第二講的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

第二講的結(jié)構(gòu)和復(fù)制第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月ＤＮＡ和ＲＮＡ的比較ＤＮＡＲＮＡ全稱主要存在位置元素組成基本單位堿基五碳糖結(jié)構(gòu)功能脫氧核糖核酸核糖核酸脫氧核糖核糖Ａ、Ｇ、Ｃ、ＴＡ、Ｇ、Ｃ、Ｕ脫氧核苷酸（4種)核糖核苷酸(4種）細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)單鏈主要的遺傳物質(zhì)少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)C、H、O、N、PC、H、O、N、P核酸的結(jié)構(gòu)和功能回顧：有的RNA具有催化功能第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1.脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)和種類：脫氧核苷酸（4種）磷酸含氮堿基（4種）脫氧核糖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)2.核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)和種類：核糖核苷酸（4種）磷酸含氮堿基（4種）核糖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)核糖初步水解產(chǎn)物徹底水解產(chǎn)物第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的平面結(jié)構(gòu)ATGCATGC123451234512345磷酸二酯鍵DNA的立體結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一、DNA的結(jié)構(gòu)2個(gè)氫鍵3個(gè)氫鍵5個(gè)碳位第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月AAATTTGGGGCCCATC（1）.DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：③.兩條鏈上的堿基通過氫鍵形成堿基對(duì)排列在內(nèi)側(cè)，堿基對(duì)多種多樣的排列順序。②.磷酸、脫氧核糖交替連接外側(cè)——構(gòu)成基本骨架①.由兩條鏈按反向平行方式盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)；堿基對(duì)的組成有特定的規(guī)律：即A一定與T配對(duì)，G一定同C配對(duì)的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。（A=T、G三C）第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月ATGCATGC1234512345123453’5’磷酸二酯鍵5’5’3’3’？？2個(gè)氫鍵3個(gè)氫鍵？（1）配對(duì)的堿基，A與T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。C—G比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，分解耗能就越多。

(2)脫氧核苷酸聚合形成長鏈的過程中產(chǎn)生水，即脫氧核苷酸→DNA＋H2O；（脫水縮合）

(3)DNA分子結(jié)構(gòu)可簡記為5種元素，4種堿基(脫氧核苷酸)，3種小分子，2條長鏈，1個(gè)雙螺旋；

(4)每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)有2個(gè)；

(5)○?之間的數(shù)量關(guān)系1∶1∶1；1:1:1:1？例如：脫氧核苷酸的相對(duì)分子質(zhì)量為a，由m個(gè)脫氧核苷酸構(gòu)成的DNA分子的分子量為：am-18(m-2)例如：脫氧核苷酸的相對(duì)分子質(zhì)量為a，由m個(gè)脫氧核苷酸構(gòu)成的環(huán)狀DNA分子的分子量為：am-18m考點(diǎn)在強(qiáng)化第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)○和之間的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵，用限制性內(nèi)切酶、DNA水解酶可切斷，用DNA連接酶、DNA聚合酶可連接；(7)?—?之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂；形成不需酶。(8)每個(gè)脫氧核糖連接著2個(gè)磷酸，每個(gè)磷酸連接著2個(gè)脫氧核糖；連接一條鏈中2個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)是脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖(9)若堿基對(duì)為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n之間，若已知A有m個(gè)，則氫鍵數(shù)為？ATGCATGC1234512345123453’5’磷酸二酯鍵5’5’3’3’？？2個(gè)氫鍵3個(gè)氫鍵？A=T=m;C=G=n-m;氫鍵數(shù)=3（n-m）+2m=3n-m第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）.DNA的特性：1.穩(wěn)定性：兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩(wěn)定不變的，A與T、G與C之間的氫鍵維持了DNA分子的穩(wěn)定性，并且GC對(duì)越多DNA分子越穩(wěn)定。2.多樣性：長鏈中的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。DNA的多樣性決定了蛋白質(zhì)的多樣性、生物的多樣性。（4n，n表示堿基對(duì)數(shù)）3.特異性：DNA分子的特異性就體現(xiàn)在每一種DNA都有特定的堿基（對(duì)）排列順序，代表了特定的遺傳信息。不同的生物，堿基對(duì)的數(shù)目可能不同，堿基對(duì)的排列順序肯定不同。第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基比例的應(yīng)用及計(jì)算（一）.由堿基種類及比例判斷核酸的種類（1）若有U無T,則為RNA。（2）若有T無U,則為DNA。雙鏈DNA中A=T、G=C，單鏈DNA中A≠T、G≠C，也可能A=T、G=C。（3）在DNA中分子中，堿基數(shù)=脫氧核糖數(shù)=含氮堿基數(shù)=脫氧核苷酸數(shù)例.某生物核酸的堿基組成是嘌呤堿基占58％，嘧啶堿基占42％，此生物不可能是()A.噬菌體B.煙草花葉病毒C.細(xì)菌D.酵母菌A第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月A=TG=C任何兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和占?jí)A基總數(shù)的1/2配對(duì)堿基占總數(shù)的比例反映物種的特異性規(guī)律一：（二）.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其推論A+C=A+G=T+C=T+G=1/2總第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律二：雙鏈DNA分子上A+T（或G+C）占總數(shù)的m，

任何一條鏈上A+T（或G+C）占該鏈堿基數(shù)的

轉(zhuǎn)錄出的mRNA上的A+U（或G+C）占其堿基數(shù)的雙鏈DNA分子上A+T/G+C=n

任何一條鏈上A+T/G+C=

轉(zhuǎn)錄出的mRNA上的A+U/G+C=mmnna鏈堿基數(shù)＝b鏈堿基數(shù)＝r鏈堿基數(shù)＝1/2DNA分子總堿基數(shù)A1+T1＝A2+T2＝Ar+UrG1+C1＝G2+C2＝Gr+Cr(A1+T1)%L1＝(A2+T2)%L2＝(A+T)%雙鏈DNA

＝(Ar+Ur)%mRNA(G1+C1)%

L1

＝(G2+C2)%

L2

＝(G+C)%雙鏈DNA＝(Gr+Cr)%mRNA總結(jié)2條鏈中“互補(bǔ)堿基相加”之比相等第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律三：A1+G1/T1+C1=K則A2+G2/T2+C2=1/K；整個(gè)DNA分子中A+G/T+C=

。改成A+C/T+G一樣。即：2條鏈中不互補(bǔ)堿基比互為倒數(shù)。1第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)】

在含有四種堿基的DNA區(qū)段中，有腺嘌呤a

個(gè)，占該區(qū)段全部堿基的比例為b，則

A.b≤0.5

B.b≥0.5

C.胞嘧啶為a(1/2b-1)個(gè)

D.胞嘧啶為b(1/2a-1)個(gè)

【解析】設(shè)胞嘧啶的數(shù)目為x,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，雙鏈中A＝T，C＝G；則A＝T=a，G=C=x；而A/（A+T+C+G）＝b，所以a/2a+2x=b,解得:胞嘧啶為a(1/2b-1)A+T+C+G＝a/b,A=T=a,因?yàn)锳+T+C+G最少=2a,(前提：C+G=0).與題干中告知含4種堿基不符，所以b不可能=0.5，排除AB。應(yīng)該小于0.5。第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月二、DNA分子的復(fù)制理解DNA分子的復(fù)制過程及意義第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進(jìn)行）復(fù)制：以母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）：組成復(fù)制后的DNA邊解旋邊復(fù)制DNA分子的復(fù)制過程半保留復(fù)制第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月二、DNA分子的復(fù)制定義場所時(shí)間條件模板原料酶能量過程特點(diǎn)原則模板去向產(chǎn)物意義主要在細(xì)胞核有絲分裂的間期、無絲分裂之前

減數(shù)第一次分裂的間期使遺傳信息從親代傳給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性以親代DNA為模板合成子代DNA的過程親代DNA雙鏈四種游離脫氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶等ATP供能解旋—配對(duì)—復(fù)螺旋邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制分別進(jìn)入兩個(gè)DNA分子中子代DNA分子與親代一模一樣堿基互補(bǔ)配對(duì)保證機(jī)制：1.規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)能為復(fù)制提供精確的模板，2.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則能保證復(fù)制準(zhǔn)確無誤進(jìn)行第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

最早提出的DNA復(fù)制模型有三種對(duì)DNA分子復(fù)制的推測1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的3、彌散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的；復(fù)制一次復(fù)制一次沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制假說：半保留復(fù)制復(fù)制一次親代DNA子代DNA第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月①子一代②子二代親代①DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)2、要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論，我們需要對(duì)親代和子代DNA進(jìn)行區(qū)分。DNA是肉眼看不到的，結(jié)合第一節(jié)的知識(shí)，采用什么方法能分辨DNA呢？，思考與討論:1、按照半保留復(fù)制的原理:右邊的親代DNA復(fù)制一次和復(fù)制二次后,其子代DNA的組成是怎么樣的？（用紅色表示新形成的鏈）同位素標(biāo)記法第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月半保留復(fù)制15N15N__DNA重15N14N__DNA中15N14N__DNA14N14N__

DNA

輕第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1.復(fù)制遵循原則：

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則2.復(fù)制方式：3.復(fù)制的特點(diǎn)：半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制.DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月親代DNA分子復(fù)制1次復(fù)制2次復(fù)制3次2=214=228=23復(fù)制n次子代DNA分子數(shù)=2n子代DNA分子脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

規(guī)律一:1個(gè)DNA分子復(fù)制n次，后代就有2n個(gè)DNA分子，2n+1條脫氧核苷酸鏈。而保留原來親代DNA分子母鏈的子代DNA分子永遠(yuǎn)是2個(gè),占2/2n

；原來的2條母鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例為2/2n+1（即1/2n）。

規(guī)律二:1個(gè)DNA分子中某種脫氧核苷酸的數(shù)目為a，復(fù)制n次，需要從周圍環(huán)境中吸收游離的脫氧核苷酸數(shù)為a×

(2n－1).第n次復(fù)制需要從周圍環(huán)境中吸收a×

2n-1個(gè)游離脫氧核苷酸。第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月例1.已知某一條全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子（0代），轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n代，其結(jié)果如下：分子總數(shù)________

只含15N的分子___________

含15N14N的分子__________

只含14N的分子___________

脫氧核苷酸鏈總數(shù)________

含15N的鏈為_____________

含14N的鏈為_____________2n022n-22n+122n+1-21/2n-11/2n如果親代DNA經(jīng)過標(biāo)記，

其中被標(biāo)記的DNA分子數(shù)占總數(shù)的

其中被標(biāo)記的核苷酸鏈數(shù)占總數(shù)的第23頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月【例2】一個(gè)DNA分子經(jīng)過3次復(fù)制后,

保留有原來母鏈的子代DNA分子占全部

子代DNA分子的比例為（）;原來的

母鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例為()。