DNA分子的结构和复制及相关计算

DNA分子的结构和复制 1. DNA的基本组成元素有哪些 : C、 H、 O、 N、 P 2. DNA的基本组成单位是 : 一、 DNA分子的结构 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 A GCT 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶 脱氧核苷酸 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 DNA的空间结构 以超高分辨率扫描式电子 显微镜拍到的 DNA照片。 从图上可辨认出 DNA 是由两条链交缠在 一起的螺旋结构 DNA的结构 模式图 从图中可 见 DNA具有规 则的双螺旋空 间结构 放大 DNA的空间结构 A G C T 氢键 A T G C 平面结构 立体结构 二、 DNA分子的空间结构：规则的双螺旋结构 磷酸二酯键 A A A T T T G G G G C C C A T C 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 A A A T T T G G G G C C C A T C 1 DNA分子是由两条 反 向平行的 脱氧核苷酸长链盘 旋而成的 双螺旋 结构。 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 在 内侧 。 3 两条链上的碱基通过氢 键连结，形成碱基对，且遵 循 碱基互补配对原则 。 DNA双螺旋结 构的主要特点 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 。 A T G C 氢键 A A A T T T G G G G C C C A T C 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。 结构特点： 1.两条链 反向平行 盘旋成 双螺旋 结构 2.脱氧核糖和磷酸交替连 接排在外侧构成 基本骨 架 ； 碱基排在内侧 3.碱基通过氢键连接成碱 基对： A T、 GC 碱基的排列顺序千变万化 多样性 DNA分子的特性 碱基的特定的排列顺序 特异性 碱基的排列顺序 遗传信息 双链 DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互 补碱基之和恒等，各占碱基总数的 50%,且不互补碱基 之和的比值等于 1。 ( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G) =(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1 A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 A=T， C=G A+G=T+C =A+C=T+G= 50% 设 DNA一条链为 1链，互补链为 2链。根据碱基互补配对原则 可知： A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在 DNA双链中： A = T ， G = C 规律总结： A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 双链 DNA分子中，互补的两条链中 A+G/T+C互为 倒数 。即 两不互补碱基 之和的比值等于另一互补链中 这一 比值的倒数 . 1 n A 2+G 2 T 2 +C2 = T 1 +C 1 = n A+T G+C = 1 双链 DNA分子中， A+T占整个 DNA分子碱基总数 的百分比等于其中任何一条链中 A+T占该链碱基总 数的百分比。 A+T A+T+G+C = A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 A 2 +T 2 +G 2 +C 2 A 2 +T 2 = A 1 +T 1 +G 1 +C 1 A 1 +T 1 = m% m% m% A+T G+C A 2 +T 2 G 2 +C 2 A 1+T 1 G 1+C 1 =n =n 双链 DNA分子中 A+T/G+C等于其中任何一条链的 A+T/G+C。即 两互补碱基 之和的比值等于另一互补 链中这一 比值。 =n 不同生物的 DNA分子中，其互补配对的碱基之和 的比值不同，代表了每种生物 DNA分子的 特异性 。 （ A+C） /（ T+G） =1不能 反映种间差异。 （ A+T） /（ C+G）不同生物一般不同， 反映种间差异 。 解题方法 : 1.画图最直观 2.实施等量代换 3.注意用脚码标注 4.注意区分已知条件属于上述哪种情况 5.规律很多 ,不必硬记 ,重在 掌握解题方法 1、概念： 2、时间： 是指以亲代 DNA为模板，合成 子代 DNA的过程。 细胞有丝分裂的间期和减数 第一次分裂的间期 3、场所： 真核生物： 二、 DNA分子的复制 原核生物： 细胞核 （ 主要 ） 线粒体 、 叶绿体 拟核 （ 主要 ） 4、复制过程： 边解旋边复制； 多起点 复制 解旋酶催化 解旋： 模板 复制 : 以 母链 为 模板 ，在 DNA聚合 酶 的催化下，以 4种 游离的 脱氧核苷酸 为 原料 ，按照 碱 基互补配对 原则，合成子链 母链（旧链） 子链（新链） 复制后的 DNA: 同时进行 组成 复制的结果： 形成两个完全相同的 DNA分子 模板：亲代 DNA的两条母链； 原料： 4种脱氧核苷酸； 能量： ATP; 酶 ： DNA解旋酶， DNA聚合酶等。 5、 DNA分子复制 时需何条件？ 6、 DNA分子复制的特点 : （ 1）边解旋边复制 （ 2）半保留复制 7、 DNA准确复制的原因 ? DNA具有独特的 双螺旋结构 ，能为复制 提供模板。 通过 碱基互补配对原则 ，保证了复制 能够准确的进行。 DNA分子通过复制，使遗传信息 从亲代传给了子代，从而保证了遗传 信息的连续性。 8、 DNA分子的复制的意义？ 1、概念： 2、场所： 3、时期： 4、条件： 5、复制过程： 6、复制特点： 7、复制的精确性： 8、复制的生物学意义： 小结 有丝分裂间期 、 减数分裂第一次分裂的间期 模板： 原料： 能量： 酶： DNA的两条链 游离的脱氧核苷酸（ A、 G、 C、 T） ATP DNA解旋酶、 DNA聚合酶等 (2)碱基互补配对原则 （ 1）边解旋边复制 （ 2）半保留复制 使遗传信息在传递过程中保持了连续性 细胞核 （ 主要 ） 、 线粒体 、 叶绿体 原核生物的拟核和质粒 解旋 合成 延伸和盘绕 (1)DNA的双螺旋结构 DNA 半保留复制 1 复制 1次 复制 2次 复制 3次 2 22 23 根据半保留复制和碱基互补配对原则 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？亲代 DNA链多少条？新合成的链多少条？含有亲代 DNA链的子代有多少个？占所有子代 DNA分子总数的多少？ DNA分子数 = 2n 脱氧核苷酸链数 = 2n+1 亲代 DNA链数 = 新合成的链数 = 2 2n+1 2 解析： 所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则” 并图示分析。 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 解： 含有亲代 DNA链的子代 = 2 占所有子代 DNA分子总数的 2/2n 双链 DNA分子中，两互补碱基相等； 任意两个不互 补碱基之和恒等 ，各占碱基总数的 50%，且不互补碱 基之和的比值等于 1。 ( A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G) =(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1 A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 A=T， C=G A+G=T+C =A+C=T+G= 50% 设 DNA一条链为 1链，互补链为 2链。根据碱基互补配对原则 可知： A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在 DNA双链中： A = T ， G = C DNA复制的计算 A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 双链 DNA分子中，互补的两条链中 A+G/T+C互为 倒数 。即 两不互补碱基 之和的比值等于另一互补链中 这一 比值的 倒数 。 1 n A 2+G 2 T 2 +C2 = T 1 +C 1 = n A+T G+C = 1 双链 DNA分子中， A+T占整个 DNA分子碱基总数的 百分比等于其中任何一条链中 A+T占该链碱基总数的 百分比。 A+T A+T+G+C = A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 A 2 +T 2 +G 2 +C 2 A 2 +T 2 = A 1 +T 1 +G 1 +C 1 A 1 +T 1 = m% m% m% A+T G+C A 2 +T 2 G 2 +C 2 A 1+T 1 G 1+C 1 =m =m 双链 DNA分子中 A+T/G+C等于其中任何一条链的 A+T/G+C。即 两互补碱基 之和的比值等于另一互补 链中这一 比值。 =m 不同生物的 DNA分子中，其互补配对的碱基之和 的比值不同，代表了每种生物 DNA分子的 特异性 。 （ A+C） /（ T+G） =1不能 反映种间差异。 （ A+T） /（ C+G）不同生物一般不同， 反映种间差异 。 解题方法 : 1.画图最直观 2.实施等量代换 3.注意用脚码标注 4.注意区分已知条件属于上述哪种情况 5.规律很多 ,不必硬记 ,重在掌握解题方法 DNA复制的计算 1、计算产生子代 DNA数 2-4-8-2n n为复制的次数 2、子代 DNA分子中含有原来最初亲代 DNA链 的 DNA分子数 ,以及它占总 DNA分子数的比例 . 2个 1/2n-1 3、最初亲代的链占全部子代 DNA总链数的 比例 1/2n DNA复制所需原料的计算 公式 ： (2n-1) 碱基数 n为复制的次数 例题 一个 DNA分子中含有 1000个碱基对，其中有 400 个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境 中胞嘧啶脱氧核苷酸 。 解析： 1、计算每个 DNA分子中 C的个数 2、套用公式计算 1800 若将一个双链 DNA被 15N标记的大肠杆菌，加入到含 14N的培 养基中培养，连续复制三次，已知该 DNA分子含腺嘌呤 300 个，占碱基总数的 20%，复制子代时，需要从培养基中摄取 多少个 G？含 14N的 DNA分子有多少个？含 15N的 DNA有多少个？ 含 15N的单链占全部单链的多少？ 根据半保留复制和碱基互补配对原则 G = 3150 含 14N的 DNA分子数 = 含 15N的 DNA数 = 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 解： 含 15N的单链占全部单链的 1/23 8 有关 DNA半保留复制的计算 规律一： 一个 DNA分子连续 n次复制，可形成 2n 个后代，其中只有 2个 DNA分子含有最初亲代的母 链，含最初母链的 DNA分子总数的 2/2n；含有的最 初母链占 DNA单链总数的 2/2n+1。 规律二： DNA分子 复制 n次 所需的某种碱基数 = m(2n -1) ，其中 m代表要求的该种碱基在一个 DNA分 子中的数量。 规律三： DNA分子 第 n次复制 所需的某种碱基数 = m 2n-1 ，其中 m代表要求的该种碱基在一个 DNA 分子中的数量。