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(共54张PPT)
DNA分子结构及复制
［考纲要求］
1、DNA分子结构的主要特点 II
2、DNA分子的复制 II
DNA分子的结构
化学组成？
基本单位？
空间结构？
碱基互补配对
及相关计算
DNA分子结构、DNA复制
DNA分子的复制
复制的时间？场所？
复制的过程？
复制的特点？
复制的条件？
复制的准确性保障？
拓展：
DNA复制与细胞分裂
（1）人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传物质的核苷酸分别有多少种 ( )
（2）上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种类分别是（ ）；
这些核酸中含氮碱基种类分别是（ ）。
请回答下列有关遗传物质的问题（从备选项中选择）
B
A
C
备选项： A.8、4、4、8 B.4、4、4、4
C.5、4、4、5 D.8、4、5、4
　　一、DNA分子结构
元素：
C、H、O、N、P
基本单位：
脱氧核苷酸单链
聚合
规则的双螺旋结构
形成空间结构
沃森＼克里克
　　请画出由4个基本单位组成的DNA片段的平面结构图，并标明各部分的名称。
1. 胞嘧啶
2. 腺嘌呤
3. 鸟嘌呤
4. 胸腺嘧啶
5. 脱氧核糖
6. 磷酸
7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8. 碱基对
9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段
DNA分子是有 条链组成， 盘旋成＿＿ 结构。
交替连接，排列在 ，
构成 ； 排列在内侧。
碱基通过 连接成碱基对，并遵循＿＿＿＿＿＿原则。
反向平行
双螺旋
脱氧核糖和磷酸
碱基对
氢键
碱基互补配对
2
DNA分子杂交、RNA分子杂交
DNA复制、RNA复制、转录、逆转录、翻译
发生碱基互补配对的细胞结构？
哪些生物学技术利用碱基互补配对原则原理
细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体、拟核、质粒
外侧
基本骨架
发生碱基互补配对的生理过程有哪些？
特点：两条链反向平行B【例1】某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是配对的碱基中：
A与T之间有几个氢键,G与C之间有几个氢键？
DNA分子中含氮碱基的含量与DNA分子的稳定性有怎样的关系？
DNA分子中,
1个磷酸基连接几个脱氧核糖？
1个脱氧核糖连接几个磷酸呢？
同一条脱氧核苷酸链中,相邻2个碱基之间如何连接？
思考:
【例2】如图为DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是( )
A.②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C.当DNA复制时，⑨的形成需要DNA连接酶
D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
D
①
C
小结　利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
拓展：核酸的水解产物？ 彻底水解产物？
以下描述分别体现了DNA分子的什么特性？
磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架
碱基对多种多样的排列次序。
若某DNA分子中有 n 个碱基对，则DNA分子的碱基对排列顺序有 4n 种。
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。
　　　３、DNA分子的特性
——稳定性
——多样性
——特异性
4n (n代表碱基对数)
——碱基对的排列顺序中
【思考】
3.碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。
1. DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿
2. 为何每个人的遗传信息各不相同
（同卵双/多胞胎除外）
——特定的碱基排列顺序
2．从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是(　　)
碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子基因的多样性
碱基对特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子基因的特异性
一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41000种
人体内控制β－珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种
D
　　　4、碱基互补配对的相关计算
A+G
( )
=
T+G
( )
=50%
A+G
T+C
=
( )
( )
=
( )
( )
=1
A+T+G+C
A+T+G+C
A+C
T+G
T+G
A+C
根据碱基互补配对原则：
∵ A = T　G = C
∴ A + G＝T + C
嘌呤数＝嘧啶数
核苷酸的个数＝碱基的个数=……
双链DNA中
也可以写成以下形式：
　　总结规律
推论1：A＋C＝A＋G＝T＋C＝T＋G＝N
推论2：如果 则
推论3：如果 则 ＝
推论4：如果 则 ＝
推论5：如果 则 ＝
　 　注：N为碱基总数；
　　　 带1、2标记的表示在对应单链中数量。
双链DNA中
　　某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的个数
占 22％，那么，胞嘧啶的个数占（ ）
A．11％ B．22％ C．28％ D．44％
C
【变式】
　 分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含
有腺嘌呤，由此可知该分子一条链上鸟嘌呤含量
的最大值可占此链碱基总数的（ ）
A、20% B、30% C、40% D、70%
C
　　DNA分子的一条单链中，(A＋G)/(T＋C) = 0.4，
则互补链中和整个DNA分子中该比值分别是［ ］
A、0.4和0.6 B、 2.5和1.0
C、0.4和0.4 D、 0.6和1.0
B
1、根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA
分子中，下列四个式子中正确的是（ ）
C
【变式】
　 某生物核酸的碱基组成，嘌呤碱基占52%，嘧啶
碱基占48%，此生物应该不是（ ）
A、噬菌体 B、大肠杆菌
C、青霉 D、烟草花叶病毒
A
D
【变式】
A
　　从某生物组织中提取DNA进行分析，其G和C之和
占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条（H链）所含
的碱基中28%是A，则与H链对应的另一条链中A占该链
全部碱基数的［ ］
A、26% B、 24%　C、14% D、 11%
特别提醒：搞清楚双链中的比例、单链中的比例！
DNA、RNA、ATP及核苷酸中“A”的含义
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1、蛋白质结构多样性的直接原因？根本原因？
直接原因：组成的氨基酸的种类、数目、排列顺序
　　　　　不同，以及蛋白质的空间结构不同；
根本原因：基因（DNA）的多样性。
2、蛋白质功能多样性的直接原因？根本原因？
直接原因：蛋白质结构多样性。
根本原因：基因（DNA）的多样性。
3、核酸结构多样性的原因？
碱基对数目和排列顺序的多样性。
蛋白质和核酸结构多样性的关系
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是指以 为模板来合
成＿＿＿＿＿＿的过程。
有丝分裂间期或减数分裂的间期。
⑴概念：
⑵发生时间：
①主要发生在＿＿＿＿＿。
②还可能发生在＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑶发生场所：
亲代DNA分子两条母链
细胞核
　　二、DNA分子的复制
细胞质（线粒体、叶绿体）
思考：
　　原核生物的DNA复制发生在哪里？病毒呢？
子代DNA
1、基础知识
密度梯度离心法：
　　又称为区带离心法，可以同时使样品中几个或全部组分分离，具有良好的分辨率。离心时先将样品溶液置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中。
密度梯度离心法分离细胞成分示意图
方法？
同位素示踪法
密度梯度离心
　　2、证明DNA半保留复制的实验
*实验过程
　　先将大肠杆菌细胞培养在用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液里养很长时间（14代），使DNA分子里的氮原子都以15N的形式存在。之后再加入大大过量的14NH4Cl和各种14N的核苷酸分子。
　　细菌开始摄入14N合成子代DNA。
　　接下来让细胞继续生长、分裂，在不同时间（按细胞周期）提取出DNA分子，利用CsCl密度梯度离心分离，检测DNA分子在离心管中的位置，由此分析DNA的复制方式。
*原理解析
DNA中的N全为15N，
　　离心后的位置？
DNA中的N全为14N，
　　离心后的位置？
密度比较：15N＞14N
15N 15N
14N 14N
重带
轻带
试讨论分析：
　　DNA复制一次后离心、复制两次后离心，按
“全保留复制”、“分散复制”和“半保留复制”三种方式的结果分别是怎样的？
①设为全保留～
②设为分散～
？
轻带
重带
？
分散区
③设为半保留～
？
中带




（经过一个
细胞周期后取样）
（再经过一个
细胞周期后取样）
1、若复制三代后，产生多少子代的DNA？含母链的DNA为多少？
2、复制 n 代后，产生多少子代的DNA？含母链的DNA为多少？
（8, 2）
（2n , 2）
结论：DNA复制方式：
　　　半保留复制
　　3、证明DNA复制方式的实验
　　4、复制过程：边解旋边复制
（图中一、二、三表示DNA复制的过程）
①一表示______，这一过程中，DNA分子在______的作用下，两条扭成螺旋的长链开始______。
②二表示________________________ 。每条母链在一些___________的作用下，链上的碱基按照______________________与周围环境中游离的__________________来配对.
③三表示_________________________。
解旋
解旋酶
以母链为模板进行碱基配对
解开
DNA聚合酶
碱基互补配对原则
脱氧核苷酸
形成两个新的DNA分子
复制过程？
⑴解旋
（解旋酶作用）
⑵合成子链
（遵循碱基互补配对）
⑶盘曲折叠
（形成两个子代DNA）
模板
底物
引物
原则
DNA任一单链为模板
4种核苷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）
一小段RNA
碱基配对原则
（A = T G ≡ C）
边解旋边复制(不是将两条链完全解开才复制)
1. 特点：
2. 准确复制的原因：
3. 意义：
(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供
精确的模板；
(2)碱基互补配对原则
思考：若复制出现错误，将会产生什么影响
使遗传信息从亲代传给了子代，
保证遗传信息的连续性
半保留复制；边解旋边复制
DNA复制深入分析
拓展＆深化
1. 解旋酶和DNA聚合酶分别作用于什么作用于哪里？
2. DNA复制之后存在哪里？
3. 复制后形成的两个子代DNA什么时候分开？
解旋酶：断开氢键
DNA聚合酶：将游离的脱氧核苷酸连接成长链
着丝点分裂时，
有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
位于两条姐妹染色单体
资料1
信息：DNA复制是多起点，有先后，双向进行，
意义：提高DNA复制效率。
右图是真核生物DNA复制的示意图，有哪些信息？意义？
拓展＆深化
大本P131
资料2
信息：DNA复制双向进行，两条链的复制有先后，方向相反；
右图是DNA复制的示意图，有哪些信息？
拓展＆深化
2.下图表示DNA复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
C
　　　ＤＮＡ复制小结
DNA分子的复制的“二、二、三、四”
　　　6、有关DNA复制的计算规律
亲代DNA分子复制n代，其结果如下：
(1)子代DNA分子数为______个：
含有亲代链的DNA为___个；
不含亲代链的DNA为＿＿＿＿＿个；
含子代链的DNA为_____个；
(2)子代脱氧核苷酸链数为_______条：
亲代脱氧核苷酸链数为___条。
新合成的脱氧核苷酸链为＿＿＿＿条。
a·(2n-1)
① 亲代DNA分子经 n次复制后，共需游离的该脱氧核
苷酸数为：
② 亲代DNA分子第n次复制，需游离的该脱氧核苷酸
数为：
a·2n-1
(3)消耗脱氧核苷酸数
　亲代DNA分子中含某种脱氧核苷酸（或含氮碱基）a个
（1） G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的 、 、 。（2） G2代在①②③三条带DNA分子数的比例是 。
将31P标记的哺乳动物细胞（称G0代）放在含32P 的培养基中培养，经过第1、2两次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果如下图所示。
（3）图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素P分别是 、 。
A
B
0 : 1 : 1
31P
31P和32P
（4）经过4次复制以后，子代中含31P 的DNA占全部子DNA的比例是 ；含32P 的DNA单链占全部子DNA单链的比例是 。
1/8
15/16
D
1.一个DNA分子自我复制后形成两个DNA分子，这两个新的DNA分子［　　］
A.分别由两条母链和两条子链形成
B.两条母链和两条子链随机结合而成
C.分别由一条子链及一条母链结合而成
D.一条子链与另一条子链的母链结合
C
2、下列关于DNA复制过程中，正确顺序是［　　］
① 互补碱基对间氢键断裂
② 互补碱基对之间形成氢键
③ DNA分子在解旋酶作用下解旋
④ 以母链为模板进行碱基互补配对
⑤ 子链与母链盘旋成双螺旋结构
A．③①②④⑤ B．③④②⑤①
C．③①④②⑤ D．①③④②⑤
C
3、已知某DNA分子共含有1000个碱基对，其中
一条链上A:G:T:C =1:2:3:4。该DNA分子连续复制
2 次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是（ ）
A、600个 B、900个 C、1200个 D、1800个
D
4.(2021·甘肃部分重点校摸底)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断正确的是(　　)
含有14N的DNA分子占7/8
含有15N的DNA分子占1/16
复制结果共产生15个DNA分子
D.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D
大本P131
　　　7、DNA复制与细胞分裂的关系
请在图旁标出染色体中DNA分子的情况：
（注意复制得到的子代DNA的分布特点）
　　如果有一对（或更多）染色体，第二次分裂后期可能情况是？
练习：一个被标记的细胞（2n=8）放在未被标记的原料中连续进行两次有丝分裂，子代有几个细胞被标记？一个细胞中有多少条染色体带标记？
若进行有丝分裂,形成四个子细胞，可能有2或3或4个子细胞带有放射性
染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
与DNA有关的酶
解旋酶：解开DNA双螺旋结构，便于DNA复制；
DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接到已有的链上；
DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”；
限制性内切酶：用于切断DNA双链中主链上的“3′，5′－
磷酸二酯键”；
DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。
构建知识网络
　　聚合酶链反应PCR（Polymerase Chain Reaction）
是一种体外的特异DNA扩增技术。
　　Kary Mullis于1985年发明，1987年完成自动化操作装置，1993年获诺贝尔化学奖
　　理论上讲，只要存在一分子的DNA，就可最终进行基因检测
　　实际工作中，一滴血、一根毛发或一个细胞已足以满足检测需要，但首先需进行DNA扩增，即PCR
根据DNA变性与复性及半保留复制的知识，请思考PCR反应体系应有哪些基本成分？
　　　PCR
PCR的操作步骤:
变性
退火（复性）
延伸
重复
　　PCR和体内复制的比较
　　　PCR和体内复制的比较
1.引物不同
PCR引物: DNA单链
体内复制引物: RNA
2.聚合酶
PCR: 耐热性DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)
体内复制: DNA聚合酶
3.解旋不同
PCR: 高温
体内复制: 解旋酶
4.场所不同
　　　应用（PCR）
基因诊断在法医学上的应用：
物证检验
个体识别
亲子鉴定
实例：荔枝DNA找到杀人者
被害人：12岁女孩，死者胃里发现咖啡色肉丝状物
嫌疑人：家中发现一些荔枝壳和核
植物DNA检验技术：进行DNA扩增检验，证明肉丝状物（果肉）和外壳呈现相同DNA谱带，而市场上随机购买的荔枝却与前两者的DNA谱带不同
说明事实：两者DNA具有同源性（同一棵树上结的果实）

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