1、1 1 1 1高三第一轮复习：必修二高三第一轮复习：必修二专题专题3 基因的本质及表达基因的本质及表达第第 2 2 讲讲DNADNA的结构、的结构、复制、本质复制、本质2 2 2 202010304目录导学半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据本讲知识框架本讲知识框架DNA DNA 的复制的复制基因对性状的控制基因对性状的控制3 3 3 3阅读阅读P47-48P47-48故事，思考回答：故事，思考回答：1.沃森和克里克开始研究沃森和克里克开始研究DNA结构时，科学界对结构时，科学界对DNA已有的认识是什么？已有的认识是什么？2.沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法沃森、克里克在前人已
2、有的认识上，采用什么方法研究研究DNA结构？结构？3.沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？4 4 4 4资料资料1 1：2020世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分子的分子的基本单基本单位是脱氧核苷酸位是脱氧核苷酸。一、一、DNADNA模型建构模型建构腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）基本单位基本单位脱氧脱氧核苷酸核苷酸彻底水解彻底水解含含氮氮碱碱基基脱脱氧氧核核糖糖磷磷 酸酸【模型建构【模型建构1 1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸AGCT脱氧脱氧核糖核
3、糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸O4 41 13 35 52 25 5 5 5资料资料1 1：2020世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分子的分子的基本单位基本单位是脱氧核苷酸是脱氧核苷酸。P4 41 13 35 52 20P4 41 13 35 52 20PP资料资料2 2：DNADNA是由许多个是由许多个脱氧核苷酸脱氧核苷酸连接连接而成的而成的长链长链。【模型建构【模型建构2 2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链一、一、DNADNA模型建构模型建构6 6 6 612345【模型建构【模型建构2 2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链P P4 41 13 3
4、5 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P7 7 7 7磷酸二酯键磷酸二酯键P脱氧核糖含氮碱基P脱氧核糖含氮碱基磷酸二酯键磷酸二酯键脱一个H2O脱氧核苷酸的连接：5 54 43 32 21 15 54 43 32 21 1P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构2 2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链8 8 8 8资料资料3 3：19511951年，英国科学家年，英国科学家威尔金斯威尔金斯和和富兰克林富兰克林提供了提供了DNADNA的的X X射线衍射图谱。射线衍射图谱。资料资料1 1：20
5、20世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNADNA分子的分子的基本单基本单位是脱氧核苷酸位是脱氧核苷酸。一、一、DNADNA模型建构模型建构资料资料2 2：DNADNA是由许多个是由许多个脱氧核苷酸脱氧核苷酸连接而成的连接而成的长链长链。9 9 9 9资料资料3 3：19511951年，英国科学家年，英国科学家威尔金斯威尔金斯和和富兰克林富兰克林提供了提供了DNADNA的的X X射线衍射图谱。射线衍射图谱。【模型建构【模型建构3 3】DNA分子呈双分子呈双螺旋螺旋结构结构资料资料1 1：2020世纪世纪3030年代，科学家认识到：组成年代，科学家认识到：组成DNA
6、DNA分子的分子的基本单基本单位是脱氧核苷酸位是脱氧核苷酸。一、一、DNADNA模型建构模型建构沃森、克里克沃森、克里克提出提出 DNADNA螺旋结构的初步构想螺旋结构的初步构想:B型型资料资料2 2：DNADNA是由许多个是由许多个脱氧核苷酸脱氧核苷酸连接而成的连接而成的长链长链。10101010 沃森、克沃森、克里克里克和和威尔威尔金斯金斯因发现因发现生命的双螺生命的双螺旋而荣获旋而荣获19621962年年诺贝诺贝尔生理学或尔生理学或医学奖。医学奖。左一：威尔金斯左一：威尔金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森 11111111P P4 41 13 35 52 2o oP P
7、4 41 13 35 52 20 0P PP PP P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构3 3】DNA 双双 链链12121212两条链中的碱基是排在两条链中的碱基是排在侧，还是在侧，还是在侧？侧？13131313P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP PP P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构3 3】DNA 双双 链链14141414P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41
8、 13 35 52 20 0P PP PP P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构3 3】DNA DNA 双双 链链15151515P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP PP P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构3 3】DNA DNA 双双 链链16161616P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP PP P4 41 13 35 52 2
9、o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构3 3】DNA DNA 双双 链链17171717P P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP PP P4 41 13 35 52 2o oP P4 41 13 35 52 20 0P PP P【模型建构【模型建构3 3】DNA DNA 双双 链链反反向向平平行行5端端5端端3端端3端端18181818思考思考2 2：DNADNA分子中的分子中的每个每个脱氧核糖脱氧核糖与几个与几个磷酸基团磷酸基团相连相连？思考思考1 1：根据根据DNADNA分子结构图，分子结构图，1
10、 1个双链个双链DNADNA分子中含有多少个分子中含有多少个游离的磷酸基团游离的磷酸基团？2 2个个2 2个或个或1 1个个【模型建构【模型建构3 3】DNA DNA 双双 链链5端端5端端3端端3端端19191919资料资料4 4：奥地利著名生物化学家奥地利著名生物化学家查哥夫查哥夫研究研究得出得出：（1 1）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）的量总是）的量总是等于等于胸腺胸腺嘧啶（嘧啶（T T）的量）的量(A=T)(A=T)；鸟嘌呤（；鸟嘌呤（G G）的量）的量总是总是等于等于胞嘧啶（胞嘧啶（C C）的量）的量(G=C)(G=C)。（2 2）同种同种生物体细胞中生物体细胞中DNADNA的含量的含量是
11、是相相同同的的，不同不同种生物的种生物的碱基含量是碱基含量是不同不同的的;DNA分子呈分子呈双螺旋结构双螺旋结构，A与与T、G与与C配对配对【模型建构【模型建构4 4】一、一、DNADNA模型建构模型建构20202020 【模型建构【模型建构4 4】DNA分子呈分子呈双螺旋结构双螺旋结构，A与与T、G与与C配对配对联想一下，联想一下，像什么？像什么？宽度一致宽度一致21212121连接两条链的连接两条链的碱基如何配对碱基如何配对?22222222 碱基配对时，为什么碱基配对时，为什么嘌呤嘌呤碱不与碱不与嘌呤嘌呤碱或碱或嘧啶嘧啶碱不与碱不与嘧嘧啶啶碱碱配对呢？呢？这是由于这是由于嘌呤嘌呤碱是碱是
12、双环化合物双环化合物，占有，占有空间大空间大；嘧啶嘧啶碱是碱是单单环环化合物，占有化合物，占有空间小空间小。而。而DNADNA分子的分子的两条链的距离是固定的两条链的距离是固定的。胞嘧啶胸腺嘧啶鸟嘌呤腺嘌呤连接两条链的连接两条链的碱基如何配对碱基如何配对?23232323 为什么为什么只能只能是是A配配T，G配配C，不能是不能是A配配C，G配配T？(1)A的量总是等于的量总是等于T的量，的量，G的量总是等于的量总是等于C的量。的量。(2)A与与T通过通过两个氢键两个氢键相连，相连，G与与C通过通过三个氢键三个氢键相连，相连，使使DNA的的结构更加稳定结构更加稳定。连接两条链的连接两条链的碱基如
13、何配对碱基如何配对?2424242420世纪初1951-195219521951年DNA的结构单位：四种脱氧核苷酸科赛尔、琼斯、列文沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构，尝试建构模型：双螺旋、三螺旋失败（配对违反化学规律）物理模型X射线衍射技术威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）DNA双螺旋结构模型的构建25252525碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过嘌呤和嘧啶之间通过氢键氢键配对，形成配对，形成碱基对碱基对，且，且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配对，这种碱基之间的配对，这种碱基之间的一一一一对
14、应的关系对应的关系就叫做就叫做碱基互补配对原则。碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键二、DNA模型分析二、二、DNADNA分子的结构分子的结构若若G与与C含量越高含量越高，该，该DNA的的结构更加稳定结构更加稳定。2626AAATTTGGGGCCCATC（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷分子中的脱氧核糖和磷酸酸交替连接交替连接，排列在外侧，构成，排列在外侧，构成基基本骨架本骨架；碱基在碱基在内侧内侧。（3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢键氢键连结连结起来，形成起来，形成碱基对碱基对，且遵循，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNADNA分子的结构特点：分子的结构特点：（1）DNA分
15、子是由两条分子是由两条反向平行反向平行的的脱氧核苷酸长链盘旋成脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。小结：小结：27272727DNADNA的组成和结构可用的组成和结构可用“五四三二一五四三二一”表示表示五种元素：五种元素：C C、H H、O O、N N、P P四种碱基：四种碱基：A A、G G、C C、T T，组成，组成四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链：两条长链：两条两条反向平行反向平行的脱氧核苷酸长链的脱氧核苷酸长链一种螺旋：一种螺旋：规则的规则的双螺旋结构双螺旋结构二、二、DNADNA分子的结构分子的结构结构特点
16、结构特点1 1、DNADNA分子的结构特点：分子的结构特点：28282828AAATTTGGGGCCCATC 思考思考3 3：结构中：结构中的的哪个结构哪个结构是是稳定不变的稳定不变的?哪个结构哪个结构是是千变万化的千变万化的？两条长链上的两条长链上的脱氧核糖脱氧核糖与与磷酸交替排列磷酸交替排列的顺序是的顺序是稳稳定不变的定不变的。长链中的长链中的碱基对的排碱基对的排列顺序列顺序是是千变万化的千变万化的。二、二、DNADNA分子的结构分子的结构DNA DNA 的特性的特性2929292930303030 思考思考4 4：比较比较不同不同组的组的DNADNA模型模型有什么不同有什么不同？DNAD
17、NA中的中的遗传信息蕴藏在哪儿遗传信息蕴藏在哪儿?碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序中碱基对的排列顺序中二、二、DNADNA分子的结构分子的结构DNA DNA 的特性的特性313131311)1)稳定性：稳定性：u外侧恒定：外侧恒定：u内侧配对稳定：内侧配对稳定：u稳定的空间结构：稳定的空间结构：磷酸、脱氧核糖磷酸、脱氧核糖交替连接交替连接 构成构成基本骨架基本骨架A-T，G-C双螺旋结构双螺旋结构2 2、DNADNA分子的特性：分子的特性：2 2）多样性：多样性：二、二、DNADNA分子的结构分子的结构DNA DNA 的特性的特性32323232二二、DNADNA分子的
18、结构分子的结构DNA DNA 的特性的特性2 2）多样性：多样性：假设一个假设一个DNADNA分子中的一条多核苷酸链有分子中的一条多核苷酸链有100100个个4 4种不同的碱基，它们的可能排列方式是多少种呢种不同的碱基，它们的可能排列方式是多少种呢？人体内的人体内的DNADNA有有3030亿个碱基对亿个碱基对思考：思考：两个人两个人DNADNA完全相同完全相同的的概率概率为多少？为多少？33333333 碱基对的碱基对的排列顺序的千变万化排列顺序的千变万化，构成，构成了了DNADNA分子的多样性。（分子的多样性。（4 4n n种）种）1)1)稳定性：稳定性：u外侧恒定：外侧恒定：u内侧配对稳定
19、：内侧配对稳定：u稳定的空间结构：稳定的空间结构：磷酸、脱氧核糖交替连接磷酸、脱氧核糖交替连接 构成基本骨架构成基本骨架A-T，G-C双螺旋结构双螺旋结构二、二、DNADNA分子的结构分子的结构DNA DNA 的特性的特性2 2、DNADNA分子的特性：分子的特性：2 2）多样性：多样性：3 3）特异性：特异性：特定的特定的DNADNA分子具有分子具有特定的特定的碱基碱基排列顺序排列顺序。碱基对的碱基对的特定排列顺序特定排列顺序，又构成了，又构成了每一个每一个DNADNA分子的特异性分子的特异性；34343434小结小结1.1.化学化学元素组成元素组成：C H O N PC H O N P2.
20、2.基本基本组成单位组成单位：(四种四种)脱氧核苷酸脱氧核苷酸一分子一分子含氮碱基含氮碱基一分子一分子脱氧核糖脱氧核糖一分子一分子磷酸磷酸3.3.空间结构空间结构:规则的规则的双螺双螺旋结构旋结构两条脱氧核苷酸长链（两条脱氧核苷酸长链（反向平行反向平行）碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则4.DNA4.DNA分子特点分子特点：稳定性，稳定性，多样性，特异性多样性，特异性35353535分析DNA分子结构图像热点拓展考向DNA分子结构分析(1)图中能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？提示不能。(2)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？提示解旋酶作用于
21、，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于。36363636(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？提示初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(4)图中碱基之间是如何连接的？一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？提示双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接，而同一条链上碱基之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连；一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。3737373712345678109GTCA1.胞嘧啶胞嘧啶2.腺腺嘌呤嘌呤3.鸟鸟嘌呤嘌呤4.胸腺胸腺嘧啶嘧啶5.脱氧核糖脱氧核糖6.磷酸磷酸7.胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧
22、核苷酸8.碱基碱基对对9.氢键氢键10.一条一条脱氧核苷酸脱氧核苷酸链的片段链的片段【课后练习】【课后练习】1下面是下面是DNA的分子结构模式图，说出图中的分子结构模式图，说出图中110的的名称。名称。383838382已知已知1个个DNA分子中有分子中有4000个碱基个碱基对对，其中，其中胞嘧啶胞嘧啶有有2200个，个，这个这个DNA分子中分子中应含有应含有的脱的脱氧核苷酸的数氧核苷酸的数目和目和腺嘌呤腺嘌呤的数目分的数目分别是别是 （）A4000个和个和900个个 B4000个和个和1800个个C8000个和个和1800个个 D8000个和个和3600个个C【课后练习】【课后练习】3939
23、3939 你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。A=T G=C A+G=T+C 也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：规律概括规律概括：在在DNA双链中，双链中，任意两个不互补任意两个不互补碱基之和碱基之和 ，并为并为碱基总数碱基总数的的 。A+G()=T+C()=50%A+G T+C =()()=()()=1A+T+G+CA+T+G+CA+CT+GT+GA+C相等相等一半一半【课后练习】【课后练习】40404040设设DNA一
24、条链为一条链为1链链，互补链为，互补链为2链链:根据根据碱基互补配对碱基互补配对原则，可知：原则，可知：三、三、DNADNA分子中碱基的计算分子中碱基的计算A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C2C2C C1 1G G2 21 1 2 2A1=T2 ，A2=T1 ，G1=C2 ，G2=C1 在在DNA双链双链中：中：A=T，G=C DNA1：A 1 T 1 G1 C1 DNA2：A 2 T 2 G2 C241414141若若1链：链：(A1+G1)/(T1+C1)=b,则则2链：链：(A2+G2)/(T2+C2)=1/b；双链双链DNA分子中，分子中，互补互补的两条链中
25、的两条链中 A+G /T+C 互为互为倒数倒数。A1+G1T1+C1T2+C2A2+G2=嘌呤嘌呤碱基总数等于碱基总数等于嘧啶嘧啶碱基总数碱基总数A+G=T+C 即即 A+G /T+C=1A1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C2C2C C1 1G G2 21 1 2 2三、三、DNADNA分子中碱基的计算分子中碱基的计算42424242 (1)在在DNA双链中，双链中，任意两个不配对任意两个不配对碱基之和碱基之和 ，并为，并为碱基总数碱基总数的的 。相等相等一半一半规律概括规律概括：A+G()=T+C()=50%A+T+G+C
26、A+T+G+C A=T G=C A+G =T+C (2)任意两个配对任意两个配对碱基之和在碱基之和在双链中双链中比例比例 每一条每一条单链单链中这中这两个互补两个互补碱基之和碱基之和的比例。的比例。等于等于A+TA+TA+T+G+CA+T+G+C=A A1 1+T+T1 1A A1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1 1A A2 2+T+T2 2A A2 2+T+T2 2+G+G2 2+C+C2 2G+CG+CA+T+G+CA+T+G+C=GG1 1+C+C1 1A A1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1 1G G2 2+C+C2 2A A2 2+T+T2 2+G+G2 2+C+
27、C2 2同理：同理：43434343（3 3）单、双链）单、双链信息的信息的转化：转化：规律概括规律概括：A1=T2 ，A2=T1 ，G1=C2 ，G2=C1 在在DNA双链双链中：中：A=T，G=C DNA1：A 1 T 1 G1 C1 DNA2：A 2 T 2 G2 C2A A1 1T T2 2T T1 1A A2 2G G1 1C2C2C C1 1G G2 21 1 2 244444444规律概括规律概括：1 1 2 2A A T T G G C CG G G G C C C C T T C C T T G G C CA A C CG G G G G G C CA A（1）个数个数：A=
28、A1+A2 A=A1+A2 =1+2=3（2）比例比例：A1=1 /10A2=2 /10A =(1+2)/(10+10)A =1/2(A1+A2)45454545有关有关DNA中的碱基计算中的碱基计算1、某双链、某双链DNA分子中，分子中，G占占23%，求，求A占占多少？多少？G=C，G=23%G+C=46%C=23%（G+C）+（A+T）=1 A+T=1-（G+C）=54%A=T A+T=2A=54%A=1/254%=27%=27%464646462、若、若DNA的一个单链中，的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比，上述比例在其例在其互补链互补链和和整个整个DNA分子中分子中分别分别是
29、多少？是多少？有关DNA中的碱基计算0.4，0.4G1+C1A1+T1=0.4 已知已知求：求：G2+C2A2+T2=？G+CA+T=？C1+G1T1+A1474747473、在、在DNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比，上述比例在其例在其互补链互补链和和整个整个DNA分子中分子中分别分别是多少？是多少？有关DNA中的碱基计算2.5 1T1+C1A1+G1 A2+G2T2+C2=0.4=已知已知求：求：T2+C2A2+G2=？T+CA+G=？48484848则则=46%G+CA+T+G+C所以所以G11+C1 1A1+T1+G1+C1=46%已知已知 DNA1：因为因
30、为 G2=C1已知已知 DNA：A+TA+T+G+C=54%,24%24%4、某双链、某双链DNA分子中，分子中，A A与与T T之和占之和占整个整个DNADNA碱基碱基总数总数的的54%54%，其中其中一条链一条链上上GG占占该链该链碱基碱基总数总数的的22%22%。求。求另一条链上另一条链上GG占其占其所在所在链链碱基碱基总数的百分含量总数的百分含量。A1+T1+G1+C1G1=22%求求：DNA2：A2+T2+G2+C2G2=？C1=？G21（A1+T1）G1=24%C1=49494949A2A2+T2+G2+C2A1A1+T1+G1+C121+AA+T+G+C=A2A2+T2+G2+C2 A1A1+T1+G1+C1+AA+T+G+C215050谢谢欣赏谢谢欣赏The user can demonstrate on a projector or computer,or print the presentation and make it into a film to be used in a wider field
