第三章第三章 第第2 2 讲讲DNADNA分子的结构分子的结构和复制和复制核酸的结构和功能核酸的结构和功能1.核酸是生物的遗传物质，因主要存在于细胞核中呈酸性而核酸是生物的遗传物质，因主要存在于细胞核中呈酸性而 得名。得名。2.包括包括DNA（脱氧核糖核酸）和（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种。（核糖核酸）两种。3.DNA是绝大多数生物的遗传物质，是绝大多数生物的遗传物质，RNA是极少数不含是极少数不含DNA的病毒的遗传物质。的病毒的遗传物质。4.化学元素组成：化学元素组成：C、H、O、N、P5.基本组成单位：核苷酸基本组成单位：核苷酸DNA脱氧（核糖）核苷酸脱氧（核糖）核苷酸RNA核糖核苷酸核糖核苷酸全称全称五碳糖五碳糖碱基碱基基本单位基本单位主要存在主要存在位置位置结构结构功能功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖、脱氧核苷酸（脱氧核苷酸（4种种)核糖核苷酸核糖核苷酸 (4种）种）细胞核细胞核细胞质细胞质规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构单链单链主要的遗传物质主要的遗传物质少数病毒的遗传物质少数病毒的遗传物质判断下列生物中所含核苷酸的种类与数量：判断下列生物中所含核苷酸的种类与数量： 噬菌体：噬菌体：( )种，为种，为 核苷酸核苷酸 烟草花叶病毒：烟草花叶病毒：( )种，为种，为 核苷酸核苷酸 烟草细胞：烟草细胞：( )种，为种，为 核苷酸核苷酸核糖核糖脱氧脱氧4484种脱氧种脱氧4种核糖核苷酸种核糖核苷酸问题回顾：问题回顾：4 4、构成、构成DNADNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？问题讨论：问题讨论：1 1、构成、构成 DNA DNA 的的 碱碱 基有几种？基有几种？3 3、构、构 成核成核 酸酸 的的 碱基有几种碱基有几种？5 5、构成、构成RNARNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？6 6、构成核酸的核苷酸有几种？、构成核酸的核苷酸有几种？2 2、构、构 成成 RNA RNA 的的 碱基有几种？碱基有几种？(4)(8)(4)(4)(5)(4)DNADNA分子的结构分子的结构和复制和复制复习目标导航复习目标导航1.识记识记DNA分子的基本组成单位及其化学组分子的基本组成单位及其化学组成成2.理解理解DNA分子结构及特点分子结构及特点3.理解理解DNA分子的复制过程及意义分子的复制过程及意义4.掌握碱基互补配对原则并熟练计算掌握碱基互补配对原则并熟练计算脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C T基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸12345一一 、DNA分子的结构分子的结构1.化学组成：化学组成：由由4种种脱氧核苷酸组成的一种高分子化合物。脱氧核苷酸组成的一种高分子化合物。2.DNA2.DNA的化学结构的化学结构连连 接接 ATGCATGC3-5磷磷酸二酯酸二酯键键氢氢键键5533DNA分子空间结构主要特点分子空间结构主要特点DNA分子是由分子是由 条链组成，条链组成， 盘旋盘旋成成 结构。结构。 交替连接，排列在外侧，交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；构成基本骨架； 排列在内侧。排列在内侧。碱基通过碱基通过 连接成碱基对，并遵循连接成碱基对，并遵循 原则。原则。反向平行反向平行双螺旋双螺旋脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对碱基互补配对两两4.DNA的结构特点的结构特点 1、每个每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构分子具有稳定的双螺旋结构 2、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变、脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变 3、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定、碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定 4、DNA分子两条链之间对应碱基严格按照碱分子两条链之间对应碱基严格按照碱 基互补配对原则基互补配对原则 5、每个特定、每个特定DNA分子碱基对的数量和顺序不变分子碱基对的数量和顺序不变稳定性稳定性:特异性特异性:多样性多样性: 碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化每个特定的每个特定的DNA分子中都是特定的碱基对分子中都是特定的碱基对排列顺序排列顺序二、碱基互补配对的应用二、碱基互补配对的应用1.DNA双链双链中：中： A=T;C=G。A+G=T+C（嘌呤和（嘌呤和=嘧啶和）嘧啶和）A A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链2. 双链双链DNA分子中，互补的两碱基之分子中，互补的两碱基之和与全部碱基的比等于其任何一条单链和与全部碱基的比等于其任何一条单链中该种比值。中该种比值。（A+T）%=(A1+T1）%=（A2+T2）% 3. DNA3. DNA分子其中分子其中一条一条链中的链中的互补互补碱基对的碱基之碱基对的碱基之和和的的比值比值与与另一条另一条互补链中以及互补链中以及双链双链DNADNA中该比值中该比值相等相等。 若（若（A A1 1+ T+ T1 1）/ /（G G1 1+ C+ C1 1）= a= a 则（则（A A2 2+ T+ T2 2）/ /（G G2 2 + C + C2 2）= a= a （A+ TA+ T）/ /（G + CG + C）= a= a 4. DNA4. DNA分子分子一条一条链中的链中的不互补不互补碱基对的碱基之碱基对的碱基之和和的的比比值值是是另一条另一条互补链中该比值的互补链中该比值的倒数倒数。若（若（A A1 1+ C+ C1 1）/ /（G G1 1+ T+ T1 1） =a=a 则（则（A A2 2+ C+ C2 2）/ /（G G2 2+ T+ T2 2） = 1/a= 1/a或（或（A A1 1+ G+ G1 1）/ /（C C1 1 + T + T1 1） =a=a 则（则（A A2 2+ C+ C2 2）/ /（G G2 2+ T+ T2 2） = 1/a= 1/a例题例题1 1、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占23%23%，求，求A A占多少？占多少？解析解析： 因为因为DNADNA分子中，分子中，A+G=T+CA+G=T+C。所以，所以， A=50%A=50%23%=27%23%=27%例题例题2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例，上述比例在其互补链和整个在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1 ; 2.5 1 ; 例题例题3 3、某双链、某双链DNADNA分子中，分子中，A A与与T T之和占整个之和占整个DNADNA碱基总数碱基总数的的54%54%，其中一条链上，其中一条链上G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的22%22%。求另一条。求另一条链上链上G G占其所在链碱基总数的百分含量。占其所在链碱基总数的百分含量。24%24%二、二、DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据思考以下问题：思考以下问题：1、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养 的？的？2、然后转移到什么培养基中培养的？、然后转移到什么培养基中培养的？3、如果是半保留复制的，离心后应该出现、如果是半保留复制的，离心后应该出现 几条带？几条带？4、三条带离心后在试管中的分布如何？、三条带离心后在试管中的分布如何？5、实验结论是什么？、实验结论是什么？重带重带中带中带轻带轻带中带中带亲代亲代(第一第一代代)第二代第二代第三代第三代第四代第四代15N14N中中带带(中间中间)1515N/ N/ 1414N-DNAN-DNA重重带带(下部下部)1515N/ N/ 1515N-DNAN-DNA轻轻带带(上部上部)1414N/ N/ 1414N-DNAN-DNA1515N/ N/ 1414N-DNAN-DNA中中带带(中间中间)亲代亲代DNADNA第一代第一代 DNADNA第二代第二代DNADNA解旋酶解旋酶催化催化解解旋：旋：模板模板 （在在DNA聚合酶的催化下，聚合酶的催化下，利用利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配游离的脱氧核苷酸进行碱基配对对）复制复制:以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母母链（旧链）链（旧链）子链（新链）子链（新链）复制后的复制后的DNA:同时进行同时进行组成组成复制过程复制过程:三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程（1 1）（2 2）（3）（4）1、场所：、场所：2、时期：、时期：3、条件、条件4、复制、复制过程过程：5、复制特点复制特点：6、复制的结果：、复制的结果：7、复制的精确性：、复制的精确性：8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义：细胞核细胞核有丝分裂间期和减数第一次分裂间期有丝分裂间期和减数第一次分裂间期模板模板原料原料能量能量酶酶半保留复制半保留复制1DNA2DNA高高保证了亲子两代间性状相似保证了亲子两代间性状相似边解旋边复制边解旋边复制原因能能“精确精确”复制的原因：复制的原因：1、DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；供模板；2、碱基具有互补配对的能力，能够使复制准、碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。确无误。 规律规律1：亲代亲代DNA分子经分子经 n 次复制后，所次复制后，所合成的合成的DNA分子中，分子中，DNA分子数分子数，含亲代母，含亲代母链的链的DNA分子数，不含亲代母链的分子数，不含亲代母链的DNA分子分子数依次为：数依次为：2n变通：变通：亲代母链与子代亲代母链与子代DNA链数链数之比为：之比为：含亲代母链的含亲代母链的DNA分子数与子代分子数与子代DNA分子数之分子数之比为：比为：2/（2n2）2/ 2nDNADNA复制有关计算规律总结复制有关计算规律总结即即1/（2n） 22n-2规律规律2：含某碱基数为含某碱基数为m的亲代的亲代DNA分子分子经经 n 次复制次复制后后，所需该游离的脱氧核所需该游离的脱氧核苷酸数苷酸数R是多少？是多少？R =R =2n-1( )m规律规律3：DNA分子复制与染色体复分子复制与染色体复制的关系制的关系DNA分子分子染色体复制染色体复制注意： 解题时看清 是一个DNA分子被标记还是所有DNA分子被标记。 1.一个一个DNA分子自我复制后形成两个分子自我复制后形成两个DNA分分子，这两个新的子，这两个新的DNA分子（分子（ ）A.分别由两条母链和两条子链形成分别由两条母链和两条子链形成B.两条母链和两条子链随机结合而成两条母链和两条子链随机结合而成C.分别由一条子链及一条母链结合而成分别由一条子链及一条母链结合而成D.一条子链与另一条子链的母链结合一条子链与另一条子链的母链结合C 评价反馈练习评价反馈练习2下列关于下列关于DNA复制过程中，正确顺序是（复制过程中，正确顺序是（ ）互补碱基对间氢键断裂互补碱基对间氢键断裂 互补碱基对之间形成氢键互补碱基对之间形成氢键 DNA分子在解旋酶作用下解旋分子在解旋酶作用下解旋 以母链为模板进行碱基互补配对以母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋结构子链与母链盘旋成双螺旋结构 A B C DC3一个双链一个双链DNA分子为第一代，经过分子为第一代，经过3次自我次自我复制，在第四代复制，在第四代DNA分子中，共有分子中，共有 条脱氧核条脱氧核苷酸长链，有苷酸长链，有 条第一代脱氧核苷酸的长链条第一代脱氧核苷酸的长链 A2 B4 C8 D16DA4、经、经15N标记的一个标记的一个DNA分子，放入分子，放入14N的培养的培养基中培养，经过基中培养，经过4次复制后，子代中含次复制后，子代中含15N的的DNA占（占（ ） A 1/16 B 1/8 C 1/4 D 1/2B 请同学们认真完成课后强化作业