1、,DNA分子结构与复制,王曦之,王曦之,二、DNA的分子结构和特点 1.核苷酸是 和 连接起来的结构单元，其中的核苷又是 与 结合形成的单位。 2.DNA分子的基本单位是 ，是 的多聚体。4种脱氧核苷酸分别是 、 和。 3.DNA分子结构的特点(1)DNA分子是由两条长链组成的，并按 方式盘旋成 结构。(2)DNA分子两条链上的核苷酸碱基由 连接。(3)DNA分子中碱基含量的卡伽夫法则：AT，GC，但 的量不一定等于 的量。,核苷,磷酸,含氮碱基,戊糖,脱氧核苷酸,脱氧核苷酸,腺嘌呤脱氧核苷酸,胸腺嘧啶,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核苷酸,反向平行,双螺旋,氢键,A+T,G+C,二
2、、DNA的结构,1、化学组成（1）基本单位脱氧核苷酸(四种),规则的空间双螺旋结构 1953年沃森、克里克构建的物理模型,腺嘌呤脱氧核苷酸,腺嘌呤,脱氧核糖,磷酸,碱基,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,脱氧核苷酸结构示意图,四种碱基,平面结构,立体结构,主要特点 由两条 的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构. DNA分子中 交替连接,排列在 ,构成基本骨架;碱基排列在 . 两条链上的碱基通过 连接成 ,且A与T配对(A=T), G与C配对(GC) 称之为 原则。,2、DNA分子的空间结构 规则的双螺旋结构,反向平行,脱氧核糖和磷酸,外侧,内侧,氢键,碱基对,碱基互补配对,2.在DNA分子的
3、一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过 ( )A.肽键B.-磷酸-脱氧核糖-磷酸-C.氢键D.-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-解析 DNA分子单链上相邻碱基A与T的连接方式如图：由此可知是通过“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”连接起来的。,D,1. 下图是DNA的结构，回答下列问题：,(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有 个。 (2)、之间的数量关系 。 (3)和之间的化学键为 ，用 处理可切断，用 处理可连接。 (4)之间以 相连，可用解旋酶断裂，也 断裂。 (5)每个脱氧核糖连接着 个磷酸，如在3号、5号碳原子上相连接。 (6)若碱基对为n，则氢键数为 之间，若已知A有m个，则氢键数为 。
4、解析 正确认识DNA的化学结构和空间结构。 答案 (1)2 (2)111 (3)磷酸二酯键 限制酶 DNA连接酶 (4)氢键 加热 (5)2 (6)2n3n 3n-m,稳定性 碱基对间的氢键 多样性 碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序千变万化,能够储存大量的遗传信息. 构成了DNA的多样性遗传信息的多样性生物多样性。 特异性 每一个特定的DNA分子具有特定的碱基对的排列顺序. DNA分子的特异性 遗传信息的特异性 生物的特异性,3、DNA分子结构的特性,由于A只能与T配对, G只能与C 配对,在整个DNA分子中,(1) A=T, G=C(卡加夫法则）;,(2) A+G =,C+T,=50%碱基
5、总数,即非配对的任意两个碱基之和占总碱基数的一半,(3) (A+G)/(T+C),= 1,在DNA分子的互补链之间,甲链的(A+G)/(T+C) =乙链的,甲链的(A+T)/(G+C) =乙链的,(T+C)/(A+G),(A+T)/(G+C),(倒数),(相同数),4、碱基互补配对原则的应用,= A+C = G+T,(A+T)/(G+C)=?,(特异性),例1、从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌吟占该链全部碱基数的（ ） A26B24 C14 D11,A
6、,1、过程 以解开的每段母链为模板,按碱基互补配对原则,形成与母链互补的子链. 每条子链与其互补的母链盘绕成双螺旋结构,各形成一个新的DNA分子. 解旋 2、特点 边解旋边复制 多起点同时进行，双向复制 半保留复制,三、DNA分子的复制,例（2009江苏）下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图， 有关叙述错误的是,A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的,B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的,C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶,D真核生物的这种复制方式提高了复制速率,A,三、DNA分子的复制,3、复制相关知识,细胞分裂间期,主要在细胞核，拟核，少数在线粒体、叶绿体中,DNA分
7、子两条链（称为母链）,四种游离的脱氧核苷酸,由ATP提供,DNA解旋酶、聚合酶,子代DNA分子(与亲代一模一样),模板 原料 能量 酶,条件,及适宜的温度和酸碱度,以亲代DNA分子为模板合成子代DNA,4.DNA复制过程中的有关计算(1)DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次,则子代DNA分子数2n个；含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个；不含亲代链的子代DNA分子数(2n-2)个；含有亲代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子数的2/2n(或1/2n-1)。(2)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n-1)个。,5、D
8、NA分子精确复制的原因 DNA分子的双螺旋结构为复制提供精确的模板. 碱基互补配对原则是复制准确进行的有力保证. 6、DNA分子复制的意义 DNA分子的复制使遗传信息从亲代传递给子代,保持了遗传信息的连续性.,2.右图示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d各表示一条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是 ( )A.a和c的碱基序列互补B.b和c的碱基序列相同C.a链中(A+T)/(G+C)的比值与b链中同项比值不同D.a链中(A+T)/(G+C)的比值与c链中同项比值相同,答案 D,例、用32P标记某一个噬菌体的DNA分子,然后去侵染不被标记的大肠杆菌,释放出64个子代噬菌体,问:该噬菌
9、体DNA复制的次数以及子代噬菌体中被标记的噬菌体占总数的比例 ( )A. 6次, 1/64 B. 6次, 1/32 C. 8次, 1/64 D. 8次, 1/32,B,例、某个DNA片段由500对碱基组成，AT占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为 A330 B660 C990 D1320,C,4.关于图示DNA分子的说法，正确的是 ( )A.限制性核酸内切酶可作用于部位，DNA连接酶作用于部位B.该DNA的特异性表现在碱基种类和(A+T)/(G+C)的比例上C.若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m2n)，则G的个数为(pm/2n)-p,D.把
10、此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占3/4,思维误区警示 易错清单 正常生物体内的DNA复制时的注意事项：(1)用到的酶有解旋酶和DNA聚合酶。(2)所用原料为游离的四种脱氧核苷酸。(3)DNA的两条链都作为模板。(4)若复制过程中出现差错，则发生基因突变。 错因分析 不能正确理解DNA分子复制的过程、特点与体外的区别。DNA复制可在体外进行，需满足的条件有模板、原料、酶、ATP、温度、pH，常用的仪器是DNA扩增仪。,解题思路探究,6、 DNA分子复制特点的探索 -氯化铯密度梯度离心法,原理 此法用每分钟数万转的高速长时间的离心，使离心管内的氯化铯溶液因离心作用与
11、扩散作用达到平衡，而形成密度梯度(溶液的密度在离心管的底部最大，而在离心管的顶部最小)。如果DNA分子溶解在氯化铯溶液中，它们将逐渐集中在一条狭窄的带上，在那儿DNA分子的密度恰好跟那一点上的氯化铯密度相等。,例、某生物核酸的碱基组成中，嘌呤碱占52，嘧啶碱占48，此生物一定不是( ) A噬菌体 B大肠杆菌 C青霉菌 D人,A,练习巩固：,例：,上图中DNA分子片段的说法不正确的是（ ） A把此DNA放在含15N的培养液中复制3代，子代,A,中含15N的DNA链占总链的7/8 B处的碱基对缺失导致基因突变 C限制性内切酶可作用于部位，解旋酶作用于 部位,D该DNA的特异性可表现 (A+T)(G
12、+C)的比例上,例：,某噬菌体的DNA为单链DNA，四种碱基的比例为0.28A、0.32G、0.24T、0.16C。当它感染宿主细胞时，能形成杂合型双链DNA分子（RF），则在RF上四种碱基A、G、C、T的比率依次（ ）,B,A.0.24 0.16 0.32 0.28 B.0.26 0.24 0.24 0.26 C.0.28 0.32 0.16 0.24 D.0.24 0.26 0.26 0.24,例、亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基，碱基脱氨基后的变化如下：C转变为U（U与A配对），A转变为I（I为次黄嘌呤，与C配对）。现有一DNA片段为,，经亚硝酸盐作用后，若链中的A、C发生脱氨基作用
13、，经过两轮复制后其子孙代DNA片断之一为,C,例、,已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述那一种类型，应该（ ） A分析碱基类型，分析核糖类型 B分析碱基类型，确定碱基比率 C分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型 D分析核糖类型,确定碱基比率,B,在生命科学研究中，“放射性同位素示踪”是经常 使用的研究手段。某科研所做了如下几个科学实验， 请仔细阅读分析并回答有关问题：,典例分析,(1)将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养 基上按图甲所示方式繁殖8代，那么在子代中含1H的 DNA分子的比例是 。DNA分子的复
14、制所需要的条件是 ，这种复制方式叫 。 (2)按上图乙所示，科研人员合成了一段含15N的特定 DNA片段。用它作为探针，利用 原理，可检测待测标本中的遗传信息。这项技术目前在环境监测方面可用于 。,(3)科研人员选取一棵健壮的植物幼苗，将它的一片叶用 透明塑料袋密封，施加14CO2(如上图丙所示)，用以探 究土壤温度和气温对其体内有机物运输方向的影响。控 制不同温度条件，分别在A、B处测定含14C的有机物含 量，记录的实验数据如下：,指标项,实验数据,编号,该实验结果说明： 。,解析 (1)DNA的复制是半保留复制，该种方式需要模板、 原料、能量、酶等条件。大肠杆菌在普通培养基上培养 时，新合
15、成的子链全含1H，所以子代中含1H的大肠杆 菌为100。(2)用单链的DNA作为探针，通过DNA分子 杂交，可检测水质是否被病毒所污染。(3)相应数据显 示，当土温高而气温低时，放射性在下部强；当土温低 而气温高时，上部叶的放射性强。这说明两种情况下有 机物的运输方向不同。,答案 (1)100 模板、原料、能量、酶 半保留复制 (2)DNA分子杂交 检测饮水中病毒含量(其他合理答案 也可) (3)当土壤温度高于气温时，光合作用产生的有机 物向下运输较多；当土壤温度低于气温时，光合作用产 生的有机物向上运输较多,2.下列关于DNA分子的叙述，不正确的是 ( )A.磷酸和脱氧核糖交替连接排列构成D
16、NA分子的基本骨架B.由一个DNA分子复制形成的两个子代DNA分子的分离往往与着丝点的分裂同时发生C.双链DNA分子中，若一条链上AT/GC=b，则另一条链上一定有AT/GC=bD.DNA分子复制是在DNA连接酶的作用下将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的过程解析 注意DNA聚合酶与DNA连接酶的区别。,题组二：卡伽夫法则的应用 3.在一个双链DNA分子中，碱基总数为，腺嘌呤数为，则下列有关结构数目正确的是 ( )脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数碱基之间的氢键数为一个链中A+T的数量为G的数量为-A. B.C. D.,解析 的等量关系容易判断；对于，须知G与C之间 形成3个氢键，A与T之间形成2个氢
17、键，故氢键数为： 2+3 ；因A+T的总量为2，故一条链中的A+T的数量应为；中计算G的数量有误， 应为 答案 D,4.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9和17.1，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的 ( )A.32.9和17.l B.31.3和18.7C.18.7和31.3 D.17.1和32.9解析 G+C=35.8,一条链上G+C=35.8(占一条链的总数)，C是17.1，G是18.7，那么另一条链上C是18.7。同理可以得出T为31.3。,B,题组三：DNA分子的复制 5.在DNA复制过程中，保证复制准确无
18、误进行的关键步骤是 ( )A.解旋酶破坏氢键并使DNA双链解开B.游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对C.与模板链配对的脱氧核苷酸连接成子链D.子链与模板链盘绕成双螺旋结构解析 在DNA复制过程中，有解旋、合成子链和螺旋化等过程，但是能保证复制得到的两个DNA分子相同的机制是在复制过程中，严格按照碱基互补配对原则合成子链。,B,2.以下四个双链DNA分子中稳定性最差的是 ( )A.G-C-T-A-A-A-C-C-T-T-A-C-G其中A占25%B.G-C-T-A-A-C-C-T-T-A-C-G-A其中T占30%C.G-C-A-A-C-C-T-T-A-C-G-T-A其中G占25%D.T-A-A-A
19、-C-C-G-C-T-T-A-C-G其中C占30%解析 配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，G与C占比例越大，DNA分子结构越稳定。,B,3.下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是( )A.DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子解析 在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。边解旋边复制也是DNA复制的一个特点。以解开的每一条母链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与
20、对应的模板链盘绕，形成两条一样的DNA分子。,B,4.人与其他绝大多数生物一样，也以DNA作为遗传物质。下表是化学测定人和猪的DNA碱基组成的部分数据，分析表中数据，不能得出的结论是 ( ),碱基比例,物种,A.DNA分子中，A、T两种碱基数量相同，嘌呤总量和嘧啶总量相同 B.不同物种的DNA，A+T/G+C不同，DNA分子具有多样性 C.同一个体不同体细胞的DNA组成相同，DNA分子具有特异性 D.同一个体的体细胞和生殖细胞间DNA组成略有差异，人的DNA总长度比猪的长 解析 “人的DNA总长度比猪的长”，从表中数据不能 得出此结论。 答案 D,5. DNA指纹技术是法医物证学上进行个人认定
21、的主要方法，DNA“指纹”是指DNA的 ( )A.双螺旋结构B.脱氧核苷酸的排列顺序C.碱基配对原则D.磷酸和脱氧核糖的排列顺序解析 不同的人具有不同的遗传信息，即DNA“指纹”不同。,B,6.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 ( ),A. B. C. D.,A. B. C. D. 解析 限制酶的作用是将DNA分子在特定位点切割，形 成黏性末端或平末端，如所示；DNA聚合酶的作用是 DNA复制时将单个脱氧核苷酸连接形成DNA链，如 所示；DNA连接酶的作用是将不同的DNA片段连接成 DNA分子，如所示
22、；解旋酶的作用是将DNA分子的 氢键断裂，双链打开，如所示。 答案 C,7.下列关于DNA复制的叙述，正确的是 ( )A.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链B.有丝分裂、无丝分裂和减数分裂都要发生DNA复制C.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制D.DNA复制时发生染色体的加倍解析 单个脱氧核苷酸应在DNA聚合酶的作用下连接成子链；DNA复制具有边解旋边复制的特点；间期DNA复制的结果形成了染色单体，染色体数目没有加倍。,B,12.某DNA分子中含有1 000个碱基对(P元素只含32P)。若将DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA的相对分
23、子质量平均比原来 ( )A.减少1 500 B.增加1 500 C.增加1 000 D.减少1 000,解析 具有1 000个碱基对的DNA分子连续分裂两次,形 成四个DNA分子，这四个DNA分子中有两个DNA分子 的每条链都是含31P的，还有两个DNA分子都是一条链 是31P，另一条链是32P。前两个DNA分子的相对分子质 量比原DNA共减少了2 000，后两个DNA分子的相对分 子质量比原来共减少了4 000，这样四个DNA分子平均 比原来减少了6 000/4=1 500。 答案 A,13.如果将含有一对同源染色体的精原细胞的两个DNA分子都用15N标记，并只供给精原细胞含14N的原料，则
24、该细胞进行减数分裂产生的四个精子中，含15N、14N标记的DNA分子的精子所占比例依次为( )A.100%、0 B.50%、50%C.50%、100% D.100%、100%解析 精原细胞在减数分裂形成精子的过程中，首先要通过复制，含有一对同源染色体的精原细胞的两个DNA分子都用15N标记，只供给精原细胞含14N的原料，则复制后的每条染色体含有两条染色单体，每条染色单体上都含有一个DNA分子，该DNA分子的一条链含14N，一条链含15N。则最后形成的四个精子中的DNA分子都含有15N、14N标记的链。,D,15.当家兔的卵原细胞正在进行DNA分子复制时，细胞中不可能进行的是 ( ) A.子链与母链形成新的DNAB.解旋和子链合成 C.基因重组D.某些蛋白质的合成解析 卵原细胞在间期进行DNA分子复制和相关蛋白质的合成，基因重组发生在减数第一次分裂过程中，而不是发生在间期。,C,DNA RNA,
