高二生物DNA分子的结构和复制PPT优秀课件

一、遗传物质应具备的条件：
1、分子结构具有相对的稳定性； 2、能够精确地复制，使前后代保持性状的连续性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3、能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新
陈代谢。 4、能够产生可遗传的变异； 5、具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力。
3、结构： 规则的双螺旋结构
(1)主要特点：
①两条脱氧核苷酸链反方向平等盘旋而成； ②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；
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辨识难度一般。这个奇特外形，本来应该很容易。但是2010年出现了一个名为奸笑(Jaws Smiley)的捕蝇草，和它几乎一模一样，普及率比异形好得多。 贝壳捕蝇草（学名：Dionaea muscipulaCoquillage），贝壳捕蝇草，和异形(Alien)一样，都是法国人Guillaume Bily在荷兰的Carniflora苗圃2008年5月举办的开放日活动中发现的。 贝壳的齿短而唇厚，夹子一般在3cm以下。夹子合上之后，圆圆的样子特别像贝壳。贝壳因此而得名(Coquillage在法文里面是贝壳)。 近年有涌现一些新的像绿巫师(Green Wizard)的捕蝇草，外形和贝壳很接近。旋律鲨鱼捕蝇草(学名：Dionaea muscipula KoreanMelodyShark），KMS（英文简称）是在韩国食虫植物研究所的Gi-Won Jang博士和他的实习生Max Yoon培育出来的。他们用一批来 自英国的，标记为鲨鱼齿(Shark Tooth)的捕蝇草，进行播种繁殖。研究所的目的不在培育新园艺种，而是为了普及和保育捕蝇草。他们在无菌的组培环境，从100棵播种的实生苗里面，发现了这棵植株。 KMS的特征非常明显，永远细长的叶柄，齿的形态也非常不规则。是怪异捕蝇草爱好者必备藏品。根据ICPS的资料，KMS花朵的雌蕊和雄蕊都不会发育成熟，所以本身是不育的。 融齿捕蝇草（学名：Dionaea muscipula Fused Tooth），融齿是在组培中发生变异导致的，由德国人Thomas Garow从组培种挑选出来。Thomas本人也是锯齿(Sawtooth)和怪异男爵(Wacky Traps)的培育者。融齿和锯齿在1995年已经有少量个体在市场上流通， 但具体发现时间已经不可考，因为在1980年代末Henning Von Schmeling（著名的B52捕蝇草的培育者）已经收到这2棵捕了。

结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后 则分为两条区带，即重密度带（N15－DNA）和低 密度带（N14－DNA）。它们的实验只有用半保留 复制的理论才能得到圆满的解释。
•Molecular Biology Course
(CsCl gradient centrifuge)
N15
DNA
N14
Semi-ConservationReplication
–第三阶段为DNA复制的终止阶段。DNA复制的整个 过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加，我们将 在DNA复制的各个阶段着重介绍它们的作用。
•Molecular Biology Course
•Molecular Biology
Course （二）、复制的起始阶段
1、复制的起点 2、复制的方向 3、复制的速度 4、DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和 蛋白质
1、DNA半保留复制的机理 2、DNA的半不连续复制
•Molecular Biology
Course
1、DNA半保留复制的机理
Semi-Conservation Replication
DNA作为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准 确的自我复制，使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的 物质基础。
当用缺乏糖苷酶的大肠杆菌变异株（ung-进行 实验时，尿嘧啶不再被切除。）
此时，新合成的DNA有一半放射性标记出现于岗 崎片断中，另一股直接进入大的片断。由此可 见，当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链 是不连续的，因此称为半不连续复制（semidiscontinuous replication） 。
二、复制的起始阶段
•Molecular Biology Course
复制叉（ replication fork ）：DNA分子中正在进行 复制的分叉部位。它由两条亲代链及在其上新合成的子 链构成。

脱氧核苷酸的种类(4种)
磷酸 磷酸
脱氧 核糖
A
脱氧 核糖
G
腺嘌呤脱氧核苷酸
磷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
磷酸
脱氧 核糖
C
脱氧 核糖
T
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
思考
问题1：DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？ DNA是由两条链构成的，双螺旋结构。 问题2：DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别 位于DNA的什么部位呢？ 磷酸和脱氧核糖； 位于DNA的外部。
第二节 DNA分子的结构
汤阴县第一中学 李伟伟
学
知识目标:
习 目 标
概述DNA分子结构的主要特点
能力目标：
通过制作DNA分子双螺旋结构模型，培养动 手能力和小组合作能力
情感目标：
讨论DNA双螺旋结构模型构建历程,认同与人 合作在科学研究中的重要性
回眸历史
1951年11月，富兰克林拍摄了一张 更清晰的DNA晶体的X射线图谱……
三、碱基互补配对原则及应用
碱基互补原则：腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶 (T)配对,鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对. 碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基 互补配对原则 应用：DNA分子中有关碱基的计算。
在DNA双链中：A=T，C=G A+G=T+C
当堂训练
10
1.右图是DNA分子结构 模式图，用文字填出 1—10的名称。
P
8
G
1 2 9 3 5 6 7
P
T
P
C
P
A
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 3
胞嘧啶（C） 鸟嘌呤（G） 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 氢键

例如：已知某个DNA分子中， A=32%，其中 一 条单链中A占该链总碱基数的比例为24%， 则其互补链中A 所占的比例应为 40% 。
第二类 DNA分子复制中的有关计算
1、某DNA分子经复制n次后，所得的子代DNA数为2n 2、由n对碱基对组成的DNA分子的种类有4n种（注意 在不考虑DNA分子中每种碱基比例关系的情况下）
DNA
记忆口诀：空间结构双螺旋，糖酸成链两相间，
碱基配对靠氢键，A-T、G-C必相连
7、DNA分子的特性（见导学70页）
1．稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与 磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配 对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳 定性。
2．多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽 然不变，但长链中的碱基对的排列顺序是千变 万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱 基对，这些碱基对可能的排列方式就有 44000≈102408种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷 酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限 的，这就构成了DNA分子的多样性。
中带
实验步骤： (1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖 几代，使DNA双链充分标记15N。 (2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培 养基中培养。 (3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA（间隔 的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间）。 (4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中 DNA位置。
三、一半关系
1、两类不互补的碱基之和占整个DNA分子中总碱基 数的一半。 则：A+G = T+C = A+C = T+G = 50% 2、整个DNA分子中某一种碱基所占总碱基的比例等于 该种碱基在每一单链中所占比例的和的一半。则： A/(G+C+A+T)=1/2[A1/(G+C+A+T)1+A2/(G+C+A+T)2]

碱基对的排列顺序千变万化 特定的碱基排列顺序
DNA的分子结构
沃森
(美国生物学家)
克里克
(英国物理学家)
《自然》杂志上发表的论文
DNA的空间结构
1953年由沃森和克里克提出 --规则的双螺旋结构
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规则 双螺旋结构
2.脱氧核糖与磷酸交替连结，排 列在外侧，构成基本骨架；碱基 排列在链的内侧。
脱氧核苷酸的结构与种类
脱氧核糖
腺嘌呤（A）
含氮碱基
嘌呤 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C）
嘧啶 胸腺嘧啶（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
1 DNA的结构
DNA的组成元素
C、H、O、N、P
DNA的基本单位
脱氧核苷酸
DNA的空间结构
规则的双螺旋结构
DNA的多样性 DNA的特异性
巩固提高
1. 已知一段双链DNA有100个碱基对，其中腺 嘌呤有60个,请问鸟嘌呤的比例是____4_0____， (A+C):(T+C)的值是_____1_____。
A+T+C+G=200 A=T C=G
A+G= 100
G=40
A+C T+G
=1
巩固提高
2.
m AT
CG
TA n
GC
m链：
A+Ｇ T+Ｃ
3.两条链上的碱基通过氢键连结 起来，形成碱基对。碱基对的组 成有特定的规律：即腺嘌呤一定 与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤一定同 胞嘧啶配对。
DNA分子的特性
多样性 特异性 稳定性

书上说的一种香草。 【芭蕉】名大蕉。 【芭蕉扇】名葵扇的俗称。用蒲葵叶子（不是芭蕉叶子）做的扇子。 【芭蕾舞】名一种起源于意大利的舞剧，用音
乐、舞蹈和哑剧手法来表演戏剧情节。女演员舞蹈时常用脚趾尖点地。也叫芭蕾舞剧。［芭蕾，法a］ 【夿】奤夿屯（），地名，在。 【吧】①拟声形容声、 物体断裂声等：声～～直响｜～的一声，把树枝折断了。②〈方〉动抽（烟）：他～了一口烟，才开始说话。 【吧】出售酒水、食古林西、巴林右旗一带，是制印章的名贵材料。 【巴儿狗】名哈巴狗。也作叭儿狗。 【巴山蜀水】巴、蜀
一带的山水，指重庆、四川； 短信群发 ；一带。 【巴士】〈方〉名公共汽车。［英］ 【巴松】名木管乐器，管身分短节、长节、底 节和喇叭口四部分，双簧片由金属曲颈管连接，插在短节顶端。也叫大管。［英a］ 【巴头探脑儿】〈方〉伸着头（偷看）。 【巴望】〈方〉①动盼望：～ 儿子早日平安归来。②名指望；盼头：今年收成有～。 【巴乌】名哈尼族、彝族、苗族的管乐器。用竹子制成，形似笛子，有八个孔，上端有铜制簧片。横
吹，振动簧片发音。 【巴掌】?ɑ名手掌：拍～。 【扒】动①抓着（可依附的东西）：～墙头儿｜孩子～着车窗看风景｜猴子～着树枝儿采果子吃。②刨；挖； 拆：～土｜～堤｜～了旧房盖新房。③拨动：～开草棵。④剥（）；脱掉：～树皮｜他把鞋袜一～，下到水里。 【扒车】∥动攀上行驶的火车、汽车等。 【扒带】①动翻录、仿制别人已出版的录音、录像带。也说扒带子。②名指翻录、仿制的录音、录像带。 【扒拉】?ɑ〈口〉动①拨动：～算盘子儿｜他把围 着看热闹的人～开，自己挤了进去。②去掉；撤掉：人太多了，要～下去几个｜他的厂长职务叫上头给～了。 【扒皮】∥动比喻残酷剥削。 【扒头儿】?名 往高处爬时可以抓住的东西：峭壁连个～都没有，怎么往上爬呀？ 【叭】同“吧”（）。 【叭儿狗】同“巴儿狗”。 【朳】〈书〉无齿的耙子。 【芭】古

②加入DNA聚合酶起何作用？ (催化) ③这是个什么反应？ (合成) ④加入ATP的作用是什么？ (能量) ⑤为什么要加入DNA作引子？(模板)
由此实验可得DNA复制所需要的条件。
复制的过程
①解旋：利用细胞提供的 能量，在解旋酶的作用下， 把两条螺旋的双链解开。
②形成子链：以解开的每 段链为模板，以细胞中游 离的脱氧核苷酸为原料,在 酶的作用下，按照碱基互 补配对原则，合成与母链 互补的子链。 ③螺旋化：在酶的作用下 ，重新生成两个双螺旋结 构的DNA分子。
说出DNA分子结构的特点
A T
C G
人类首次试管中合成DNA
1956年，美国生化学家康贝格从大肠杆菌中提取出的 DNA聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合 成体系中，经保温孵育后测定DNA含量，发现并没有 DNA生成；当加入了少量DNA做引子和ATP作为能源物质， 再经保温孵育后，测定DNA含量，发现DNA含量增加了。 且发现增加DNA的（A＋T）：（C＋G）的比值与所加入 的单链DNA引子相同。 分析： ①事先放入四种脱氧核苷酸起何作用？ (原料)
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更多证据有关始祖鸟与恐龙的关系，例如长有羽毛的恐龙。始祖鸟较接近现今鸟类的祖先，因它有著很多鸟类的特征；因它与当时鸟类的分歧程度仍有疑义。同许多古代生物的名字一样，始祖鸟的名字——Archaeopteryx也来源于希腊文，“archaeo”的意思是“古代的”，而“pteryx” 则是“翅膀”的意思。所以“Archaeopteryx”直译为“古代的翅膀”，当然，应当翻译为“长着古代翅膀的生物”更合适。但始祖鸟并不是现代鸟类的始祖。化石在空中飞翔的鸟类要保存为化石很困难，这是因为鸟类为了飞上蓝天，在身体结构上发育了轻而中空的骨骼。当远古时期的 一只鸟寿终正寝，长眠于地上时，它的纤细的骨骼在风吹、雨淋和日晒的打击下，会逐渐破碎解体，最后变成尘埃；即便落在阴暗的地方，也会有其它食腐动物光顾，在它们饱餐之后，原地将只余下一堆破碎的骨头。只有宁静的湖泊和沼泽，才是鸟类永久安息的理想坟墓。在古代湖边或 沼泽地栖息的鸟类，在死亡之后如果恰好坠落在细腻的淤泥中，而且此后的漫长岁月中淤泥缓慢地压实，变成石头，没有被温度、压力摧毁，才最终会保留下那只鸟儿的骨骼，幸运的话，还能在岩石中留下羽毛的印痕。如此苛刻的形成条件使鸟类的完整保存成为奇迹，保存下来的每件远 古鸟类化石都价值连城。而且越是古老，化石的价值就越大，始祖鸟从年代上看，确实是人们发现的最古老的鸟类，它生活在侏罗纪。因此人们在教科书中记录了这样一句话：始祖鸟是最早的鸟类。把始祖鸟划到鸟类家族中，主要是因为它的羽毛。我们用肉眼观察一根羽毛时，看到的是 一条中空的茎的两边伸展出排列整齐的“毛发”，似乎结构很简单。只有当我们把羽毛拿到显微镜下观察时，我们才发现，每一条细小的“毛发”上面，还有许多复杂的结构，枝杈纵横，并且有钩状物相连。这是鸟类的羽毛才有的特征。所以，确定一块化石是否属于鸟类的，要从显微结 构上看化石上是否有鸟类羽毛独特的细微结构。始祖鸟的羽毛展现出了这些细微的特征，因此理所当然地成为鸟类家族的成员，甚至有人说它就是现代所有鸟类的老祖宗。但是可以从其骨骼里辨认爬行类具有的特征。例如:结构轻巧的头颅在颚上的凹窝里有真正的齿；胸骨很小，没有龙 骨，前肢骨骼仍保留个有作用的指，而没有其它鸟类所有的退化和融合。已演化的后肢带还具有明显的恐龙特点，具有长的骨质尾。其它非特片化的鸟类特征有扁平的脊椎，腹肋条，以及下腿骨的不完全融合。与块已知骨骼相连接的羽毛印模表明这个生物是鸟。世界上只发现8例始祖鸟 的化石。这8例始祖鸟化石都是在德国的巴伐利亚州的石灰岩层中发现的,已有.亿年了，这些化石被证明为始祖鸟。这些化石上有清晰的羽毛印痕，而且分为初级和次级飞羽，还有尾羽。它的前肢特化成飞行的翅膀，后足有个趾，三前一后；锁骨愈合成叉骨，耻骨向后伸长。这些特征都 与现代鸟类相似。但奇怪的是，它的嘴里长着牙齿，翅膀尖上长着三个指爪；掌骨和跖骨都是分离的，还有一条由许多节分离的尾椎骨构成的长尾巴，这些特点又和爬行类极为相似。经研究证明，它是爬行类向鸟类过渡的中间阶段的代表，所以被称为“始祖鸟”。始祖鸟肯定能够飞行， 但可能在内陆海岸边的地上追逐和捕捉昆虫和爬行动物。据测定，始祖鸟最小飞行速度是每秒7.米，它可以鼓翼飞行,但不能持久。始祖鸟是怎样从地栖生活转变为飞翔生活的呢?关于这个问题,有两种说法。一种认为，原始鸟类在树上攀缘，逐渐过渡到短距离滑翔，进一步变为飞翔。另 一种认为，原始鸟类是双足奔跑动物，靠前肢网捕小型动物为食，前肢在助跑过程中发展成翅膀。始祖鸟虽然仅仅发现在化石里，但它为鸟类的起源于恐龙提供了证据。随着热河生物群的发现，始祖鸟的分类地位遇到了挑战。在热河生物群，许多有真羽毛甚至有完整羽翼的动物都被归入 了恐龙类，而其中的某些种类比始祖鸟更接近鸟类另一些则比始祖鸟更原始。但是因为古生物种类是不许改名字的，所以始祖鸟这个名称没有被触动，而它的

（碱基对、脱氧核苷酸的排列顺序） (3)DNA分子多样性源于___碱__基__对__排__列__顺__序的多样性。 (4)DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基的 特__定__的__排__列____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。
14
高频考点突破
考点一 DNA分子的结构
【模型建构】: 脱氧核苷酸
磷酸
脱氧
碱CATG基
核糖
2
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
3
2．DNA的双螺旋结构 (1)两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成。 (2)外侧：_脱__氧__核__糖____和_磷__酸___交替连接，构成 基本骨架。 (3)内侧：碱基按A—T、G—C的碱基互补配对 原则通过_氢__键__连接，形成碱基对。
2、DNA两互补链中，不配对的两碱
基之和的比值乘积为1（互为倒数）
3、配对的两碱基之和在单、双链中
所占的比例相等
4、整个双链DNA分子中，某种碱基
所占百分比等于每条链中的平均值
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2．DNA 复制的有关计算 (1)DNA 不论复制多少次，产生的子代 DNA 分子中 含母链的 DNA 分子数总是 2 个，含母链也总是 2 条。 (2)复制 n 代产生的子代 DNA 分子数为 2n，产生的 DNA 单链为 2n×2＝2n＋1。故复制 n 次后，含亲代 DNA 链的 DNA 分子数占子代 DNA 分子总数的比例 为22n即(2n1－1)，子代 DNA 分子所含的亲代 DNA 链占
33
(的1)：G0G、0_G_A1_、__G__2三_、代GD1N__A_B离__心__后_、的G试2_管D__分__别__是_。图中

②碱基互补配对原则,能够使复制准确无误。
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练习：结合所学知识回答下列问题：
(1)从图中可看出DNA复制的方式是 __半__保__留__复__制___。 (2)A和B是DNA分子复制过程需要的酶， 其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成 脱氧核苷酸链，从而形成子链；
则A是____解__旋_____酶， B是_____D_N__A_聚__合_____酶。 (3)图示过程在绿色植物叶肉细胞 中进行的场所细有胞__核__、__线__粒__体，、叶绿体 进行的时间为_有__丝__分__裂__的__间__期____。
位素磷分别是： 31P ， 31P 和32P 。
⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式
是 半保留复制 。
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2020/1/15
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二、对DNA分子复制的推测
半保留复制
全保留复制
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如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
区分亲代和子代的DNA，
标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分 布
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2020/1/15
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问题1:如果要在实验中直观地区别、“标识” 母链或子链,可以采取什么办法？
同位素标记法
问题2:可以用什么元素的同位素(放射性)
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一、DNA分子复制的过程（P54） ：
解旋： 解旋酶催化 模板 边解旋边复制
合成子链:以母链为模板进行碱基配对 （在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱 氧核苷酸合成脱氧核苷酸链）
母链（旧链） 形成子代DNA: 组成
子链（新链）
方式：半保留复制
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一、DNA复制的过程
思考及小组讨论解决以下问题：
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一、DNA复制的过程