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1、第18讲 DNA分子的结构、复制及基因是 有遗传效应的DNA片段 C H O N PC H O N PDNADNA中文全称中文全称:组成元素组成元素:基本单位基本单位:脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基 DNA分子的结构分子的结构 含氮碱基种类：含氮碱基种类：因此，脱氧核苷酸也有因此，脱氧核苷酸也有4 4种：种：腺膘呤脱氧核苷酸腺膘呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟瞟呤脱氧核苷酸鸟瞟呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸CTAG磷磷酸酸二二酯酯键键4123OHHCH2Hp=OHOOHOCH2H123OHH44脱氧核苷酸
2、的连接脱氧核苷酸的连接:AAATTTGGGGCCCATC（2）脱氧核糖和磷酸交）脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，替连接，排列在外侧，构成构成基本骨架基本骨架；碱基在；碱基在内侧。内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNADNA分子的平面结构分子的平面结构（1）两条脱氧核苷酸长）两条脱氧核苷酸长链反向平行排列。链反向平行排列。空间结构：空间结构：规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构DNADNA分子的结构特性分子的结构特性外侧恒定：外侧恒定：内侧配对稳定内侧配对稳定:稳定的空间结构稳定的
3、空间结构 ：磷酸、脱氧核糖交替连接磷酸、脱氧核糖交替连接 构成基本骨架构成基本骨架A-T，G-C双螺旋结构双螺旋结构 稳定性：稳定性：2 2）多样性）多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNADNA分子的多样性。分子的多样性。4 种4000 在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有80008000个碱个碱基，请计算基，请计算DNADNA分子上的碱基对有多少种排列方式？分子上的碱基对有多少种排列方式？对于特定的对于特定的DNADNA分子来讲，碱基对的排列顺序有何特点？分子来讲，碱基对的排列顺序有何特点？3 3）特异性：）
4、特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNADNA分子的特异性。分子的特异性。稳定性：稳定性：外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间结构外侧恒定，内侧配对稳定，形成稳定的空间结构 DNADNA分子的结构特性分子的结构特性4 种n相等相等 T G 50%这两种碱基的和这两种碱基的和 n n DNA DNA 空间结构？空间结构？双螺旋双螺旋外侧外侧双螺旋双螺旋内侧内侧构构成成方方式式位置位置碱基对碱基对主链（主链（骨架）骨架）1 1）脱氧核糖脱氧核糖与与磷磷 酸酸交替连接；交替连接；2 2）两条主链呈）两条主链呈反向平行反向平行；3 3）盘绕成规则）盘绕成
5、规则的的双螺旋双螺旋。1 1）主链上对应碱基）主链上对应碱基以以氢键氢键连结成对；连结成对；的双螺旋结构的双螺旋结构2 2）碱基互补配对原）碱基互补配对原则则（A T，G C）一、对一、对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测全保留复制全保留复制复制一次复制一次分散复制分散复制半保留复制半保留复制 DNA分子的复制分子的复制 一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测(续续)沃森和克里克的推测沃森和克里克的推测(假说假说)-半保留复制模型半保留复制模型复制时复制时,DNA,DNA的双螺旋解开的双螺旋解开.互补的碱基间氢键断裂，互补的碱基间氢键断裂，分开的两条链作为模板分开的两条链作为模板,
6、以碱以碱基互补配对的原则合成新的基互补配对的原则合成新的一条链一条链形成的子代形成的子代DNADNA分子双链一半是新的，一半是旧的分子双链一半是新的，一半是旧的沃森和克里克推测（沃森和克里克推测（假说）假说）-半保留复制模型半保留复制模型2 2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？区分亲代和子代的区分亲代和子代的DNADNA，标记亲代标记亲代DNADNA链，然后链，然后观察它们在子代观察它们在子代DNADNA中如何分布中如何分布一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测(续续)1 1、如何来证明上述观点是正确的？、如何来证明上述观点是
7、正确的？实验证明。实验证明。（同位素示踪法）（同位素示踪法）19581958年，科学家运用年，科学家运用同位素示踪法同位素示踪法进行进行 实验，证实了实验，证实了DNADNA以以半保留半保留的方式复制。的方式复制。形成的子代形成的子代DNADNA分子双链一半是新的，一半是旧的分子双链一半是新的，一半是旧的二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 实验材料：实验材料：运用技术：运用技术：实验过程实验过程：大肠杆菌大肠杆菌同位素示踪法同位素示踪法 第一步：用第一步：用15N标记的标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌，培养液培养大肠杆菌，获得获得15N15N-DNA。第二步：将大肠
8、杆菌转移到含第二步：将大肠杆菌转移到含14N的普通培养液中培养。的普通培养液中培养。第三步：在不同时刻收集大肠杆菌并提取第三步：在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。第四步：将提取的第四步：将提取的DNA进行进行离心离心，记录离心后试管中，记录离心后试管中DNA的位置的位置 如何标记大肠杆菌如何标记大肠杆菌DNA？离心技术离心技术（15N）中带中带(中间中间)1515N N/1414N N-DNA-DNA重带重带(下部下部)1515N N/1515N N-DNA-DNA 轻带轻带(上部上部)1414N N/1414N N-DNA-DNA1515N N/1414N N-DNA-DNA中带中带(中间
9、中间)复制1次复制2次15N14N亲代亲代子一代子一代子二代子二代15N15N14N15N15N14N14N14N14N15N14N14N 三、三、DNADNA复制的过程复制的过程1 1、概念、概念:以以亲代亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的过程的过程3 3、时间、时间:有丝分有丝分间间期和减数第一次分裂前的期和减数第一次分裂前的间期间期2 2、场所、场所:主要是细胞核（线粒体、叶绿体或细菌质粒）主要是细胞核（线粒体、叶绿体或细菌质粒）4 4、条件、条件:模板模板原料原料 酶酶能量能量DNADNA分子的两条链为模板分子的两条链为模板细胞中游离的脱氧核苷酸细胞中游离的脱氧
10、核苷酸DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶ATPATP 三、三、DNADNA复制的过程复制的过程5 5、过程、过程:解旋解旋合成子链合成子链形成子代形成子代DNADNA解旋酶解旋酶催化（氢键断裂）催化（氢键断裂）解旋：解旋：模板模板复制复制:以以母链母链为模板在为模板在DNADNA聚合酶聚合酶的的 催下，利用催下，利用游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸进行碱基互补配对进行碱基互补配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）形成子代形成子代DNA:同时进行同时进行(边解旋边复制）边解旋边复制）组成组成 三、三、DNADNA复制的过程复制的过程7 7、结果、结果:6 6、特点
11、、特点:边解旋边复制边解旋边复制 半保留复制半保留复制原则原则：碱基互补配对原则碱基互补配对原则1 1个个DNADNA分子分子两个完全相同的两个完全相同的DNADNA分子分子5 5、过程、过程:解旋解旋合成子链合成子链形成子代形成子代DNADNA1 2 4 2n8 8、意义、意义:使遗传信息从亲代传给子代，使遗传信息从亲代传给子代，保证了保证了遗传信息的连续性遗传信息的连续性。亲代亲代DNADNA分子经分子经 n n 次复制次复制（）（）DNADNA分子数分子数子代子代DNADNA分子数：分子数：含亲代母链含亲代母链的的DNADNA分子数：分子数：不含亲代母链不含亲代母链的的DNADNA分子数
12、：分子数：2n22n-2四、四、DNADNA复制有关计算规律总结复制有关计算规律总结（2 2）脱氧核苷酸链数）脱氧核苷酸链数子代子代DNADNA分子中脱氧核苷酸链数：分子中脱氧核苷酸链数：亲代亲代脱氧核苷酸脱氧核苷酸链数：链数：新合成的脱氧核苷酸链数：新合成的脱氧核苷酸链数：2n+122n+1-2（3 3）消耗的脱氧核苷酸数）消耗的脱氧核苷酸数若一亲代若一亲代DNADNA分子含有某种脱氧核苷分子含有某种脱氧核苷酸酸m m个，则经过个，则经过n n次复制后需要消耗该次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为：脱氧核苷酸个数为：（2 2n n-1-1）m进行第进行第n n次复制时需要消耗该脱氧次复制时需要消耗该脱氧核苷酸个数为：核苷酸个数为：(2 2n-n-1 1）m 基因基因具有遗传效应的具有遗传效应的DNA片段片段dcba1据图写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈据图写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈 排列。排列。2将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：a.染染 色体、色体、b.DNA、c.基因、基因、d.脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。3基因的本质：具有基因的本质：具有 的的 片段。片段。线性线性 遗传效应遗传效应 DNA
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