DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制上課用.ppt

1、資料1：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認識到：組成DNA分子的基本單位是 。,脫氧核苷酸,1分子磷酸,1分子脫氧核糖,1分子含氮堿基,復(fù)習(xí)：DNA的組成,1分子脫氧核苷酸 = + + .,脫氧核苷酸,堿 基,A,G,C,T,磷酸,脫氧 核糖,DNA初步水解和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？,四種脫氧核苷酸 和 含氮堿基、脫氧核糖、磷酸,腺嘌呤脫氧核苷酸,鳥嘌呤脫氧核苷酸,胞嘧啶脫氧核苷酸,胸腺嘧啶脫氧核苷酸,脫氧核苷酸的種類(4種),1953年，美國科學(xué)家沃森（JD.Watson，1928）和英國科學(xué)家克里克（F.Crick，19162004），共同提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。,回眸歷史,討論 1、

2、利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果？ （1） （2） （3） 2、沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，出現(xiàn)過哪些錯誤？他們是如何對待和糾正這種錯誤的？ 3、沃森和克里克的默契配合，這種工作方式給于你哪些啟示？,要善于利用他人的研究成果，要善于與他人交流溝通，要善于與人合作。,DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)(1級結(jié)構(gòu))：多核苷酸鏈平面結(jié)構(gòu),磷酸,脫氧核糖,含氮 堿基,DNA的結(jié)構(gòu)模式圖,從圖中可見DNA具有規(guī)則的雙螺旋空間結(jié)構(gòu),放大,DNA的空間結(jié)構(gòu),A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。,（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接

3、，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基在內(nèi)側(cè)。,DNA分子的結(jié)構(gòu)特點,（）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對有一定的規(guī)律：A只和T配對、C只和G配對，這種堿基之間的一一對應(yīng)的關(guān)系就叫做堿基互補配對原則。,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,你注意到了嗎？,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。,長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。,你注意到了嗎？,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。,長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。,DNA分子的多樣性和特異性就體現(xiàn)在特定的堿基（對）排列順序中。,DNA分子的特異性：,多樣性：DNA

4、分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。,一個最短的DNA分子也有4000個堿基對，可能的排列方式就有44000種。,特異性：特定的DNA分子具有特定的堿基排列順序。,不同的生物，堿基對的數(shù)目可能不同，堿基對的排列順序肯定不同。,穩(wěn)定性：DNA分子中脫氧核糖與磷酸交替排列 ,的順序是穩(wěn)定不變的,堿基互補配對原則不變,三、DNA分子的結(jié)構(gòu)特性,問題： 這兩個DNA分子相同嗎？,不相同，因為它們的堿基對的排列順序不同,遺傳信息:DNA通過堿基對的排列順 序儲存大量的遺傳信息,有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的計算 1、由1000個堿基組成的DNA分子片段，可因其堿基對組成和序列的不同而攜帶不同的遺傳信息，其種類數(shù)最多可達 種

5、,4500,專題突破,DNA的結(jié)構(gòu)總結(jié),1、DNA分子是有 條鏈組成， 盤旋成 結(jié)構(gòu)。 2、 交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架； 排列在內(nèi)側(cè)。 3、兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對，并遵循 原則。,反向平行,雙螺旋,脫氧核糖和磷酸,堿基對,氫鍵,堿基互補配對,2,DNA的結(jié)構(gòu),化學(xué)組成：,4種脫氧核苷酸,5種元素：C H O N P,3種組成成分：含氮堿基、脫氧核糖、磷酸,空間結(jié)構(gòu),2條脫氧核苷酸長鏈,1種雙螺旋結(jié)構(gòu),第三節(jié)DNA的復(fù)制,人類首次試管中合成DNA 1956年，美國生化學(xué)家康貝格從大腸桿菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四種豐富的脫氧核苷酸的人工合成體系中，經(jīng)保溫孵育后測定DN

6、A含量，發(fā)現(xiàn)并沒有DNA生成；當(dāng)加入了少量DNA做引子和ATP作為能源物質(zhì)，再經(jīng)保溫孵育后，測定DNA含量，發(fā)現(xiàn)DNA含量增加了。且發(fā)現(xiàn)增加DNA的（AT）：（CG）的比值與所加入的單鏈DNA引子相同。分析： 事先放入四種脫氧核苷酸起何作用？ 加入DNA聚合酶起何作用？ 這是個什么反應(yīng)？ 加入ATP的作用是什么？ 為什么要加入DNA作引子？ 由此實驗可得出DNA復(fù)制所需要的條件。,(原料),(催化),(合成),(能量),(模板),復(fù)制的過程,解旋：利用細胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開。 形成子鏈：以解開的每段鏈為模板，以細胞中游離的脫氧核苷酸為原料,在酶的作用下，按照堿基

7、互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。 螺旋化：在酶的作用下，重新生成兩個雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA分子。,DNA的復(fù)制,1.概念：,指以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程。,2.時間：,有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期。,3.過程：,5.方法（特點）：,5. 6。意義： 7、場所？,精確的模板和 堿基互補配對原則是準(zhǔn)確復(fù)制的保證,兩條鏈均可作為為模板,游離的四種脫氧核苷酸 ATP （呼吸作用提供）,解旋酶、聚合酶等,4.復(fù)制的基本條件：,邊解旋邊復(fù)制,及適宜的溫度和酸堿度,半保留復(fù)制,真核生物：細胞核（主要）、葉綠體、線粒體 原核生物：細胞質(zhì),通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了

8、遺傳信息的連續(xù)性。,思考：一個DNA（親代）分子復(fù)制n代后，新形成的DNA（子代）分子總數(shù)為 個。其中含有親代DNA分子單鏈的有 個。,設(shè)計實驗,DNA的復(fù)制是半保留制還是全保留制,同位素示蹤法,同位素示蹤法是利用放射性元素作為示蹤劑對研究對象進行標(biāo)記的分析方法。用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變。人們可以根據(jù)這種化合物的性質(zhì)，對有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)進行追蹤。,背景知識,實驗過程：科學(xué)家以含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖幾代，獲得含有15N標(biāo)記的DNA的大腸桿菌。然后，再將獲得的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的普通培養(yǎng)液中。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再將DNA進

9、行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。,討論：如果DNA是以全保留方式復(fù)制的，請畫出親代，第一代，第二代DNA離心后在試管中的位置？若是以半保留的方式復(fù)制呢？,實驗結(jié)果：,結(jié)論：,DNA復(fù)制是以半保留的方式進行的。,課堂練習(xí),1.具有100個堿基對的一個DNA分子區(qū)段,內(nèi)含40個胸腺嘧啶,如果連續(xù)復(fù)制兩次,需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為( ) A. 30個 B. 60個 C. 180個 D. 240個,C,2、帶有14N標(biāo)記的DNA分子（第0代）， 以15N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制到 第3代，則第3代分子中， 含14N DNA分子有幾個？占多少？ 含15N的DNA分子有幾個？占多少？ 含1

10、4N的脫氧核苷酸鏈有幾條？占多少？ 含15N的脫氧核苷酸鏈有幾條？占多少？ 既含14N又含15N的DNA分子有幾個？占多少？ 復(fù)制n次后，含14N的DNA分子有幾個？占多少？,導(dǎo)學(xué)案答案： 1、C、H、O、N、P 脫氧核苷酸 兩條 雙 螺旋 磷酸-脫氧核糖骨架安排在螺旋外部 A與T G與C 堿基安排在螺旋內(nèi)部 2、兩 反向 雙螺旋 脫氧核糖 磷酸 外 內(nèi) 氫鍵 堿基對 堿基配對 A T G C 3、T+ C A+C 1 G T A G 4、半保留復(fù)制,5、解開 斷裂 解開的兩條單鏈 脫氧核苷酸 堿基 互補配對 氫鍵 半保留復(fù)制 6、含有15N標(biāo)記的NH4Cl 14N的普通 提取 DNA 密度梯度離心 離心后試管中DNA的位置 預(yù)測結(jié)果見課本53頁 DNA的復(fù)制是以半保留 的方式進行的 7、有絲分裂間期 減分裂間期 8、主要在細胞核中 9、能量 解旋酶 模板 4種脫氧核苷酸 堿