19第2~4節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)DNA

1、第第24節(jié)節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) DNA的復(fù)制的復(fù)制基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段片段考綱解讀考綱解讀1 DNADNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、復(fù)制及相關(guān)計(jì)算分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、復(fù)制及相關(guān)計(jì)算2基因與基因與DNADNA、染色體、遺傳信息、脫氧、染色體、遺傳信息、脫氧 核苷酸之間的關(guān)系核苷酸之間的關(guān)系3DNADNA分子多樣性和特異性分子多樣性和特異性 DNADNA的結(jié)構(gòu)模式圖解讀的結(jié)構(gòu)模式圖解讀3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵2 2。DNADNA的結(jié)構(gòu)模式圖解讀的結(jié)構(gòu)模式圖解讀3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵 (1)(1)磷酸：磷酸：每個(gè)每個(gè)DNADNA片段中，游離的片段中，游離的磷酸

2、基團(tuán)有磷酸基團(tuán)有2 2個(gè)。個(gè)。(2)(2)堿基：堿基：共有共有4 4種，分別是種，分別是A(A(腺嘌腺嘌呤呤) )、T(T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶) )、G(G(鳥嘌呤鳥嘌呤) )、C(C(胞嘧啶胞嘧啶) )。(3)(3)脫氧核糖：脫氧核糖：屬于五碳糖。屬于五碳糖。3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵2. 2. 結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵(1)(1)氫鍵：氫鍵：配對的堿基間形成堿基對，通配對的堿基間形成堿基對，通過氫鍵相連，過氫鍵相連，可用可用DNADNA解旋酶斷解旋酶斷裂，也可用高溫?cái)嗔?，也可用高溫?cái)? ,還可以還可以RNRNA A聚合酶斷裂（都需要能量），聚合酶斷裂（都需要能量），氫鍵的連接不

3、需要酶氫鍵的連接不需要酶。(2)(2)磷酸二酯鍵：磷酸二酯鍵：連接磷酸和相鄰脫氧核苷酸的連接磷酸和相鄰脫氧核苷酸的脫氧核糖的化學(xué)鍵，可用脫氧核糖的化學(xué)鍵，可用限制限制酶，酶，DNADNA水解酶切斷，可用水解酶切斷，可用DNADNA連接酶或連接酶或DNADNA聚合酶連接。聚合酶連接。3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵4.4.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)(1)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：骨架不變；兩條鏈間堿基骨架不變；兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對的方式不變?；パa(bǔ)配對的方式不變。(2)(2)多樣性：多樣性：DNADNA分子中堿基對排列順序分子中堿基對排列順序多種多樣。多種多樣。(3)(3)特異性：特異性：每種每種DNADN

4、A有別于其他有別于其他DNADNA的的特定的堿基排列順序。特定的堿基排列順序。從從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯(cuò)分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯(cuò)誤的是誤的是 A堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子基分子基因的多樣性因的多樣性B堿基對的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)堿基對的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分分子基因的特異性子基因的特異性C一個(gè)含一個(gè)含2 000個(gè)堿基的個(gè)堿基的DNA分子，其堿基對可能的排分子，其堿基對可能的排列方式就有列方式就有41 000種種D人體內(nèi)控制人體內(nèi)控制珠蛋白的基因由珠蛋白的基因由1 700個(gè)

5、堿基對組成，個(gè)堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有其堿基對可能的排列方式有41 700種種D3,5-3,5-磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵5.5.水解產(chǎn)物及氫鍵數(shù)目計(jì)算水解產(chǎn)物及氫鍵數(shù)目計(jì)算(1)DNA(1)DNA水解產(chǎn)物：水解產(chǎn)物：初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸，初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸，徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。核糖和含氮堿基。(2)(2)氫鍵數(shù)目計(jì)算：氫鍵數(shù)目計(jì)算：若堿基對為若堿基對為n n，則氫鍵數(shù)為，則氫鍵數(shù)為2n2n3n,3n,若已知若已知A A有有m m個(gè)，則氫個(gè)，則氫鍵數(shù)為鍵數(shù)為3n-m3n-m。D最初，沃森、克里克是構(gòu)建同種堿最初，沃森、克里克是構(gòu)建同種

6、堿基相互配對，想想有何不妥？基相互配對，想想有何不妥？DB 一個(gè)一個(gè)DNADNA分子中分子中A=T A=T 、C=GC=G、A+C=T+GA+C=T+G，即嘌呤堿，即嘌呤堿總數(shù)等于嘧啶堿的總數(shù)總數(shù)等于嘧啶堿的總數(shù), ,不互補(bǔ)堿基之和相等不互補(bǔ)堿基之和相等。DNA分子及復(fù)制過程中的相關(guān)計(jì)算分子及復(fù)制過程中的相關(guān)計(jì)算DNADNA雙鏈中一條單鏈的雙鏈中一條單鏈的A+TA+TC+GC+G 的值與另一條互的值與另一條互補(bǔ)單鏈的補(bǔ)單鏈的A+TA+TC+GC+G的值是相等的，也與整個(gè)的值是相等的，也與整個(gè) DNADNA分分子中的子中的A+TA+TC+G C+G 的值是相等的。的值是相等的。且等于其轉(zhuǎn)錄形成的

7、且等于其轉(zhuǎn)錄形成的mRNAmRNA中該種比例的比值。中該種比例的比值?；パa(bǔ)堿基之和的比值，單雙鏈中一樣?；パa(bǔ)堿基之和的比值，單雙鏈中一樣。在在DNADNA雙鏈中一條單鏈的雙鏈中一條單鏈的A+GA+GC+TC+T 的值與另一的值與另一條互補(bǔ)單鏈的條互補(bǔ)單鏈的A+GA+GC+TC+T的值的值互為倒數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系。關(guān)系。 某堿基在某堿基在DNADNA分子中所占比例，是其在兩單鏈中分子中所占比例，是其在兩單鏈中的比例之和的一半。的比例之和的一半。B 某DNA分子中,GC之和占全部堿基的35.8%,一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%,則它的互補(bǔ)鏈中,T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的 A.

8、32.9和17.l B.31.3和18.7 C.18.7和31.3 D.17.l和32.935%解析解析(2011安徽卷安徽卷)甲甲、乙圖示真核細(xì)胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過程，下列、乙圖示真核細(xì)胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過程，下列敘述正確的是敘述正確的是 A甲、乙所示過程通過半保留方式進(jìn)行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核甲、乙所示過程通過半保留方式進(jìn)行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子酸分子B甲所示過程在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行甲所示過程在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行CDNA分子解旋時(shí)，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶分子解旋時(shí)，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一個(gè)細(xì)胞周期中，甲所示過程在每個(gè)起點(diǎn)只起

9、始一次，乙可一個(gè)細(xì)胞周期中，甲所示過程在每個(gè)起點(diǎn)只起始一次，乙可起始多次起始多次D最早提出的最早提出的DNADNA復(fù)制模型有三種復(fù)制模型有三種: :一、對一、對DNADNA復(fù)制的推測復(fù)制的推測1 1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；2 2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；3 3、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次全保留復(fù)制：全保留復(fù)制：半

10、保留復(fù)制：半保留復(fù)制：分散復(fù)制：分散復(fù)制：細(xì)胞分裂一次，提取細(xì)胞分裂一次，提取DNA，離心，離心，DNA處于試處于試管的什么部位？管的什么部位？ 實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：在試管中出現(xiàn)了是：在試管中出現(xiàn)了DNA的的3條帶。證明了條帶。證明了DNA的復(fù)制方式是半的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。保留復(fù)制。DNA復(fù)制復(fù)制模板模板DNA的每一條母鏈的每一條母鏈原料原料游離的游離的4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸能量能量ATP（細(xì)胞呼吸）（細(xì)胞呼吸） 酶酶 解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚合酶等原則原則堿基互補(bǔ)配對原則堿基互補(bǔ)配對原則1、復(fù)制的條件、復(fù)制的條件2、復(fù)制的特點(diǎn)、復(fù)制的特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制、

11、邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制、（多起點(diǎn)雙向復(fù)制）（多起點(diǎn)雙向復(fù)制）3、復(fù)制的意義、復(fù)制的意義將遺傳信息從親代傳給子代，保持將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。了遺傳信息的連續(xù)性。還需要引物還需要引物DNA是如何復(fù)制的？引物：DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3-OH端延伸DNA鏈，因此DNA的復(fù)制需要引物。選方向：雙鏈邊解旋邊雙向復(fù)制，子鏈只能從子鏈的5到3復(fù)制。邊解旋邊雙向復(fù)制邊解旋邊雙向復(fù)制解析解析DD解析解析Ac基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段 這就是說，基因是DNA的片段，但必須具有遺傳效應(yīng)（指具有轉(zhuǎn)錄、翻譯、及調(diào)控等指具有轉(zhuǎn)錄、翻譯、及調(diào)控

12、等功能功能）。有的DNA片段屬間隔區(qū)段，沒有控制性狀的作用，這樣的DNA片段就不是基因。DNA復(fù)制的場所復(fù)制的場所真核細(xì)胞：細(xì)胞核真核細(xì)胞：細(xì)胞核(主要主要)、線粒體、葉綠體、線粒體、葉綠體原核細(xì)胞：擬核、細(xì)胞質(zhì)原核細(xì)胞：擬核、細(xì)胞質(zhì)(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))DNA復(fù)制復(fù)制的條件的條件模板模板親代親代DNA的兩條鏈的兩條鏈原料原料4種游離的脫氧核苷酸種游離的脫氧核苷酸能量能量ATP酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚合酶等DNA復(fù)制的特點(diǎn)復(fù)制的特點(diǎn)半保留復(fù)制；邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制；邊解旋邊復(fù)制DNA復(fù)制的意義復(fù)制的意義遺傳信息的傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定和延遺傳信息的傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定和延

13、續(xù)續(xù)由于復(fù)制差錯(cuò)而出現(xiàn)基因突變，從而為進(jìn)化由于復(fù)制差錯(cuò)而出現(xiàn)基因突變，從而為進(jìn)化提供了原始的選擇材料提供了原始的選擇材料 為了探究為了探究DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等過程，科學(xué)家做了一系列的的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等過程，科學(xué)家做了一系列的實(shí)驗(yàn)，圖示如下：實(shí)驗(yàn)，圖示如下： 實(shí)驗(yàn)一：將大腸桿菌中提取出的實(shí)驗(yàn)一：將大腸桿菌中提取出的DNA聚合酶加到具有足量的四種脫氧聚合酶加到具有足量的四種脫氧核苷酸的試管中。培養(yǎng)在適宜溫度條件下，一段時(shí)間后，測定其中的核苷酸的試管中。培養(yǎng)在適宜溫度條件下，一段時(shí)間后，測定其中的DNA含量。含量。實(shí)驗(yàn)二：在上述試管中加入少量實(shí)驗(yàn)二：在上述試管中加入少量DNA和和ATP，培養(yǎng)在適宜溫度條

14、件下，培養(yǎng)在適宜溫度條件下，一段時(shí)間后，測定其中的，一段時(shí)間后，測定其中的DNA含量。含量。 實(shí)驗(yàn)三：取四支試管，分別放入等量的四種脫氧核苷酸、實(shí)驗(yàn)三：取四支試管，分別放入等量的四種脫氧核苷酸、等量的等量的ATP和等量的和等量的DNA聚合酶，再在各試管中分別放入聚合酶，再在各試管中分別放入等量的四種等量的四種DNA分子，它們分別是枯草桿菌、大腸桿菌、分子，它們分別是枯草桿菌、大腸桿菌、小牛胸腺細(xì)胞、小牛胸腺細(xì)胞、T2噬菌體的噬菌體的DNA。在適宜溫度條件下培養(yǎng)。在適宜溫度條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，測定各試管中殘留的脫氧核苷酸中每一種的含一段時(shí)間，測定各試管中殘留的脫氧核苷酸中每一種的含量。量。 （1

15、）實(shí)驗(yàn)一中）實(shí)驗(yàn)一中_（能或不能）測定出（能或不能）測定出DNA，原因，原因是是_。（2）實(shí)驗(yàn)二中）實(shí)驗(yàn)二中_（能或不能）測定出（能或不能）測定出DNA，加入，加入ATP的作用是的作用是_。 缺少缺少DNA模板和模板和ATP不能不能提供能量提供能量能能 （3）實(shí)驗(yàn)三要探究的是）實(shí)驗(yàn)三要探究的是_， 若結(jié)果發(fā)現(xiàn)殘留的四種脫氧核苷酸的量不同，則說明若結(jié)果發(fā)現(xiàn)殘留的四種脫氧核苷酸的量不同，則說明_。不同生物的不同生物的DNA分子脫氧核苷酸組成不同分子脫氧核苷酸組成不同不同生物的不同生物的DNA分子的脫氧核苷分子的脫氧核苷酸組成是否相同酸組成是否相同假設(shè)一個(gè)雙鏈均被假設(shè)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體標(biāo)

16、記的噬菌體DNA由由5000個(gè)個(gè)堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用。用這個(gè)噬菌體侵染只含這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出的大腸桿菌，共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是 A.該過程至少需要該過程至少需要3105個(gè)鳥嘌呤脫氧核苷酸個(gè)鳥嘌呤脫氧核苷酸B.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等 C.含含32P與只含與只含31P的子代噬菌體的比例為的子代噬菌體的比例為1：49D.該該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變 C(2012天津調(diào)

17、研)下圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程模式圖，請根據(jù)圖示過程，回答問題。(1)由圖示得知，由圖示得知，1個(gè)個(gè)DNA分子復(fù)制出乙、丙分子復(fù)制出乙、丙2個(gè)個(gè)DNA分分子，其方式是子，其方式是_。(2)解旋酶能使雙鏈解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要細(xì)胞提供解開，但需要細(xì)胞提供_。除了圖中所示酶外，丙。除了圖中所示酶外，丙DNA分子的分子的合成還需要合成還需要_酶。酶。(3)從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向_。半保留復(fù)制半保留復(fù)制ATPDNA連接連接 相反相反(4)細(xì)胞中細(xì)胞中DNA復(fù)制的場所是復(fù)制的場所是_；在復(fù)制完成后，；在復(fù)制完成后，乙、丙分開的時(shí)期為乙、丙分開的時(shí)期為

18、_。(5)若一個(gè)卵原細(xì)胞的一條染色體上的若一個(gè)卵原細(xì)胞的一條染色體上的珠蛋白基因在復(fù)珠蛋白基因在復(fù)制時(shí)一條脫氧核苷酸鏈中一個(gè)制時(shí)一條脫氧核苷酸鏈中一個(gè)A替換成替換成T，則由該卵原細(xì)，則由該卵原細(xì)胞產(chǎn)生的卵細(xì)胞攜帶該突變基因的概率是胞產(chǎn)生的卵細(xì)胞攜帶該突變基因的概率是_。細(xì)胞核、線粒細(xì)胞核、線粒體、葉綠體體、葉綠體有絲分裂后期、減有絲分裂后期、減II后期后期1/4簡化圖：簡化圖：考點(diǎn)考點(diǎn)3 DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制能否看出是能否看出是半保留復(fù)制？半保留復(fù)制？DNA的的復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散況是全保

19、留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散彌散)復(fù)制三種。復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？下面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明究竟是哪種復(fù)制方式呢？下面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)的復(fù)制方式。制方式。2.DNA復(fù)制方式的證明復(fù)制方式的證明1.1.有關(guān)有關(guān)DNADNA復(fù)制的計(jì)算復(fù)制的計(jì)算DNADNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個(gè)的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個(gè)DNADNA分子復(fù)制分子復(fù)制n n次，則有次，則有(1)(1)子代子代DNADNA分子數(shù)為：分子數(shù)為：2 2n n個(gè)個(gè)含有親代鏈的含有親代鏈的DNADNA分子數(shù)為：分子數(shù)為：2 2個(gè)個(gè) 不含有親代鏈的不含有親代鏈的DNADNA分子數(shù)為分子數(shù)為: : (2(2n n-2)-2)個(gè)個(gè) (2)

20、(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為：子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為：2 2n+1n+1條條親代脫氧核苷酸鏈為：親代脫氧核苷酸鏈為：2 2條條 新合成的脫氧核苷酸鏈為：新合成的脫氧核苷酸鏈為：(2(2n+1n+1-2)-2)條條 (3)(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)消耗的脫氧核苷酸數(shù)若一親代若一親代DNADNA分子含有某種脫氧核苷酸分子含有某種脫氧核苷酸m m個(gè)，個(gè)，經(jīng)過經(jīng)過n n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為 m(2m(2n n-1)-1)個(gè)個(gè) 第第n n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為 m2m2n-1n-1 個(gè)個(gè)【典例訓(xùn)練典例訓(xùn)練2 2】(2012(2012威海模擬

21、威海模擬) )用用1515N N標(biāo)記含有標(biāo)記含有100100個(gè)堿基對的個(gè)堿基對的DNADNA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶6060個(gè)，該個(gè)，該DNADNA分子在含分子在含1414N N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制四次。其結(jié)果的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制四次。其結(jié)果不可能是不可能是 A.A.含有含有1515N N的的DNADNA分子占分子占1/81/8B.B.含有含有1414N N的的DNADNA分子占分子占7/87/8C.C.消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600600個(gè)個(gè)D.D.產(chǎn)生了產(chǎn)生了1616個(gè)個(gè)DNADNA分子分子B【變式備選變式備選】在一個(gè)密閉的容器里，用含有同位在一個(gè)密閉的容器里，用含有同位素素1313C C的脫氧核苷酸合成一個(gè)的脫氧核苷酸合成一個(gè)DNADNA分子，然后加入普分子，然后加入普通的含通的含1212C C的脫氧核苷酸，經(jīng)的脫氧核苷酸，經(jīng)n n次復(fù)制后，所得次復(fù)制后，所得DNADNA分子中含分子中含1212C C的脫氧核苷酸鏈數(shù)與含的脫氧核苷酸鏈數(shù)與含1313C C的脫氧核苷的脫氧核苷酸鏈數(shù)之比是酸鏈數(shù)之比是 A.2A.2n n1 B.(21 B.(2n n-2)n -2)n C.(2C.(2n n-1)1 D.(2-1)1 D.(2