人教版高中生物必修二复习课件 3.2 DNA分子的结构(51张)

(共51张PPT)
3.2 DNA分子的结构
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是 。
脱氧核苷酸
一、DNA模型构建
1分子脱氧核苷酸 = + + .
如何连接成脱氧核苷酸？
（A、T、G、C）
A
C
T
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
G
脱氧核苷酸的种类
P
P
P
P
资料2：DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的。
【模型建构】 一条脱氧核苷酸链
…
…
碱基位于外部的双螺旋
平面结构
空间结构
1953年，沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构---脱氧核糖核酸的一个结构模型》，1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
二、DNA模型分析
P
P
P
Ｃ
Ｇ
Ａ
1、DNA分子结构主要特点
两条长链按 方式盘旋成双螺旋结构。
脱氧核苷酸和磷酸 连接，排列在DNA分子的 ，构成基本骨架；碱基排列在 。
两条链上的碱基通过 连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：
12 一定与 配对， 一定与 配对。
碱基之间这种一一对应的关系，称为
原则。
反向平行
交替
外侧
氢键
碱基互补配对
内侧
A
T
G
C
2、DNA分子的特性
（1）稳定性
是指DNA双螺旋空间结构的相对稳定性
（2）多样性
碱基对的排列顺序
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请同学们计算DNA分子有多少种？
A—T、T—A、G—C、C—G
4种
碱基对的排列顺序中
（即为脱氧核苷酸的排列顺序）
思考题：DNA中的遗传信息储存在哪？
每个DNA分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？
（3）特异性
每个DNA分子都有各自特定的的碱基排列顺序。
如何验证DNA的双螺旋模型是否正确？
1、将制作的DNA模型与DNA衍射图对比，发现两者完全相符。
2、DNA分子模型的结构是否与它作为遗传物质的特点相符：
满足对遗传物质 、 、 的要求
稳定性
多样性
特异性
(3)DNA分子的组成层次




(4)平面结构——两条脱氧核苷酸长链反向平行
(5)DNA双螺旋结构
①DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺旋结构。
②基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。
③中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。
④DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。
① 在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。
=
∵A=T，C=G
∴ A+G=T+C =A+C=T+G=
三、应用碱基互补配对原则进行相关的计算
=
50%
1
1 总
② 双链DNA，
一条链的A（G）总数=另一条链的T（C）总数
即互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。
=
1/a
③ A+T/双链总数=任一单链中A+T/单链总数
G+C/双链总数=任一单链中G+C/单链总数
m%
m%
④ 双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何
一条链的A+T/G+C。
=
=
*
DNA分子的结构
(1)解旋时，解旋酶作用于氢键处，而氢键形成时不需酶。
(2)每条链上相邻的脱氧核苷酸以磷酸二酯键相连，形成时需DNA连接酶或DNA聚合酶，限制酶则可破坏(或打开)此键。
*
DNA
平
面
结
构
图
*
一、探究DNA复制的方式
最早期提出的DNA复制模型有两种（假说）：
半保留复制
全保留复制
亲代
*
1、如何使亲代大肠杆菌DNA分子都被放射性同位素15N标记？
2、亲代大肠杆菌被标记后继续培养的培养基N源的类型是什么？
3、这个实验是如何区分亲代与子代DNA分子的？
让大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖若干代。
通过密度梯度离心，将密度不同的DNA分成不同的带。
重带
中带
轻带
密度
14NH4Cl
*
全保留复制
半保留复制
亲代
子一代
子二代
15N/15N
15N/15N
15N/14N
预期结果
*
转移到含14NH4Cl的培养液中
15N/15N
15NH4Cl 培养液
结论：
DNA是半保留复制
实验结果
15N/14N
15N/14N
14N/14N
*
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
假说

演绎法
【小结】
（二）提出两种假说
（三）推理子代DNA可能的情况及
如何设计实验验证这种现象
（四）进行实验，验证是半保留
复制
（一）DNA的复制方式是怎样的?
提出问题
半保留复制和全保留复制
*
二、DNA复制的过程
*
解旋酶
DNA聚合酶
能量
DNA聚合酶
DNA聚合酶
*
T
T
P
A
P
G
P
G
P
A
C
C
T
T
P
A
P
G
P
G
P
A
C
C
新合成的子链1
新合成的子链2
母链1
母链2
*
亲代DNA
子代DNA
*
1. 概念：
有丝分裂间期、减数第一次分裂的间期
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的两条母链
游离的脱氧核苷酸
ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
①双螺旋结构提供精确的模板
（1）边解旋边复制
（2）半保留复制
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
提供模板母链→合成互补子链→母子双链盘旋
②碱基互补配对原则
2. 场所：
3. 时期：
4. 条件
5. 过程：
6. 特点：
7. 准确复制原因
8. 意义：
保持了遗传信息的连续性
以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
小 结
*
二、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。
2．时间：有丝分裂_____和减数
_________________________。
3．条件
(1)模板：两条母链。
(2)原料：细胞核中游离的四种脱氧核苷酸。
(3)能量：______。
(4)酶：解旋酶、________酶。
间期
第一次分裂之前的间期
ATP
聚合
*
4．过程
解旋，在______的作用下，把两条螺旋的双链解开；以解开的______为模板，按碱基互补配对原则，合成_______；每一条子链与对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成两个新DNA分子。
5．特点：边解旋边复制，________复制。
6．结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。
7．意义：使_________从亲代传递给子代，保持了_________的连续性。
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因与DNA的关系
(1)基因是有___________的DNA片段。
解旋酶
母链
子链
半保留
遗传信息
遗传信息
遗传效应
*
(2)每个DNA分子含有___个基因。
(3)DNA分子中存在不是基因的片段。
2．DNA片段中的遗传信息
(1)DNA分子能够储存足够量的__________。
(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
(3)DNA分子的多样性源于________________的多样性。
(4)DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基的____________顺序。
3．基因与性状的关系
基因是控制生物性状的结构单位和功能单位。
多
遗传信息
碱基对排列顺序
特定的排列
*
全在下部
1
2
4
8
2n
全在中部
?中+ ?上
?中+ ? 上
2/2n中+(1- 2/2n)上
1
1
?
?
2/2n
?
?
（1- 2/2n）
三、拓展延伸
世代 分子总数 DNA分子在离心管中位置 不同DNA分子占全部DNA分子之比
15N/15N 15N/14N 14N/14N
亲代
1
2
3
n
*
一个亲代DNA分子经 n 次复制后，则

（1）DNA分子数：
子代DNA分子数 ；
含亲代母链的DNA分子数 ；
不含亲代母链的DNA分子数 ；

（2）脱氧核苷酸链数：
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 ；
亲代脱氧核苷酸链数 ；
新合成的脱氧核苷酸链数 。
2
2n
2n-2
2n+1
2
2n+1-2
*
(3)复制所需的脱氧核苷酸数＝a×(2n－1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。
*
规律2：亲代DNA分子经 n 次复制后，　　所需某种游离的脱氧核苷酸数为：
R ＝a (2 n－1) 其中 a 表示亲代DNA含有的某种碱基数，n 表示复制的次数。
例如：一个DNA分子片段，经水分解消耗88个水分子，得到多少个脱氧核苷酸？
规律3：碱基总数＝失去H2O数＋2
90
【智慧眼——寻找规律】
*
具有100个碱基对的1个DNA分子片断，内含40个胸腺嘧啶（T)，如果连续复制两次，则需要游离的胞嘧啶(C)脱氧核苷酸的数目为 （ ）个。
180
某DNA分子共含有含氮碱基1400个，其中一条链上A+T/C+G= 2:5，问该DNA分子连续复制2次，共需游离的胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸的数目是（ ）个。
600
基因=DNA吗？

基因和DNA有什么关系呢？
1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。
问题：计算所有基因的碱基对总数的比例。
全部基因的碱基对总数只是DNA碱基对总数的一部分，因此，基因是DNA的片段。
根据资料1，你能得出什么结论？
2、把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光。
说明：基因有遗传效应。它可以独立起作用。
资料2：说明了什么？
讲述：基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，所以基因是结构单位。
3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
人体中构成基因的碱基对组成比较少，只占全部碱基总数不超过2%。这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
资料3说明了什么？
4、没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。
资料3说明了什么？
说明：基因能控制生物的性状。
总结：基因与DNA 的关系？
基因是有遗传效应的DNA片段， 是生物体遗传的功能单位和结构单位。
基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位。
（1）DNA分子数 基因数。
（2）所有基因的碱基总数 DNA分子的碱基总数。
小于
小于
（填“大于”、“等于”、或“小于”）
练习
碱基排列顺序的千变万化
------构成DNA分子的多样性
碱基的特定排列顺序
------构成DNA分子的特异性
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的基础。
染色体
染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系
每条染色体上有一个DNA 分子
染色体是DNA的主要载体
----主要的遗传物质
每个DNA分子含有许多基因
基因是有遗传效应的DNA片段
每个基因中含有许多脱氧核苷酸
基因中脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
DNA分子中储存着足够量的遗传信息；遗传信息蕴藏在 之中； 构成了DNA分子的多样性，而 ，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是 的物质基础。
基因是 ， 　　　　即　： 。
4种碱基的排列顺序
碱基排列顺序的千变万化
小结：
碱基的特定的排列顺序
生物体多样性和特异性
有遗传效应的DNA片段
DNA分子中有遗传效应的脱氧核苷酸序列
分析下面的概念图，回答有关问题：
（1）图中B是 ，H是 ，F是 。
（2 ）每个C含有 个D，每个D中可以由 个E 组成
蛋白质
含N碱基
脱氧核糖
很多
成百上千
（3 ）D 和A的位置关系： 。
（4 ）从分子水平看D和C的关系是 。
（5）C的基本组成单位是图中的 。
（6）遗传信息是D中 的排列顺序。
基因位于染色体上
基因是有遗传效应的DNA片断
E
E（脱氧核苷酸）