DNA分子结构与复制(复习课)

A1
T2
∴
A2+T2 =
T1+A1
=m
A2+T2+G2+C2
T1+A1+C1+G1
∴
A1+T1+A2+T2
A1+T1+G1+C1+A2+T2+G2+C2
2（A1+T1 )
=
=m
2（A1+T1+G1+C1 )
T1
A2
G1
C2
C1
G2
趁热打铁
3、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上 述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多 少？ 2.5 1
5. 特点：边解旋边复制； 半保留复制
模板：（亲代DNA分子的）两条母链。
6.条件：
原料： 细胞中游离的4种脱氧核苷酸。 能量： ATP。
酶： DNA解旋酶，DNA聚合酶等。
7. DNA复制的意义：
DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代 传给了子代，从而使生物前后代保持了遗 传信息的连续性。
8.DNA准确复制的原因： DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供 了精确的模板；
③特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱 基对的排列顺序肯定不同。
一、对DNA分子复制的推测：
沃森和克里克发表了DNA双螺旋模型之后不久， 于同年又紧接着发表了DNA自我复制的假说：DNA分 子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之 间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离 的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键， 结合到作为模板的单链上。
4、若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上 述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多 少？
0.4 0.4
趁热打铁
5、某双链DNA片段中，A占23%，其中一条
链中的C占该单链的24%，问另一条链中的C
占多少？ 30%
DNA双链
过程解析：
∵双链中A=T,A+T=46%, ∴A1+T1=A2+T2=46% ∴G2+C2=1-46%=54% 已知C1=G2 =24% ∴C2=54%-24%=30%
通过碱基互补配对，保证了复制能够准确 地进行。
规律总结：☆DNA分子复制中的相关计算
★DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
（1）DNA分子数
①新合成的子代DNA分子数=2n个
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数= （2n -2）个
（2）脱氧核苷酸链数
由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来 DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半 保留复制。
二、DNA半保留复制的实验证据(选学)
1958年,科学家,运用同位素示 踪技术，以大肠杆菌为实验材料,设 计了一个巧妙的实验。
科学家推测：
如果DNA是以半 保留的方式复制的， 那么离心后应该出现 三条DNA带：重带 (最靠近试管底部)、 杂交带(位置居中)、 轻带(试管上部)。
三、DNA分子复制的过程
1.概念： 是指以亲代DNA为模板 合成子代DNA的过程。
2.时间： 细胞有丝分裂的间期和 减数第一次分裂的间期
3.场所：细胞核(主要) 另：叶绿体 线粒体
4.DNA分子复制的过程： 解旋
碱基配对 (复制)
螺旋化
解旋： DNA利用能量,在解旋酶的作用下，把
两条螺旋的双链解开。
∴ A+G=T+C =A+C=T+G= 50% DNA双链
任意两个不互补碱基之和恒等
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且各占DNA总碱基数的50％
A1
T2
T1
A2
( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)
G1
C2
=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1
不互补碱基之和的比值等于1． C 1
G2
趁热打铁 A+G=T+C =A+C=T+G= 50%
A．330 B．660 C．990 D．1320
提示：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 该脱氧核苷酸数共 m ·(2n-1)个
规律总结
②非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中的比例 为1，在两条互补链中互为倒数。
如在一条链中 A+G =m,则在另一条互补链中 T+C
A+G T+C
=1/m,而在双链DNA分子中
A+G T+C
=1
DNA双链
A1
T2
=m A1+G1
∵ T1+C1
∴
A2+G2 T1+C1 =
= 1/m
T2+C2 A1+G1
1．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N 的培养基中让其复制三次，则含有15N的DNA 分子占全部DNA分子的比例和含有15N的DNA 单链占全部DNA单链的比例依次是( B )
A．1/4、1/16 C．1/2、1/4
B．1/4、1/8 D．1/8、1/8
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2．(2008年上海生物)某个DNA片段由500对 碱基组成，A＋T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( C )
1、在一条双链DNA分子中，腺嘌呤占35%，它 所含的胞嘧啶应占（ A ）
A 15%
B 30%
C 35%
D 70%
2、在双链DNA中有鸟嘌呤P个，占全部碱基的 比例为N / M （M＞2N），则该DNA分子中腺 嘌呤的数目是（C ）
AP
B（PM / N） + P
C（PM / 2N）－P D PM / 2N
2(A1+T1)
=
=m
2(G1+C1)
在互补链及
DNA双链
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
规律总结：
④互补碱基之和在整个DNA分子及任何一条单链中所占 比例相等。若在一条单链中A+T所占比例为m,那么另一 条单链及整个DNA分子中A+T所占比例也为m。
∵
A1+T1 A1+T1+G1+C1 =m
DNA双链
①子代DNA分子中数=2n+1条
②亲代脱氧核苷酸链数=2条
③新合成的脱氧核苷酸链数= （2n+1 -2）条
（3）消耗的脱氧核苷酸数
①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
耗该脱氧核苷酸数共 m ·(2n-1)个,
②复制第n次需要消耗该脱氧核苷酸数为m ·(2n-1)个
趁热打铁
氢 键
T
A
G
C
C
G
（1）DNA分子是由 两条反向平行的脱氧 核苷酸长链盘旋成双 螺旋结构。
（2）DNA分子中的 脱氧核糖和磷酸交替 连接，排列在外侧， 构成基本骨架；碱基 在内侧。
（3）两条链上的碱 基通过氢键连结起 来，形成碱基对， 且遵循碱基互补配对
原则(A配T，G配C)。
规律总结
①双链DNA分子中： ∵A=T， G=C 两个互补碱基相等
A1 T1
G1 C1
24%
T2 A2
C2 ? G2
24%
DNA分子的特性：
①稳定性： ＤＮＡ中的脱氧核糖和磷酸交替连接的
方式不变，两条链间碱基互补配对的原 则不变。（即结构的稳定性）
②多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。
一个最短的DNA分子也有4000个碱基对， 可能的排列方式就有44000 种。
T1
A2
G1
C2
C1
G2
规律总结
③互补碱基之和的比例在DNA分子及任何一条单
链中都相等。如在一条链中 A+T =m G+C
整个DNA分子中 A+T =m G+C
∵ A1+T1 =m G1+C1
∴ A2+T2 = T1+A1 =m
G2+C2
C1+ G1
∴ A1+T1+A2+T2
G1+C1+G2+C2
碱基配对： 以解开的每一段母链为模板，在DNA
(复制)
聚合酶等的作用下,利用细胞中游离 的4种脱氧核苷酸为原料,按碱基互补
配对原则，各自合成与母链互补的一
段子链。
螺旋化:
随着模板链的解旋,新合成的子链不 断延伸。同时，每条新链与对应的模 板链盘绕成双螺旋结构。 一个DNA形成两个完全相同的子代DNA 分子。
中关村柱状的雕塑
雅典奥运会开幕的场景
二、DNA分子的结构
1、DNA的化学组成
DNA的组成元素—— C H O N P DNA的基本单位－脱氧核苷酸
磷酸
5’
4’
1’
脱氧
核糖
3’
2’
含ＮTGCA碱基
DNA分子的空间结构：规则的双螺旋结构
A
T
氢键
T
A
G
C
C
G
平面结构
立体结构
DNA分子的结构特点
AT