DNA分子结构与复制ppt课件

遗传物质必须具备的条件：,在细胞生长和繁殖过程中能够精确的自我复制，使前后代具有一定的连续性 指导蛋白质合成，控制生物的性状和新陈代谢 具有储存巨大数量的遗传信息的潜在能力 结构具有稳定性，能够发生突变，突变后能够继续复制并遗传给后代,1,生物的遗传物质是什么？,2,1、DNA的名称？基本单位是什么？ 2、脱氧核苷酸由 、 、 组成。 脱氧核苷酸有几种？,磷酸、脱氧核糖、含氮碱基,遗传信息：指DNA上脱氧核苷酸排列顺序（DNA上碱基对排列顺序）,3,腺嘌呤脱氧核苷酸,脱氧核苷酸的种类,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,4,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。,（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起来，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,5,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,氢键,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。,6,DNA的空间结构,图的上半部分是以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的照片。,图的下半部分是DNA的人工模型。,从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的螺旋结构,7,DNA双螺旋结构的构建过程,50年代初对DNA 的认识,1952年得知查哥夫研究成果: A=T,C=G,富兰克林：清晰的衍射图谱,8,沃森、克里克荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。,左三：克里克 左五：沃森,9,【课堂反馈】,1下面是DNA的分子结构模式图,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,10,细胞减数分裂和受精作用使生物的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性，为什么?,DNA分子是怎样进行复制的呢?,11,（1）解旋，为复制提供精确模板。,（2）以解开的每段母链为模板, 按碱基互补配对原则， 合成两条子链。,（3）每条子链与其对应的母链 盘绕成双螺旋结构。,12,1、概念： 2、时期： 3、条件： 4、复制特点： 5、准确复制原因： 6、复制意义：,DNA分子的复制：,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的两条母链,游离的四种脱氧核苷酸,ATP,解旋酶、DNA聚合酶,DNA独特的双螺旋结构提供精确模板,（1）边解旋边复制,（2）半保留复制,碱基互补配对原则,将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。,以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。,13,14,A G G T A C T G C C A C T G G,T C C A T G A C G G T G A C C,C C A C T G G,G G T G A C C,A G G T A C T G,T C C A T G A C,C C A T G A C,A G G T A C T G,A G G T A C T G C C A C T G G,T C C A T G A C G G T G A C C,A G G T A C T G C C A C T G G,T C C A T G A C G G T G A C C,+,母链DNA,复制过程中,子代DNA,半保留复制,15,子一 代 DNA,子二 代 DNA,亲 代DNA,（14N）,（14N）,15N,15N,15N,15N,14N,14N,15N,15N,14N,14N,14N,14N,14N,14N,14N14N,15N14N,15N15N,1、如何区分亲子代DNA？,同位素示踪法,密度梯度离心,方法,2、预期结果？,重带(下部),轻带(上部),中带(中间),设计实验：证明DNA复制方式为半保留复制,16,转移到14NH4Cl的培养液中,亲代,子一代,子二代,14NH4Cl培养液中,15NH4Cl培养液中培养若干代,重带(下部),15N/ 15N,中带(中间),15N/ 14N,轻带(上部),14N/ 14N,中带(中间),15N/ 14N,实验过程,提取DNA 离心,提取DNA 离心,提取DNA 离心,实验结果,17,1、一个含有15N的DNA分子在14N培养液中培养，复制n次，可以得到_个DNA分子？,3、其中含15N的DNA分子有_个？,2、含15N的DNA单链有_条？,练习,2n,2,2,4、含15N的DNA单链占全部DNA单链的比例 。,2n,2,18,资料1、海蜇能发绿色荧光，因为海蜇 的DNA上有一段长度为5 170个碱基对的 片段绿色荧光蛋白基因。,19,资料2：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。,20,（双螺旋结构）,DNA经过多次折叠成为染色体,（包含两个单体）,21,染色体,DNA,基因,脱氧核苷酸,染色体是DNA的主要载体,绝大多数生物遗传物质是DNA,基因是有遗传效应的DNA片段,基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息,每个染色体上一般有一个DNA分子,每个DNA分子上有许多基因,每个基因由许多脱氧核苷酸组成,22,拓展： 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%。,23,14NDNA相对分子质量为a 15NDNA相对分子质量为b,15N14NDNA相对分子质量为,24,C,T,A,C,T,A,G,A,T,25,XHXh,XhY,XhY,XHXh,XHXh,XHXh,XhY,XHXh,26,XbY,XBXb,XBY,XbXb,XBY,XBXb,XBY,XBXb,XbY,XbXb,子代,子代,27,A杂合红眼雌果蝇红眼雄果蝇,B白眼雌果蝇红眼雄果蝇,C杂合红眼雌果蝇白眼雄果蝇,D白眼雌果蝇白眼雄果蝇,XBXb XBY,XbXb XBY,XBXb,XBXb XbY,XbXb XbY,XbXb,28,29,一、说明基因与DNA关系的实例,1、大肠杆菌的DNA与基因 2、海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术 3、人类基因组计划（HGP计划）：测定24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的碱基序列。 4、小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关,30,基因的作用,发出荧光的水母,基因是DNA片段,基因是具有遗传 效应DNA片段,31,1,470万,4400,24,31.6亿,大约几万个,一个DNA分子上有许多个基因,基因是DNA片段,构成基因的碱基数不超过占总数的2%,32,黄 身,白眼,黄身,白眼,红宝石眼,截翅,深红眼,朱红眼,棒眼,短硬毛,33,描述：染色体、DNA、基因间的关系：,34,（双螺旋结构）,DNA经过多次折叠成为染色体,（包含两个单体）,35,染色体,DNA,基因,脱氧核苷酸,染色体是DNA的主要载体,DNA是主要的 遗传物质,基因是有遗传效应的DNA片断,基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息,每个染色体上有一个DNA分子,每个DNA分子上有许多基因,每个基因由许多脱氧核苷酸组成,36,最早提出的DNA复制模型有三种；,一、对DNA复制的推测,1、全保留复制：新复制出 的分子直接形成，完全 没有旧的部分；,2、半保留复制：形成的分子 一半是新的，一半是旧的；,3、分散复制：新复制的分子 中新旧都有，但分配是随 机组合的；,37,沃森和克里克推测是半保留复制模型,2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？,把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它 在新DNA中出现的情况。,一、对DNA复制的推测(续),1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？,只能用实验来证明。,38,实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的,二、DNA半保留复制的实验证据,39,DNA复制: DNA分子合成一个与自己相同的DNA分子的过程。其结果DNA含量增加一倍。,1,解旋2条单链,2,分别以2条单链为模板（母链）按碱基互补配对原则形成与亲代DNA分子相同的两条子链。每条子链中一条多核苷酸链是亲代DNA分子即模板链，另一条是互补合成的。,3,每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构。,40,41,半保留复制,42,（二）DNA的复制,1、时间：,2、条件：,3、过程：,4、特点：,5、精确复制原因：,6、复制意义：,有丝分裂和减数第一次分裂的间期,模板、原料、能量、酶,（1）解旋，为复制提供精确模板。,（2）以解开的每段母链为模板,按碱基互补配对原则，合成两条子链。,（3）每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构。,复制过程是边解旋边复制。,复制方式是半保留复制。,DNA的双螺旋结构为复制提供精确模板；,通过碱基互补配对，保证复制能够准确进行。,使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。,43,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,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,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。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 2条,44,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,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,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。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 2条,45,脱氧核苷酸,1,2,3,4,5,46,四种脱氧核苷酸,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,47,脱氧核苷酸长链,48,A的量=T的量 C的量=G的量,查哥夫研究成果,49,A,C,A,G,T,C,A,T,T,G,A,A,T,5,3,3,5,DNA平面结构,50,英国自然杂志1953年,沃森,克里克,51,DNA空间结构,52,【课堂反馈】,1下面是DNA的分子结构模式图，说出图中110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,53,【课堂反馈】,3. 拓展题 你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。 A=T G=C A+G=T+C 也可以写成以下形式： 规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和 ，并为碱基总数的 。,=,T+G,( ),=50%,=,=,( ),( ),=1,A+T+G+C,A+T+G+C,A+C,T+G,T+G,A+C,相等,一半,54,“在提出碱基特异性配对的看法后，我们又立即提出了遗传物质进行复制的一种可能机理”。 -沃森、克里克 你能否根据我们今天学的DNA的结构的知识预测一下DNA分子是如何复制的？,55,2、DNA的特性 、DNA结构具有稳定性 、DNA的多样性 假如一个DNA分子中有N个碱基对，则此DNA分子有,4N种,、DNA的特异性：每一个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息，使DNA分子具有特异性。,56,模型构建法,57,碱基在外,58,碱基同型配对模型,59,X射线衍射技术：当一束X射线照射晶体时，就会发生衍射。分析衍射图样获得的数据，就可以确定晶体内部原子间的排列和距离。（可间接地反映物质结构）,2、DNA分子X射线衍射图谱,富兰克林,60,DNA双螺旋结构发现,“突然间，我脉搏加快，思如泉涌，眼前出现了一幅DNA的画面：它的结构要比许多人想象的简单，它应该是螺旋型的。” -沃森,61,1、DNA分子结构主要特点,DNA分子是有 条链组成， 盘旋成 结构。 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 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,2,二、DNA模型分析,62,DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿?,碱基对的排列顺序中,【讨论】,63,【课堂反馈】,2已知1个DNA分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ） A1800个和800个 B1800个和l800个 C3600个和800个 D3600个和3600个,C,64,DNA平面结构：,65,1866年，孟德尔假设并验证：生物的性状是由遗传因子决定的。这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失。 20世纪初，萨顿推论：基因是由染色体携带者从亲代传递给下一代的。基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 20世纪初， 摩尔根通过果蝇的伴性遗传实验，证明了基因在染色体上。,66,DNA,基因,67,嘌呤碱基与嘧啶碱基配对：,68,