第28講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)主要考點

必備知識考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)考點二DNA的復(fù)制考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建科學(xué)界威爾金斯和富蘭克林沃森和克里克查哥夫沃森和克里克2.DNA(脫氧核酸)分子的結(jié)構(gòu)(1)基本組成單位:脫氧核苷酸PO1'2'3'4'5'脫氧核糖組成元素:C、H、O、N、P2.DNA(脫氧核酸)分子的結(jié)構(gòu)(2)脫氧核苷酸的種類:腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸2.DNA(脫氧核酸)分子的結(jié)構(gòu)(3)DNA的平面結(jié)構(gòu)3、5一磷酸二酯鍵5'3'3'5'(1)DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)(空間結(jié)構(gòu))。(2)DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基在內(nèi)側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對有一定的規(guī)律：A與T配對，形成兩個氫鍵；G與C配對，形成三個氫鍵。堿基之間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系，叫做堿基互補配對原則。注意：每條脫氧核苷酸鏈在5'端都只有一個游離的磷酸基團，因此DNA分子中只含有2個游離的磷酸基團。DNA中堿基的相關(guān)計算規(guī)律(1)規(guī)律一：一個雙鏈DNA分子中，A=T、C=G，則A+G=C+T，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。(2)規(guī)律二：在雙鏈DNA分子中，(3)規(guī)律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的的值與其互補單鏈的

的值互為倒數(shù)關(guān)系。(不配對的堿基之和比例在兩條單鏈中互為倒數(shù))提醒：在整個DNA分子中該比值等于1。(4)規(guī)律四：在DNA雙鏈中，一條單鏈的的值，與該互補鏈的

的值是相等的，也與整個DNA分子中的的值是相等的。提醒：綜合規(guī)律三、四可簡記為“補則等，不補則倒”。考點二DNA的復(fù)制1.沃森和克里克的DNA半保留復(fù)制假說半保留復(fù)制:新合成的每個DNA都保留原來DNA分子的一條鏈復(fù)制？模板鏈(母鏈)模板鏈(母鏈)子鏈子鏈1.沃森和克里克的DNA半保留復(fù)制假說全保留復(fù)制：一個子代DNA全部保留親代DNA的兩條另一個子代DNA的兩條鏈全是新合成的復(fù)制？那么DNA究竟是哪一種復(fù)制方式呢?2.DNA復(fù)制方式的實驗證據(jù)(1)實驗者:美國生物學(xué)家__________和_______。(2)研究方法:_____________。(3)實驗材料:大腸桿菌。(4)實驗技術(shù):___________技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)。(5)實驗原理:含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。(6)實驗假設(shè):______________________。梅塞爾森斯塔爾假說一演繹法同位素標記DNA以半保留的方式復(fù)制同位素標記14N15N（1）你覺得這兩種DNA最大的區(qū)別是什么?提示：分子質(zhì)量（2）如何依據(jù)兩種DNA分子質(zhì)量不同這一特點來區(qū)分兩種DNA?提示：離心輕DNA重DNA14N14N15N15N中DNA14N15N14N/14N—DNA15N/15N—DNA15N/14N—DNA輕帶重帶中帶15NH4Cl培養(yǎng)液14NH4Cl培養(yǎng)液第一代第二代提取DNA離心提取DNA離心提取DNA離心重帶中帶1/2輕帶1/2中帶15N/15N—DNA細胞分裂一次細胞分裂二次如果是全保留復(fù)制大腸桿菌15NH4Cl培養(yǎng)液14NH4Cl培養(yǎng)液第一代第二代提取DNA離心提取DNA離心提取DNA離心重帶中帶1/2輕帶1/2中帶15N/15N—DNA細胞分裂一次細胞分裂二次如果是半保留復(fù)制大腸桿菌所以DNA的復(fù)制的確是半保留3.DNA復(fù)制概念:時間:場所:是指以親代DNA兩條鏈為模板合成子代DNA的過程。有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期無絲分裂之前真核生物:細胞核(主要)、線粒體、葉綠體原核生物:主要在擬核DNA病毒:活的宿主細胞內(nèi)3.DNA復(fù)制解旋解旋酶催化（氫鍵斷裂）以DNA的兩條鏈為模板模板以母鏈為模板進行堿基配對(在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進行)復(fù)制同時進行（邊解旋邊復(fù)制）子代DNA組成母鏈(舊鏈)子鏈(新鏈)解旋酶1.解旋在解旋酶的作用下，雙鏈螺旋的DNA打開氫鍵，解開成為兩條單鏈，每條單鏈均作為模板合成新的DNA。2.合成以兩條母鏈為模板，4種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則合成為兩條新的子鏈。DNA聚合酶母鏈(模板鏈)子鏈(新合成的鏈)四種脫氧核苷酸3.復(fù)旋一條母鏈和一條子鏈盤繞成為一個新的DNA分子。復(fù)制方向復(fù)制泡復(fù)制叉復(fù)制叉3'端5'端5'端3'端RNA引物岡崎片段解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶先導(dǎo)鏈后隨鏈RNA引物特點邊解旋邊復(fù)制復(fù)制可以朝一個方向，也可以向兩個方向進行，后者更為常見。真核生物有多個復(fù)制起始點。半保留式復(fù)制在子代雙鏈中，有一條是親代原有的鏈，另一條則是新合成的。條件模板:原料:能量:酶:(親代DNA分子的)兩條母鏈細胞中游離的4種脫氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶等準確復(fù)制的原因(1)獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板；(2)堿基互補配對原則保證復(fù)制能夠準確進行。意義DNA分子通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而使生物前后代保持了遺傳信息的連續(xù)性。4、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段(1)遺傳信息:指基因中的脫氧核苷酸的排列順序。不同基因的脫氧核苷酸的排列順序不同，含有的遺傳信息不同。一個DNA的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成，從頭到尾沒有變化。兩條鏈間堿基互補配對的原則不變。不同的基因，四種脫氧核苷酸(堿基)的排列順序不同4、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段(1)遺傳信息:指基因中的脫氧核苷酸的排列順序。不同基因的脫氧核苷酸的排列順序不同，含有的遺傳信息不同。研究表明，DNA分子能夠儲存足夠量的遺傳信息；遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性；DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNA分子上分布著多個基因，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。注意:

并非任何一個DNA片段都是基因，只有具有遺傳效應(yīng)的DNA片段才是基因。DNA包括基因與非基因的堿基序列。

對于RNA病毒來說，基因就是具有遺傳效應(yīng)的RNA片段。

生物體的DNA分子數(shù)目小于基因數(shù)目。生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。這說明基因是DNA的片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。在人類的DNA分子中，核苷酸序列多樣性表現(xiàn)為每個人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。

從進化的角度來看基因不能是堿基的隨機排列。染色體是DNA的主要載體(2)基因、DNA、染色體之間的關(guān)系染色體每個染色體上有一個或兩個DNA分子DNA基因脫氧核苷酸DNA是主要的遺傳物質(zhì)基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段每個DNA分子上有許多基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位每個基因由許多脫氧核苷酸組成基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息原核細胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)：編碼蛋白質(zhì)，連續(xù)不間斷非編碼區(qū)①不編碼蛋白質(zhì)。②調(diào)控遺傳信息表達，上游的RNA聚合酶結(jié)合位點編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游與RNA聚合酶結(jié)合位點啟動子終止子原核細胞的基因結(jié)構(gòu)真核細胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)RNA聚合酶結(jié)合位點外顯子內(nèi)含子非編碼區(qū)：不編碼蛋白質(zhì)，調(diào)控遺傳信息表達編碼區(qū)原核細胞連續(xù)的，并翻譯成蛋白質(zhì)真核細胞間隔、不連續(xù)，外顯子編碼蛋白質(zhì)DNA復(fù)制相關(guān)計算(1)將大腸桿菌(DNA種含15N)放在含14N的培養(yǎng)液培養(yǎng)，繁殖兩代15N15N親代一代15N14N14N15N二代14N14N14N14N15N14N14N15N復(fù)制N代DNA分子數(shù)=脫氧核苷酸鏈數(shù)=母鏈數(shù)=子鏈數(shù)=含母鏈(15N)的DNA分子數(shù)=只含母鏈(15N)的DNA分子數(shù)=含子鏈(14N)的DNA分子數(shù)=只含子鏈(14N)的DNA分子數(shù)=2n2n+122n+1-2202n2n-28.解題技巧訓(xùn)練(2)若親代DNA分子中含有某種堿基m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要游離的該堿基為多少個?含有m需要2×m-m需要4×m-m需要2n×m-m15N15N親代一代15N14N14N15N二代14N14N14N14N15N14N14N15Nn代？8.解題技巧訓(xùn)練(3)若親代DNA分子中含有某種堿基m個，第n次復(fù)制需要游離的該堿基為多少個?15N15N親代一代15N14N14N15N二代14N14N14N14N15N14N14N15Nn代第n次需要含有m(2n-2n-1)·m=(2×2n-1)·m=2n-1·m細胞分裂與DNA復(fù)制綜合應(yīng)用(1)首先確定細胞分裂方式是有絲分裂還是減數(shù)分裂。(2)其次確定標記過程中DNA復(fù)制次數(shù)和在未標記培養(yǎng)液中細胞分裂次數(shù)(時期)。(3)最后用圖表示細胞分裂過程，如下圖:復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子位于一條染色體的兩條姐妹染色單體上，由著絲點連在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲點分裂時分開，分別進入兩個子細胞中。有一對染色體的細胞，DNA被15N標記，于