苏教版（2019）高中生物必修二 2.2 DNA分子的结构和复制课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第二章 遗传的分子基础
第二节 DNA分子的结构和复制
一、回眸历史：科学家解开DNA分子结构之谜
02
DNA双螺旋结构模型的构建
建立者：
1953年，沃森和克里克
克里克:
物理学家,对X射线晶体衍射图谱的分析十分熟悉。能够帮助沃森理解晶体学原理。
沃森:
生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。
1.DNA的结构层次
03
DNA的结构
基本组成元素：
基本组成物质：
基本组成单位：
DNA单链：
DNA双链结构：
C、H、O、N、P
磷酸基团、脱氧核糖、含氮碱基
脱氧核糖核苷酸（4种）
脱氧核苷酸链
DNA双螺旋结构
03
2.DNA的结构特点
CH2
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
5’
4’
3’
2’
1’
5’
3’
5’
3’
一个羟基(—OH)，称作3′－端
游离的磷酸基团，称作5′－端
磷酸二酯键
C
T
T
G
A
C
A
G
5’
5’
3’
3’
（1）由 条单链按_____________方式盘旋成_________结构
反向平行
双螺旋
2
3',5'-磷酸二酯键
磷酸
A
T
A
T
T
A
G
G
G
C
C
A
T
C
和 交替连接，构成基本骨架；
(2) 外侧：
碱基对
内侧:
脱氧核糖
(3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 连接形成
，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作
。
氢键
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
碱基对
2
3
5′
3′
3′
5′
碱基互补配对原则
G.C比例越高，DNA的热稳定性越高
下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸
链的片段
思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团（没有形成磷酸二酯键的磷酸基团）？
2个
2.特异性：
每种DNA有特定的碱基对排列顺序。
3.稳定性：
1.多样性：
①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；
②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性；
③空间结构稳定——规则的双螺旋结构；
碱基对的排列顺序的千变万化。
3.DNA的特性
04
DNA分子中相关的碱基计算
①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数即A+G=T+C，A+G/T+C=1
A=T
C=G
A+G=T+C
或 A+C=T+G
某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占（ ）
A．11％ B．22％ C．28％ D．44％
任意两个不互补碱基之和恒等，且各占DNA总碱基数的50％
配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等
②互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同。
若 ，则 ，
＝m
＝m
③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，
若 , , 则 ，
1
a
＝1
DNA两互补链中，不配对的两碱基之和的比值乘积为1
例题：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？
子一代
亲代
沃森和克里克：
半保留复制
全保留复制
德尔布吕克 ：
分散复制
DNA分子的复制
科学家：米西尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）
材料：大肠杆菌
技术：同位素标记法、密度梯度离心法
15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大
放入盛有氯化铯溶液的试管中离心处理
证明DNA分子半保留复制的实验示意图
轻链带
含14N
重链带 含15N
杂合链带
含14N和15N
轻链带（含14N）
杂合链带（含14N和15N）
(
(
)
(
)
)
对照
0 min
20 min
40 min
分析：
1.离心处理后，为什么子一代DNA只有杂合链带？
2.子二代DNA出现了轻链带和杂合链带，说明了什么？
在新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式又被称为DNA半保留复制。
实验证明：
重带
(底部)
15N
14N
14N
14N
14N
15N
14N
14N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
DNA分子半保留
复制过程示意图
三 DNA复制的过程
细胞分裂前的间期（有丝分裂、减数分裂）
2.时间：
3.场所:
1.概念：
指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
叶绿体、线粒体
细胞核（主要）
4.条件:
③能量
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶等
由细胞代谢提供的ATP等
①模板
②原料
④酶
三 DNA复制的过程
⑴解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
⑵合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
⑵合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
（3）形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
三 DNA复制的过程
6.原则:
7.特点:
边解旋边复制
半保留复制
碱基互补配对原则
从子链的5' 端向 3' 端延伸
8.方向:
9.意义:
DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
根据半保留复制和碱基互补配对原则
与复制有关的碱基计算
①一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？
母链多少条？子链多少条？
DNA分子数=
2n
脱氧核苷酸链数=
2n+1
母链数=
子链数=
2
2n+1 ﹣2
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
连续第一次复制
连续第二次复制
连续第n次复制
DNA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不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数（即单链）＝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
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸 m个，则：
①经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·(2n－1)个。
②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·2n-1 个。