第18讲 DNA分子的结构与复制、基因的本质 一轮复习

注意：在单链DNA中，A不一定等于T； G也不一定等于C
考点二：DNA的复制
一、探究DNA复制的方式 假说--演绎法
1、全保留复制：子代DNA的2条链都是母链或都是新合 成的子链 亲代DNA复制一次 子代DNA 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，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 3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随 机组合的 复制一次 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（母链）与子代DNA(子链）
明确DNA的结构特点
A C A A C G T G T T G C
（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；碱基排列 在 内侧 。
A
G
T
C
明确DNA的结构特点
A C A A C G T G T T G C
（3）两条链上的碱基通过 氢键 连接成碱基对，且遵 循 碱基互补配对原则 ：即 A配T，T配A，C配G，G配C
基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由 碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗 传效应。 白眼 截翅 棒眼 黄身
R S N O …ATGT…CGAGTC…ACAGCTAC…AGTGCAGTGCGCA…TG …TACA…GCTCAG…TGTCGATG…TCACGTCACGCGT…AC
示意图。
（ 1 ）图中显示 DNA 分子复制是从多个起点开始的，但多
起点并非同时进行；
（2）图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；
（3）真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率
（4）一个细胞周期中每个起点一般只起始1次（若为转录
时解旋，则每个起点可起始多次）。
四、基因的本质 -----基因是有遗传效应的DNA片段。
8. 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。 9.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； 通过碱基互补配对 ________________________ ，保证了复制能 够准确地进行。
红线代表15N链
蓝线代表14N链
假
转移到含14NH4Cl的培养液中 DNA
15N/15N
设 实验结论：
DNA分子的复制方式是半保留复制
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA 15N/14N DNA
二、DNA复制过程中的计算问题
(1)子代DNA分子数为
2n
①含有亲代链的DNA分子数为 2 个。 ②不含亲代链的DNA分子数为 2n－2个。 ③含子代链的DNA有 2n 个。 ④全含亲代链的DNA有 0 个。
3时期：
有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂前的间期
模板： 亲代DNA的两条母链 易 错 点 3 混 淆 DNA 复制、“剪切”与 原料： 4种游离的脱氧核苷酸 “水解”中的四种酶 4条件 能量： ATP 酶： DNA解旋酶、DNA聚合酶 5过程： 解旋→合成互补子链→延伸和盘绕 边解旋边复制（过程）、半保留复制（方式） 6特点： 7结果： 1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子
A
G
T
C
4.DNA分子的特性
（1） 稳定 性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排 列在外侧构成基本骨架。 （2） 多样 性：碱基对多种多样的排列顺序， 如某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有 种 4 n （其中n代表碱基对数）。 （3） 特异 性：每种DNA分子都有特定的 碱基 对排列顺序，代表了特定的________ 遗传信息。
考点一
DNA的分子结构
DNA模型构建中重大贡献的科学家
回 眸 历 史
威尔金斯—物理学家—— DNA的X射线衍射图 富兰克林—化学家——DNA的X射线衍射图
查哥夫—化学家—
A的量等于T的量 G的量等于C的量
克里克—物理学家— 发现DNA双螺旋结构
沃森——生物学家— 发现DNA双螺旋结构
1.DNA分子的化学组成及其基 本单位
5.DNA分子中碱基的计算
一条链中 A1+T1 C1+G1 A1+G1 ＝m 互补链中 A2+T2 C2+G2 A2+百度文库2 ＝ 整个DNA分子 中 A+T C+G A+G ＝
m
m
T1+C1
＝n
T2+C2
＝
1 n
T+C
＝
1
规律：①互补碱基之和（A+T）/(C+G)的比例在整个 DNA及在一条链中都相等。 ②非互补碱基之和（A+G）/(T+C)的比例在整个 DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。
第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质
[最新考纲] 1.DNA分子结构的主要特点（Ⅱ）。
2.DNA分子的复制（Ⅱ）。3.基因的概念（Ⅱ）。 1.识记DNA分子的化学组成及其基本单位。
2.理解DNA分子结构及特点。
3.理解DNA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。 5.掌握DNA复制有关的计算。
×
3、DNA的立体结构：
沃森和克里克认为：DNA分子的 空间结构是规则的双螺旋结构。
问题：DNA分子的空间 结构有哪些特点呢？
明确DNA的结构特点
A C A A C G T G T T G C
（1）DNA分子是由 两 条脱氧核苷酸链组成的，这 两条链按 反向平行 方式 盘旋成双螺旋结构。
A
G
T
C
基因
（性状） 蛋白质 DNA
姐妹染色单体相同位置上是 相同 基因 （不考虑 基因突变 四分体内发生交叉互 同源染色体相同位置上是 相同/等位 基因
主要的遗传物质， 上有很多基因
染色体
三、DNA分子复制的过程
解旋酶催化 解旋：
模板 同时进行
（在DNA聚合酶的催化下，利用游 离的脱氧核苷酸进行碱基配对）
合成 以母链为模板进行碱基互补配对 子链:
螺旋：形成2个DNA:
组成 母链（旧链） 子链（新链）
三、DNA分子的复制
1概念： 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程
真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体；原核：细胞质 2场所：
1、DNA是肉眼看不到的，采用什么方法来区分母链 和子链呢？ 同位素示踪技术（同位素标记法） 2、用哪种元素来标记呢？ 14N（自然状态） 15N 我们怎样把不同标记的两条链 密度梯度离心技术 的微观差异在宏观上体现出来？ 轻带 中带 重带
14
N/14N—DNA N/14N—DNA
15
15
N/15N—DNA
对基因的正确叙述是（ C） A.基因是DNA上有一定功能的特异碱基排列顺序 B.一个DNA分子就是一个基因 C.基因是有遗传效应的DNA片段 D.它的化学结构不会发生改变
染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
脱氧核苷酸/碱基对的排列顺序 遗传信息 有遗传效应的DNA片段 决定生物性状的基本单位 在染色体上呈 线性排列
红线代表15N链 蓝线代表14N链
假 设 一 半 保 留 复 中带 制
全 ½中带 1/4重带 部 +1/2轻带 +3/4轻带 中 带
假假 蓝线代表14N链 设设 三二 全 弥保 散留 复 复½重带 制 制+1/2轻带
红线代表15N链
验 证
红线代表15N链 蓝线代表14N链
大肠杆菌在含15NH4Cl的 培养液中生长若干代
下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图， A 有关叙述错误的是( )
A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
易错点4 点拨
误认为DNA复制只能从头开始 如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程
脱氧核苷酸
磷酸
5′
4′ 3′ 1′
脱氧 核糖
碱基 A T
2′
G C
初步水解产物： 彻底水解产物： 氧化产物：
A
T
CH2
4 H H 3 1
磷 酸 二 酯 键
2
T
A
OH OH
G
C
O
p= O OH
CH2
磷 酸 二 酯 键
1
C
G
4 H
H 3 2
2.DNA平面结构
OH
构成方式
1.DNA的双螺旋结构是固定不变的 （× ） 2.所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团（ ×） 3.每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸 基，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基 （√ ） 4.DNA分子中，C—G对占比例越大，DNA结 构越稳定 √ 5.DNA分子的特异性是由碱基对的特定的配对 方式决定的，配对方式只有A—T、C—G （ ） × 6.DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶ 磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶2∶1（ × ） 7.由2n个脱氧核苷酸形成双链DNA分子过程 中，可产生H2O分子数为（ ） 2n-2 8.DNA单链上相邻碱基以氢键相连 ( × ) 9.DNA有氢键，RNA没有氢键( )
个。
(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为 m·(2n－1) 个。 ②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为 m·2n－1 个。
①亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。 ②新合成的脱氧核苷酸链数为 2n＋1－2 条。
(2)子代脱氧核苷酸链数为 2n＋1 条。
遗传信息：DNA碱基对的排列顺序或脱氧核苷酸的排列顺序 生物多样性的根本原因： DNA分子的多样性 直接原因： 蛋白质分子的多样性 生物特异性的根本原因： DNA分子的特异性
巩固练习：
(1)图中①表示 磷酸 ， ②表示 脱氧核糖 ，④的名称 是 胞嘧啶脱氧核苷酸 。 (2)图中⑤和⑥的名称分别 是 腺嘌呤和鸟嘌呤 。 (3)从主链上看，两条单链 反向 平行；从碱基关系看，两 条单链 相互补 。 (4)该图表示的是DNA分子的 平面结构，其空间结构 是 双螺旋结构 。