DNA分子的结构

例如：镰刀型细胞贫血症
DNA复制 时间 分裂间期
转录 生命历程
翻译 生命历程
逆转录 病毒侵入细 胞时
场所
只有分裂的细胞 所有活细胞，所有活细胞，寄主细胞中 才有，细胞核、 细胞核、线 核糖体 线粒体、叶绿体 粒体、叶绿 体 两条链 基因编码区 mRNA，上有 病毒的RNA 的一条链， 密码子 有遗传信息； DNA两链的 遗传信息不 同
⑴mRNA
DNA mRNA
mRNA上决定一个氨基酸的
三个相邻碱基叫做密码子。
核 孔
蛋白质 密码子 密码子 密码子
U U A G A U A U C
mRNA
密码子的特点：
⑴一种密码子只对应一种氨基酸
⑵一种氨基酸可有一种或多种密码子（简并性）
（一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的简并性 ）
DNA分子是有 2 条链组成，反向平行 盘旋 成 双螺旋 结构。
脱氧核糖和磷酸 交替连接，排列在外侧， 构成基本骨架； 碱基对 排列在内侧。 碱基通过 氢键 连接成碱基对，并遵循 碱基互补配对 原则。
2、DNA的多样性
A
T
C
A A C G A G
G
T T G C T C
两条长链上的脱 氧核糖与磷酸交 替排列的顺序是 稳定不变的。
（1）所得DNA加入2mol/l的氯化钠溶液20ml，使 其溶解。 （2）过滤，取其滤液，DNA溶于滤液中 （3）加入冷却的酒精溶液50ml，溶液中出现杂质 较少的丝状物，它的主要成分就是DNA。
DNA的鉴定
用二苯胺（沸水浴）鉴定，DNA遇二苯 胺会变蓝色。
• 两次加入蒸馏水的作用一样吗？ • DNA的直径约为2nm，实验中出现的丝状 物的粗细是否就表示一个DNA分子直径的 大小？
二、DNA半保留复制的实验证据（见教材）
15N//15N
重带(下部)
15N//14N
中带(中间)
14N//14N 15N
轻带(上部) 中带(中间)
//14N
三、DNA复制的过程 思考如下问题：
DNA分子的复制小结：
解旋酶、聚合酶等
解旋
合成
螺旋
子代DNA
边解旋边复制
• 能够准确复制的原因是什么？
DNA分子的结构
T 脱氧核苷酸
磷酸 脱氧 核糖
碱基 G A C
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
一条脱氧核苷酸链
…
DNA 分 子 结 构 主 要 特 点
A C A
T G T
A
C
T
G
G
A G
C
T C
二、DNA模型分析
1、DNA分子结构主要特点
（对应于同一种氨基酸的不同 密码子称为同义密码子）
⑶起始密码可以编码氨基酸、 终止密码不编码氨基酸 ⑷通用性——自然界中的各种 生物共用一套密码子表
⑵转运RNA（tRNA）：含有反密码子
tRNA
U A U 一个转运RNA 只能携带一种特定的氨基酸！ 细胞中的转运RNA至少有
61 种！
异亮氨酸
U A U 携带什么氨基酸？ A U A mRNA
1/a= (T2 + C2 )/ (A2 + G2) A1+G1 =a T1+C1 A2+G2 =1/a T2+C2 A+G DNA中 T+C =1
•RNA正链——〉RNA负链——〉RNA正链
转录
转录
HIV病毒——逆转录病毒
RNA病毒：逆转录、DNA自我复制、转录、翻译 （RNA自我复制、转录、翻译）
逆转录
组 装
转录 转录、翻译
下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且四支试管
中都有产物生成，请回答：
四、基因对性状的控制 1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生
计算
DNA复制过程的同位素标记
• • • • • 若用32P标记亲代DNA，则经过n次复制后， 子代DNA有：2n 个 2 个； 子代DNA中含32P的DNA= 占子代DNA的 2/ 2n 1/ 2n 子代DNA中含32P的链占子代DNA链的
• DNA分子经n次复制后，需要某游离脱氧核苷酸 （m）数= (2n-1)m
中心法则补充
在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在 一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作 用下合成DNA。
转录 逆转录 复 制 翻译
复 制 DNA
RNA
翻译
蛋白质
• 逆转录病毒：劳斯肿瘤病毒、HIV病毒
逆转录 转录 • RNA——〉DNA——〉RNA——〉蛋白质 •RNA自我复制的病毒：烟草花叶病毒
DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模
板； 碱基具有互补配对的能力，能使复制准确无误。
基因的表达
P140
第三节
一、什么是基因？
基因的表达
基因是具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的 基本单位。 1.基因和染色体的关系 基因在染色体上，并且在染色体 呈线性排列，染色体是基因的主要载 体。 2.基因与DNA的关系： 基因是有遗传效应的DNA片段。
非基因 片段
非基因 片段
非编码区
编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶 结合位点
原核基因
终止子
非编码区
编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
终止子
真核基因
3.基因和性状的关系 基因控制生物的性状,基因是决定生物性状的基本 单位——结构单位和功能单位。 4.基因和脱氧核苷酸的关系 每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸。 DNA的基本组成单位是什么？
核糖核苷酸 氨基酸 寄主细胞的 脱氧核苷酸
模板
原料
脱氧核苷酸
DNA复制 酶 解旋酶、DNA聚 合酶等
转录 解旋酶、 RNA聚合酶 等
翻译 略
逆转录 逆转录酶
碱基配 对 同生物 不同体 细胞产 物比较
A-T、G-C，涉及 A-T、G-C、 G-C、A-U涉 A-T、G-C、 4种脱氧核苷酸 A-U涉及8种 及4种核苷 A-U涉及8 核苷酸 酸 种核苷酸 核DNA同，数量 不同 不同 1、蛋白质种类不同 2、基因突变后，蛋白质 种类可能变（碱基对数 量改变影响大于种类改 变），可能不变（基因 突变发生在非编码序列 ；不同密码子对应同一 氨基酸；隐性突变） 逆转录病毒的略
产物：多肽
翻译：在核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有 一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
核糖体
A U G G A A G A A
mRNA
脱水缩合
A U G G A A G A A
mRNA
通常一个mRNA同时结合多个核糖体，进行多 个肽链的合成。
DNA双链 A—C—T—G—G—A—T—C —T 转 T—G—A—C—C —T—A—G—A 录 mRNA A—C—U—G—G—A—U—C —U 翻 译 蛋白质
三、遗传信息流——中心法则
转录 复 制 DNA（基因） 逆转录
复 制 mRNA
翻译
蛋白质
遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制 过程；遗传信息也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即完成遗传信息的转录和翻译过程。 在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在 一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作 用下合成DNA。
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 C–C–U GGA A–G–A UCU
肽键
肽键
tRNA （反密码子） U–G–A
mRNA ACU （遗传密码）
下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判 断，下列描述中不正确的是
转录方向
核糖体 RNA聚合酶 mRNA
多肽
A．图中表示4条多肽链正在合成 B．转录尚未结束，翻译即已开始 C．每个核糖体各自在完成一条多肽链的翻译 D．一个基因在短时间内可表达出多条多肽链
长链中的碱基对 的排列顺序是千 变万化的。
DNA分子的特异 性就体现在特定的 碱基（对）排列顺 序中。
两条长链上的脱 氧核糖与磷酸交 替排列的顺序是 稳定不变的。
长链中的碱基对 的排列顺序是千 变万化的。
思考：
研究表明：DNA结构的稳 定性与四种碱基的含量有 关：G和C的含量越多， DNA的结构就越稳定。
果 蝇 某 一 条 染 色 体 上 的 几 个 基 因
整个DNA分子中都是由基因构成的吗？
基因与DNA和染色体以及脱氧核苷酸间的关系
基因1
非 编 码 区
基因2
编 码 区 非 编 码 区
染色体
下图中a～d表示果蝇X染色体上的几个基因
基因1 片段 基因2 片段 基因3 片段 基因4片 段
非基因 片段
DNA的粗提取与鉴定
实验原理
1. NaCl的物质的量浓度为0.14 mol／L 时,DNA的溶解度最低。 2.DNA不溶于酒精溶液。 3.DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色。
实验步骤 1、胀破细胞，得DNA溶液
（1） 鸡血细胞液5-10ml，加入蒸馏水20ml，使血 细胞加速破裂，过滤，取其滤液。 (2)溶解细胞核内的DNA
3.RNA的种类
名称
mRNA （信使RNA） tRNA （转运RNA）
结构特点
功能 把DNA的遗传信息传递给 蛋白质 运输氨基酸
单链 单链 单链
rRNA （核糖体RNA）
组成核糖体
3.RNA的种类和功能
mRNA(信使RNA)
把DNA的遗传信息传递给蛋白质 运输氨基酸
tRNA（转运RNA)
rRNA（核糖体RNA）和蛋白质共同组成核糖体
物的性状。如；酪氨酸酶与白化病。
苯丙氨酸羟化酶 酪氨酸酶
食物中的蛋白质经消化、吸收和 水解后产生出苯丙氨酸，首先苯丙氨酸
在(1)苯丙氨酸羟化酶的作用下变成酪
氨酸，然后酪氨酸转化为3，4双羟苯丙
氨酸，3，4双羟苯丙氨酸在(2)酪氨酸
酶的作用下，可以生成黑色素。
2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
• • • •
基本骨架为磷酸和脱氧核糖交替排列； 两链反向平行； 有两个游离的磷酸基团； 具有稳定性、多样性、特异性
DNA的复制
一、对DNA复制的推测
最早提出的DNA复制模型有二种；
亲代DNA
子代DNA
1、全保留复制：新复制出
的分子直接形成，完全 没有旧的部分；
复制一次
2、半保留复制：形成的分子
将物质的量浓度为2mol/l的氯化钠溶液40ml加入 到滤液中，搅拌使其混合均匀，这时DNA在溶液中呈 溶解状态。
2、析出含DNA的黏稠物
沿烧杯内壁缓缓加入蒸馏水，同时轻轻搅拌，这时 会有丝状物出现，随着蒸馏水的加入逐渐增多，一 直到氯化钠浓度约为0.14mol/l时，不再继续增加。
3、第二次析出DNA 的黏稠物
14N//14N 轻带(上部) 3、若以15N来标记亲代细胞DNA的两条链，然后放在含14N的培 15N//14N 养基中培养，子一代、子二代DNA分别含哪种元素？ 15N//14N 中带(中间) 15N//15N 中带(中间) 4、选择什么观察指标来说明本实验的假设正确与否？
重带(下部)
5、若假设正确，离心后亲代、子一代、子二代DNA会怎么分布？ 6、如果不断地复制下去，每一次自制后都离心，离心的结果会 不会有变化？
5.转录
地点：主要在细胞核
模板： DNA的一条链
原料： 4 种核糖核苷酸
条件： RNA聚合酶、ATP
原则： 遵循碱基互补配对原则
A— U ; T— A ; G—C ; C— G
产物 DNA
mRNA
转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配
对原则合成RNA 的过程。
6.翻译
场所：核糖体 原料：氨基酸 模板： mRNA 条件： tRNA、酶、能量 原则：碱基互补配对原则(A-U U-A C-G G-C)
一半是新的，一半是旧的；
复制一次
沃森和克里克推测是半保留复制模型
请同学思考下列问题：
1、按照半保留复制的原理请大家思考:右 边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其 子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表 示新形成的链） 亲 代
① 子一代 ② 子二代
2、要用实验来验wenku.baidu.com这一结论，我们需要对 旧链和新链进行区分。结合第一节的知识， 想一想我们怎样区分他们？
基因的基本组成单位是什么？ 5.基因和遗传信息的关系 基因中的脱氧核苷酸（碱基对）排列顺序代表遗传信息
不同的基因含有不同的脱氧核苷酸的排列顺序。
例如：豌豆的高茎基因D和矮茎基因d含有不同的脱氧
核苷酸排列顺序。
二、基因控制蛋白质合成
1.基因的基本功能
1).通过自我复制，在传种接代中传递遗传信息。 2).通过转录、翻译，在后代个体发育过程中，表达遗传 信息。 2.什么是表达遗传信息？ DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
• DNA分子完成第n次复制后，需要某游离脱氧核 苷酸（m）数= (2n-1)m
碱基互补配对规律的计算
一：A=T,G=C(仅适用于DNA中） 二、不配对碱基和：
（1）一半规律： A+G=A+C=T+G=T+C=50% (仅适用于DNA 中） (2)三不同规律： (A1 G1) /(T1 + C1)=a +