单单链中，链中，互补互补碱基的数量碱基的数量不一定相等不一定相等3.（A T、C G）2.双双链链DNADNA分子中，分子中，互补互补的两碱基之的两碱基之和和与全部与全部碱基的碱基的比等于比等于其任何一条单链中该种比值。其任何一条单链中该种比值。（A+TA+T）%=(A%=(A1 1+T+T1 1）
8、%=%=（A A2 2+T+T2 2）%.第15页，共34页。4.DNA4.DNA分子分子一条一条链中的链中的不互补不互补碱基对的碱基之碱基对的碱基之和和的的比值比值是是另一条另一条互补链中该比值的互补链中该比值的倒数倒数。若（若（A A1 1+C+C1 1）/（G G1 1+T+T1 1）=a=a 则（则（A A2 2+C+C2 2）/（G G2 2+T+T2 2）=1/a=1/a或（或（A A1 1+G+G1 1）/（C C1 1+T+T1 1）=a=a 则（则（A A2 2+C+C2 2）/（G G2 2+T+T2 2）=1/a=1/a3.DNA3.DNA分子其中分子其中一条一条链中的链
9、中的互补互补碱基对的碱基之碱基对的碱基之和和的的比值比值与与另一条另一条互补链中以及互补链中以及双链双链DNADNA中该比值中该比值相等相等。若（若（A A1 1+T+T1 1）/（G G1 1+C+C1 1）=a=a 则（则（A A2 2+T+T2 2）/（G G2 2+C+C2 2）=a=a （A+TA+T）/（G+CG+C）=a=a .第16页，共34页。5.5.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）若有有U U无无T T,则为则为RNARNA。（2 2）若）若有有T T无无U U,则为则为DNADNA。双链。双链DNADNA中中A=TA=T、G=CG
10、=C，单链，单链DNADNA中中ATAT、G CG C，也可能也可能A=TA=T、G=CG=C。6.6.在双链在双链DNADNA及其转录的及其转录的RNARNA之间，有：之间，有：DNADNA中中一条链中一条链中A A1 1+T+T1 1=A A2 2+T+T2 2=RNA=RNA分子中的分子中的(A+U)=12DNA(A+U)=12DNA双链中双链中(A+T)(A+T).第17页，共34页。1.若若DNA分子的一条链中分子的一条链中(AT)/(CG)=a，则和该则和该DNA单链互补的单链片段中单链互补的单链片段中 (AT)/(CG)的比值为的比值为 Aa B1/a C1 D1-1/a2.一段
11、多核苷酸链中的碱基组成为：一段多核苷酸链中的碱基组成为：35的的A、20的的C、35的的G、10的的T。它是。它是一段一段 A双链双链DNA B单链单链DNA C双链双链RNA D单链单链RNA AB评价反馈练习评价反馈练习.第18页，共34页。3.在双链在双链DNA分子中，当分子中，当(A+G)/(T+C)在在一条多脱氧核苷酸链上的比例为一条多脱氧核苷酸链上的比例为0.4时，时，则在另一互补链和整个则在另一互补链和整个DNA中，这种中，这种比例分别是比例分别是 A.0.4，1 B.1，1 B.C.0.6，1 D.2.5，1C.4.由由120个碱基对组成的个碱基对组成的DNA分子片段，分子片段
12、，可因其碱基对组成和序列不同携带不同可因其碱基对组成和序列不同携带不同的遗传信息，其种类最多可达的遗传信息，其种类最多可达 D.120 B.1204 E.C.460 D.4120DD.第19页，共34页。二、二、DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据思考以下问题：思考以下问题：1、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养 的？的？2、然后转移到什么培养基中培养的？、然后转移到什么培养基中培养的？3、如果是半保留复制的，离心后应该出现、如果是半保留复制的，离心后应该出现 几条带？几条带？4、三条带离心后在试管中的分布如何？、三条带离心后在试管中的分布如何？5、实
13、验结论是什么？、实验结论是什么？.第20页，共34页。重带重带中带中带轻带轻带中带中带.第21页，共34页。中带中带(中间中间)1515N/N/1414N-DNAN-DNA重带重带(下部下部)1515N/N/1515N-DNAN-DNA轻带轻带(上部上部)1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA中带中带(中间中间)亲代亲代DNADNA第一代第一代 DNA DNA第二代第二代DNADNA.第22页，共34页。亲代亲代(第一代第一代)第二代第二代第三代第三代第四代第四代15N14N.第23页，共34页。解旋酶催化解旋酶催化解旋：解旋：模板模板 （在（
14、在DNA聚合酶的催化下，利聚合酶的催化下，利用用游离的脱氧核苷酸进行碱基配对游离的脱氧核苷酸进行碱基配对）复制复制:以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）复制后的复制后的DNA:同时进行同时进行组成组成复制过程复制过程:.第24页，共34页。三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程（1 1）（2 2）（3）（4）1、场所：、场所：2、时期：、时期：3、条件、条件4、复制、复制过程过程：5、复制特点复制特点：6、复制的结果：、复制的结果：7、复制的精确性：、复制的精确性：8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义：细胞核细胞核有丝分
15、裂间期和减数第一次分裂间期有丝分裂间期和减数第一次分裂间期模板模板原料原料能量能量酶酶半保留复制半保留复制1DNA2DNA高高保证了亲子两代间性状相似保证了亲子两代间性状相似边解旋边复制边解旋边复制原因.第25页，共34页。能能“精确精确”复制的原因：复制的原因：1、DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；供模板；2、碱基具有互补配对的能力，能够使复制准、碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。确无误。.第26页，共34页。规律规律1：亲代亲代DNA分子经分子经 n 次复制后，所合次复制后，所合成的成的DNA分子中，分子中，DNA分子数分子数，含亲代母
16、链的，含亲代母链的DNA分子数，不含亲代母链的分子数，不含亲代母链的DNA分子数依次为：分子数依次为：2n变通：变通：亲代母链与子代亲代母链与子代DNA链数链数之比为：之比为：含亲代母链的含亲代母链的DNA分子数与子代分子数与子代DNA分子数之分子数之比为：比为：2/（2n2）2/2nDNADNA复制有关计算规律总结复制有关计算规律总结即即1/（2n）22n-2.第27页，共34页。规律规律2：含某碱基数为含某碱基数为a的亲代的亲代DNA分子分子经经 n 次复制次复制后后，所需该游离的脱氧核所需该游离的脱氧核苷酸数苷酸数R是多少？是多少？R=R=2n-1()a.第28页，共34页。规律规律3：
17、DNA分子复制与染色体复制分子复制与染色体复制的关系的关系DNA分子分子染色体复制染色体复制注意：解题时看清 是一个DNA分子被标记还是所有DNA分子被标记。.第29页，共34页。1.一个一个DNA分子自我复制后形成两个分子自我复制后形成两个DNA分子，分子，这两个新的这两个新的DNA分子（分子（）A.分别由两条母链和两条子链形成分别由两条母链和两条子链形成B.两条母链和两条子链随机结合而成两条母链和两条子链随机结合而成C.分别由一条子链及一条母链结合而成分别由一条子链及一条母链结合而成D.一条子链与另一条子链的母链结合一条子链与另一条子链的母链结合C 评价反馈练习评价反馈练习.第30页，共3
18、4页。2下列关于下列关于DNA复制过程中，正确顺序是（复制过程中，正确顺序是（）互补碱基对间氢键断裂互补碱基对间氢键断裂 互补碱基对之间形成氢键互补碱基对之间形成氢键 DNA分子在解旋酶作用下解旋分子在解旋酶作用下解旋 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 子链与母链盘旋成双螺旋结构子链与母链盘旋成双螺旋结构 A B C DC.第31页，共34页。3一个双链一个双链DNA分子为第一代，经过分子为第一代，经过3次自我次自我复制，在第四代复制，在第四代DNA分子中，共有分子中，共有 条脱氧核苷酸条脱氧核苷酸长链，有长链，有 条第一代脱氧核苷酸的长链条第一代脱氧核苷酸的长链 A2 B4 C8 D16DA4、经、经15N标记的一个标记的一个DNA分子，放入分子，放入14N的培养基的培养基中培养，经过中培养，经过4次复制后，子代中含次复制后，子代中含15N的的DNA占占（）A 1/16 B 1/8 C 1/4 D 1/2B.第32页，共34页。请同学们认真完成课后强化作业.第33页，共34页。.第34页，共34页。
