高中生物 DNA分子的结构和复制 新人教必修PPT学习教案

会计学1新课标要求新课标要求知识内容知识内容要求要求DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点DNA分子的复制分子的复制第1页/共51页年美国科学家年美国科学家沃森沃森（atson)atson)和英国和英国科学家科学家克里克克里克（rick)rick)提出分子的提出分子的双螺旋双螺旋结构模型结构模型。被誉为。被誉为2020世纪最伟大的发现。世纪最伟大的发现。第2页/共51页DNADNA分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型第3页/共51页、DNADNA的化学组成的化学组成C C 、H H、 O O 、N N 、P P复习提问复习提问DNADNA全称是；全称是；DNADNA的基本组成的基本组成元素是；组成元素是；组成DNADNA的基的基本单位是。本单位是。第4页/共51页1 1）DNADNA的基本单位的基本单位脱氧脱氧核糖核糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤（A）（G）胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶（T）（C）组成脱氧核苷酸的含氮碱基：组成脱氧核苷酸的含氮碱基：复习提问复习提问脱氧核苷酸脱氧核苷酸第5页/共51页AGCT2）脱氧核苷酸的种类：）脱氧核苷酸的种类：第6页/共51页P脱脱氧氧核核糖糖含氮碱基含氮碱基第7页/共51页1 1、在一条双链、在一条双链DNADNA分子中，腺嘌呤占分子中，腺嘌呤占35%35%，它所含的胞嘧啶应占（它所含的胞嘧啶应占（ ） A A、 15% B15% B、 30% 30% C C 、35% D 35% D 、70%70%2 2、在双链、在双链DNADNA中有鸟嘌呤中有鸟嘌呤P P个，占全部碱基的个，占全部碱基的比例为比例为N / M N / M （MM2N2N），则该），则该DNADNA分子中腺分子中腺嘌呤的数目是（嘌呤的数目是（ ） A A 、 P BP B、（、（PM / NPM / N） + P C+ P C、（、（PM / PM / 2N2N）P D P D 、 PM / 2NPM / 2NAC第8页/共51页ATGC4）多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸长链）多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸长链5）二条脱氧核苷酸链组成一个分子）二条脱氧核苷酸链组成一个分子ATGC每个每个DNA片段中，游离的片段中，游离的磷酸基团有磷酸基团有 个个2之间的数量关之间的数量关系为系为 1：1：1？两条长链之间怎么两条长链之间怎么连接？连接？氢键氢键-形成碱形成碱基对基对第9页/共51页2 2、DNADNA的结构的结构第10页/共51页DNADNA平面结构平面结构磷酸、脱氧核糖交替磷酸、脱氧核糖交替连接连接 构成基本构成基本骨架骨架 外侧外侧：不同的不同的DNA分子，分子，这种连接相同吗？这种连接相同吗？体现了体现了DNA结构的结构的 稳定性稳定性？第11页/共51页DNADNA平面结构平面结构内侧内侧: :2 2条链上的碱基通条链上的碱基通过过_连接成碱基对连接成碱基对，可用，可用 断开。断开。氢键氢键解旋酶解旋酶不同的不同的DNA分子，碱基分子，碱基对的排列顺序相同吗对的排列顺序相同吗?千变千变万化万化体现了体现了DNA 结构的结构的多样性多样性对于特定的对于特定的DNA分子来讲，碱分子来讲，碱基对的排列顺序有何特点？基对的排列顺序有何特点？体现了体现了DNA 结构的结构的特异性特异性？第12页/共51页碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键G.C比例越高，比例越高，DNA结构越稳定。结构越稳定。碱基对的碱基对的种种类类A-TT-AC-GG-C第13页/共51页AGCTATGC第14页/共51页五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、G、C、T，组成，组成四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链两条反向平行的脱氧核苷酸长链一种螺旋：一种螺旋： 规则的双螺旋结规则的双螺旋结构构第15页/共51页AGCT下图是下图是DNADNA分子结构模式图，用文字填出分子结构模式图，用文字填出1 11010的的名称。名称。胞嘧啶（胞嘧啶（C）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸碱基对碱基对氢键氢键一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段、第16页/共51页4 碱基的数量关系及相关计算碱基的数量关系及相关计算 ： 在整个在整个DNA分子中，分子中，A T、G C； DNA分子的分子的一条链中的一条链中的A+T 另一条链的另一条链的T + A ； 如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例是比例是 ；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是 . 在在DNA分子中，嘌呤数分子中，嘌呤数 嘧啶数嘧啶数，a1/b=A+G=T+C=50%=同理，同理，G+C = C+G第17页/共51页P脱脱氧氧核核糖糖含氮碱基含氮碱基A 腺嘌呤腺嘌呤G 鸟嘌呤鸟嘌呤C 胞嘧啶胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶一、一、DNA分子的结构分子的结构第18页/共51页P脱脱氧氧核核糖糖AP脱脱氧氧核核糖糖TP脱脱氧氧核核糖糖GP脱脱氧氧核核糖糖C2、4种脱氧核苷酸：种脱氧核苷酸： 腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸第19页/共51页P脱脱氧氧核核糖糖含氮碱基含氮碱基P脱脱氧氧核核糖糖含氮碱基含氮碱基第20页/共51页ATGCATGC脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链脱氧核苷酸对脱氧核苷酸对第21页/共51页第22页/共51页AAATTTGGGGCCCATC（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本骨架骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。即即A与与T配对，配对，G与与C配对配对。DNA分子的结构特点（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。第23页/共51页AAATTTGGGGCCCATC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。每个DNA分子有着特定的碱基对排列顺序稳定性多样性特异性DNA分子的特性：分子的特性：第24页/共51页DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱基的数量关系 ： 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C；在；在DNA分子中分子中嘌呤数嘌呤数=嘧啶数，嘧啶数，A+G=T+C；A+C=T+G。 DNA分子的一条链中的分子的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T + A ； 同理，同理，G+C = C+G如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中，则另一条链中的的(A+T) / (G+C)比例是比例是 ；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是 .在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率的和占该链碱基比率等于另一条链中等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双的和占该链碱基比率，还等于双链链DNA分子中分子中A+T的和占整个的和占整个DNA分子的碱基比率分子的碱基比率。即：即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总总( A+T)%同理：同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总总( G+C)%第25页/共51页例例1 从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNA进行分析，其中进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46，又，又知该知该DNA分子的一条链（分子的一条链（H链）所含的碱基中链）所含的碱基中28是腺嘌呤，是腺嘌呤，24是胞嘧啶，则与是胞嘧啶，则与H链相对链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的全部碱基数的 （ ） A26、22 B 24、28 C14、11 D11、14A A第26页/共51页1.DNA复制发生的时期复制发生的时期2.DNA复制发生的场所复制发生的场所细胞核细胞核(主要）主要）叶绿体叶绿体线粒体线粒体第27页/共51页3、DNADNA复制的基本条件复制的基本条件第28页/共51页子链的形成子链的形成子代子代DNA分子的形成分子的形成第29页/共51页解旋酶催化解旋酶催化解旋解旋：模板模板 （在（在DNA聚合酶聚合酶的催化下，利的催化下，利用用游离的脱氧核苷酸进行碱基配对游离的脱氧核苷酸进行碱基配对）复制复制:以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）复制后的复制后的DNA:边解旋边复制边解旋边复制组成组成复制过程复制过程第30页/共51页6、DNA复制的原则复制的原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则5、DNA复制的特点复制的特点半保留复制半保留复制 边解旋边复制边解旋边复制7、DNA复制的结果复制的结果：1个个DNA分子分子两个完全相同两个完全相同的的DNA分分子子第31页/共51页独特的双螺旋结构为复制提供模板独特的双螺旋结构为复制提供模板碱基互补配对原则使复制准确无误碱基互补配对原则使复制准确无误9、DNA复制的意义使遗传信息从亲代传给子代，保持了使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性，遗传信息的连续性，第32页/共51页第33页/共51页(5)平面结构及空间结构第34页/共51页1 1DNADNA分子中的有关数量关系分子中的有关数量关系(1)DNA(1)DNA分子中，脱氧核苷酸数分子中，脱氧核苷酸数脱氧核糖数脱氧核糖数磷酸数磷酸数含含氮碱基数氮碱基数11111111。(2)(2)配对的碱基，配对的碱基，A A与与T T之间形成之间形成2 2个氢键，个氢键，G G与与C C之间形成之间形成3 3个氢键，个氢键，CGCG对占比例越大，对占比例越大，DNADNA结构越稳定。结构越稳定。(3)(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此DNADNA分子中含有分子中含有2 2个游离的磷酸基。个游离的磷酸基。第35页/共51页五种元素：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：四种碱基：A、G、C、T，组成，组成四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸三种物质：三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链两条反向平行的脱氧核苷酸长链一种螺旋：一种螺旋： 规则的双螺旋结规则的双螺旋结构构第36页/共51页第37页/共51页(3)(3)消耗的脱氧核苷酸数消耗的脱氧核苷酸数若一个亲代若一个亲代DNADNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m m个，经过个，经过n n次复制需要消耗该脱氧核苷酸为次复制需要消耗该脱氧核苷酸为m m(2(2n n1)1)个。个。复制第复制第n n次所需该脱氧核苷酸数为次所需该脱氧核苷酸数为m m22n n1 1。第38页/共51页一、一、DNA分子的结构分子的结构1. 元素组成：元素组成：_。2. 基本单位：构成基本单位：构成DNA分子的基本单位是分子的基本单位是_。由一。由一分子分子_、一分子、一分子_和一分子和一分子_连接连接而成。而成。3. 整体：由整体：由2条脱氧核苷酸链按条脱氧核苷酸链按_方式盘旋成双螺方式盘旋成双螺旋结构。旋结构。4. 由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成_；_排列在内侧。排列在内侧。5. 碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：A(_)一定与一定与T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)配对配对；G(_)一定与一定与C(胞嘧啶胞嘧啶)配对。即配对。即_T、_C。当堂检测当堂检测第39页/共51页2 2(2010(2010上海高考上海高考) )细胞内某一细胞内某一DNADNA片段中有片段中有30%30%的碱基为的碱基为A A，则该片段中则该片段中 ( () )A AG G的含量为的含量为30%30%B BU U的含量为的含量为30%30%C C嘌呤含量为嘌呤含量为50% 50% D D嘧啶含量为嘧啶含量为40%40%第40页/共51页碱基互补配对碱基互补配对 双螺旋结双螺旋结构构 间期间期 减数分裂第一次分裂减数分裂第一次分裂 两条母链两条母链 ATP ATP 解旋酶解旋酶 二、二、DNADNA分子的复制分子的复制第41页/共51页边解旋边复制边解旋边复制 双螺旋结构双螺旋结构 碱基互补配对原则碱基互补配对原则第42页/共51页第43页/共51页例例1 1【20102010长沙模拟长沙模拟】图图19194 4是四位同学制作的是四位同学制作的DNADNA分子结构模型，其中正确的是分子结构模型，其中正确的是( () )B B 第44页/共51页变式题变式题【20112011宣汉模拟宣汉模拟】用用15N15N标记含有标记含有100100个碱基个碱基对的对的DNADNA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶6060个，该个，该DNADNA分子在分子在14N14N的培养基的培养基中连续复制四次。其结果不可能是中连续复制四次。其结果不可能是( () )A A含有含有15N15N的的DNADNA分子占分子占1/81/8B B含有含有14N14N的的DNADNA分子占分子占7/87/8C C复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600600个个D D复制结果共产生复制结果共产生1616个个DNADNA分子分子B 第45页/共51页答案：答案：D第46页/共51页实战演练实战演练现有用硬纸片制作的现有用硬纸片制作的4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸模型，样式为模型，样式为 ，请你运用所学的，请你运用所学的关于关于DNA结构知识，排列出一个平面结构知识，排列出一个平面DNA片段片段图。图。(1)DNA片段片段一般一般由几条链构成？如何连接？由几条链构成？如何连接？(2)试写出一个具体的试写出一个具体的DNA片段图。片段图。(3)理论上分析理论上分析(2)，一共能排出多少种片段图，一共能排出多少种片段图? (4)从从(2)(3)中可得出什么结论？中可得出什么结论？第47页/共51页答案：答案：(1)两条链，两条链的单体间通过磷酸二两条链，两条链的单体间通过磷酸二酯键连接，链与链之间借碱基间的氢键连接。酯键连接，链与链之间借碱基间的氢键连接。(2)如图所示：如图所示：第48页/共51页第49页/共51页(3)48种。种。(4)DNA分子结构具有多样性和特异性。分子结构具有多样性和特异性。第50页/共51页