優(yōu)化方案高考生物一輪復習 第六單元 第18講 DNA分子結構課件

DNA分子結構DNA分子由雙鏈結構組成,兩條鏈通過氫鍵相連。每條鏈由四種堿基-腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)-按一定順序排列而成。這種獨特的分子結構使DNA能夠高效地存儲和傳遞遺傳信息。byJerryTurnersnull課程目標了解DNA分子結構學習DNA分子的組成、堿基配對規(guī)則、雙螺旋結構以及手性結構等特征。掌握DNA復制機制探討DNA復制的半保留復制模式、復制酶促反應以及復制調(diào)控等。認知DNA修復機制學習錯配修復、切除修復和重組修復等多種DNA損傷修復機制。DNA分子結構的發(fā)現(xiàn)歷程11869年瑞士生物學家弗里德里?！っ咨釥柺状螐募毎酥刑崛〕隽艘环N新的生物大分子,并將其命名為"核酸"。這為后來DNA分子結構的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎。21944年美國細菌學家艾維里等人證明了DNA是遺傳物質(zhì),而非蛋白質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)推動了對DNA分子結構的進一步探究。31953年詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出了DNA雙螺旋結構模型。這一具有開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)為生物學史上最重要的一項成就之一。DNA分子的組成DNA分子由兩條多聚鏈組成,每條鏈由核苷酸單元沿著磷酸骨架串聯(lián)而成。核苷酸包含三個基本成分:磷酸、脫氧核糖和四種類型的堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)。這些成分以特定的方式結合在一起,形成DNA雙螺旋分子的獨特結構。核苷酸的結構核苷酸是DNA和RNA的基本組成單位。它由三部分組成:一個含五個碳原子的脫氧核糖(或者核糖)糖、一個磷酸基、以及一個含有氮原子的有機化合物——堿基。堿基可以是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)或胸腺嘧啶(T)(在RNA中為尿嘧啶U)。磷酸、脫氧核糖和堿基DNA分子由三個基本組成部分構成:磷酸、脫氧核糖和堿基。磷酸提供了分子的骨架,脫氧核糖是糖分子,四種堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)則包含遺傳信息。這些元素以特定的方式結合,形成DNA分子獨特的雙螺旋結構。堿基配對規(guī)則DNA分子中的堿基配對遵循特定的規(guī)則,即腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對,鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對。這種配對關系稱為沃森-克里克配對規(guī)則,是DNA雙螺旋結構形成的基礎。這種特定配對不僅確保了DNA分子的穩(wěn)定性,也為DNA復制和遺傳信息的傳遞提供了保證。DNA雙螺旋結構DNA分子采取雙螺旋結構,這一結構由詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克于1953年提出并證實。雙螺旋結構由兩條聚核苷酸鏈反平行纏繞而成,兩條鏈通過堿基配對相互連接,形成一種穩(wěn)定而緊密的結構。這種獨特的結構為DNA分子的復制和遺傳信息的傳遞提供了理論基礎。DNA分子的手性DNA分子具有手性特征,即分子結構不能與其鏡像重合。這是由于DNA分子的雙螺旋結構形成了左手螺旋。左手螺旋的結構是非對稱的,無法與其鏡像重合,這就賦予了DNA分子獨特的手性特性。這種手性特征對于DNA分子在生物學中的許多功能和性質(zhì)都產(chǎn)生了重要影響。DNA分子的超螺旋結構DNA分子不僅具有雙螺旋結構,還會進一步卷曲形成超螺旋結構。這種額外的纏繞和折疊有助于將長長的DNA分子壓縮并緊密地裝入細胞核內(nèi)。超螺旋結構使DNA分子更加緊湊和穩(wěn)定,有利于基因表達調(diào)控和DNA復制等生命過程的進行。DNA分子的復制機制DNA分子的復制是一個精密的過程,需要多種酶參與。復制從特定位點啟動,然后連續(xù)和不連續(xù)地進行。復制過程涉及解旋酶、聚合酶、連接酶等復雜的酶促反應,確保DNA分子能夠精確地復制并傳承遺傳信息。半保留復制DNA復制過程中,兩條DNA鏈會分離并各自作為模板,合成新的互補DNA鏈。這種復制方式稱為半保留復制,可以確保新形成的DNA分子含有一條源自原始DNA的鏈和一條新合成的互補鏈。這種機制可以有效地保持遺傳信息的連續(xù)性和穩(wěn)定性。半保留復制的實驗證據(jù)研究人員通過一系列精心設計的實驗,成功證明了DNA分子能夠進行半保留復制。這些實驗包括愛德華·查爾加夫的核酸組成分析、邁爾的同位素標記實驗,以及米切爾·麥克勞德和沃特遜-克里克的X射線晶體學分析。這些突破性的實驗為DNA遺傳信息傳遞機制的發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的基礎。DNA復制的酶促反應DNA復制依賴一系列專門的酶促反應。這些酶包括DNA聚合酶、DNA螺旋酶、原核DNA引物酶等。它們協(xié)同工作,確保復制過程快速、準確地進行。這些酶復雜的結構和精密的催化活性,是DNA復制得以高效進行的關鍵所在。DNA復制的調(diào)控DNA復制是一個高度精細且復雜的過程,需要各種調(diào)控機制來確保其準確有效進行。這些調(diào)控機制包括對復制起始的時間和頻率的控制,對復制叉移動速度和方向的調(diào)節(jié),以及對復制錯誤的及時糾正等。這些調(diào)控機制能確保DNA得以準確復制,為后續(xù)的基因表達和細胞分裂提供保障。復制起始點和復制叉DNA復制是在雙鏈DNA分子上進行的。復制從特定位點開始,稱為復制起始點。隨著復制的進行,兩條新的DNA鏈逐漸延伸并向兩側移動,形成復制叉。復制叉兩側的DNA分子分別被稱為簡單復制裝置。這個過程中涉及到許多復雜的酶促反應。DNA分子復制的連續(xù)性和不連續(xù)性DNA分子在復制過程中呈現(xiàn)出兩種不同的復制模式:連續(xù)復制和不連續(xù)復制。連續(xù)復制模式用于主鏈的合成,而不連續(xù)復制模式則用于輔助鏈的合成。這種差異有助于確保DNA分子的完整性和準確性,從而保證生命活動的正常進行。DNA復制的修復機制DNA分子在復制過程中難免會出現(xiàn)一些錯誤和損傷。為了確保遺傳信息的準確性和完整性,細胞進化出了一系列高效的DNA修復機制。這些機制可以及時發(fā)現(xiàn)和修正復制過程中產(chǎn)生的各種缺陷和錯誤。主要的DNA修復機制包括錯配修復、切除修復和重組修復等,能夠確保遺傳信息的精確傳遞,維護細胞的基因組穩(wěn)定。錯配修復DNA復制過程中,偶爾會出現(xiàn)單個堿基的錯配。這種錯配會導致轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)生錯誤,從而影響細胞的正常功能。為了糾正這些錯誤,生物體進化出了一套高效的錯配修復機制。錯配修復主要依靠一些專門的修復酶,能夠識別和切除堿基錯配,然后借助模板DNA序列重新合成正確的堿基序列,從而修復DNA。這個過程能有效確保DNA遺傳信息的高保真復制。切除修復切除修復是一種DNA修復機制,主要用于修復堿基損傷或單鏈斷裂。它通過識別損傷DNA片段,將其切除,然后利用完整的DNA模板進行重新合成和連接,從而恢復DNA的正常結構和功能。這一過程由多種酶參與,包括DNA切割酶、DNA聚合酶和DNA連接酶等。重組修復重組修復是通過同源重組的方式來修復雙鏈斷裂的DNA。該過程需要借助多