高中生物第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制

1、解開解開DNADNA結(jié)構(gòu)之謎結(jié)構(gòu)之謎回眸歷史回眸歷史自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)1對對DNA結(jié)構(gòu)的認識過程結(jié)構(gòu)的認識過程 填表填表 時期時期科學(xué)家科學(xué)家成果成果20世紀(jì)世紀(jì)30年代后期年代后期瑞典科學(xué)家瑞典科學(xué)家證明證明DNA是是 的的1951年年查戈夫查戈夫(美美)定量分析定量分析DNA分子的堿基組成分子的堿基組成發(fā)現(xiàn)腺嘌呤發(fā)現(xiàn)腺嘌呤(A)的量總是等于的量總是等于 的量，鳥嘌呤的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于的量總是等于 的量的量不對稱不對稱胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)時期時期科學(xué)家科學(xué)家成果成果1952年年富蘭克琳富蘭克琳(英英)確認確認DNA為為 結(jié)構(gòu)，并且是由結(jié)構(gòu)，并且是由

2、所構(gòu)成。所構(gòu)成。1953年年沃森沃森(美美)和和克里克克里克(英英)提出提出DNA分子的分子的 模型模型螺旋螺旋不止一條鏈不止一條鏈雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)DNADNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1DNA分子的結(jié)構(gòu)層次分子的結(jié)構(gòu)層次 (1)DNA分子結(jié)構(gòu)中的分子結(jié)構(gòu)中的“五、四、三、二、一五、四、三、二、一”： “五五”DNA分子的基本組成元素有分子的基本組成元素有5種種(C、H、O、N、P)。 “四四”DNA分子的基本組成單位為分子的基本組成單位為“四種四種”脫氧核苷酸。脫氧核苷酸。 “三三”每種單位均由三分子物質(zhì)每種單位均由三分子物質(zhì)(1分子磷酸、分子磷酸、1分子脫氧核分子脫氧核糖及糖及1分子含氮堿基分子含

3、氮堿基)構(gòu)成。構(gòu)成。 “二二”兩條脫氧核苷酸長鏈。兩條脫氧核苷酸長鏈。 “一一”一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 DNADNA的基本單位的基本單位脫氧核苷酸脫氧核苷酸P脫氧核糖脫氧核糖含氮堿基含氮堿基C胞嘧啶胞嘧啶T胸腺嘧啶胸腺嘧啶G鳥嘌呤鳥嘌呤A腺嘌呤腺嘌呤DNADNA的立體結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu) 沃森和克里克認為，沃森和克里克認為，DNADNA分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，由兩條鏈組成，螺旋結(jié)構(gòu)，由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNADNA分子中分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，的脫氧核糖和磷酸交替

4、連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)；堿基排列在內(nèi)側(cè)；DNADNA分子兩分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。成堿基對。DNADNA分子的平面結(jié)構(gòu)分子的平面結(jié)構(gòu)脫氧核糖與磷酸交脫氧核糖與磷酸交替連接構(gòu)成骨架替連接構(gòu)成骨架堿基對堿基對氫鍵氫鍵堿基互補配對原則堿基互補配對原則ATGC堿基之間的這種一一對應(yīng)關(guān)系，堿基之間的這種一一對應(yīng)關(guān)系，叫做堿基互補配對原則。叫做堿基互補配對原則。DNADNA的排列的排列 組成組成DNADNA分子的堿基雖然只有分子的堿基雖然只有4 4種，但種，但是，堿基對的排列順序卻是千變?nèi)f化的。是，堿基對的排列順序卻

5、是千變?nèi)f化的。例如，一個例如，一個DNADNA分子有分子有40004000個堿基對，這個堿基對，這些堿基對可能的排列方式就有些堿基對可能的排列方式就有4 440004000種。種。 堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了了DNADNA分子的多樣性，而堿基對的特定的分子的多樣性，而堿基對的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個排列順序，又構(gòu)成了每一個DNADNA分子的特分子的特異性。異性。 2DNA分子的結(jié)構(gòu)特點分子的結(jié)構(gòu)特點 (1)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指其雙螺旋結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性。分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指其雙螺旋結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性。與這種穩(wěn)定性有關(guān)的因素主要有以下

6、幾點：與這種穩(wěn)定性有關(guān)的因素主要有以下幾點： DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式穩(wěn)定不變。分子中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式穩(wěn)定不變。 DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)中間為堿基對，堿基與堿基之間形分子雙螺旋結(jié)構(gòu)中間為堿基對，堿基與堿基之間形成氫鍵，從而維持了雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。成氫鍵，從而維持了雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 DNA分子兩條鏈間堿基互補配對的原則嚴(yán)格不變。分子兩條鏈間堿基互補配對的原則嚴(yán)格不變。 每個特定的每個特定的DNA分子中堿基對的數(shù)量和排列順序穩(wěn)定不分子中堿基對的數(shù)量和排列順序穩(wěn)定不變。變。 (2)多樣性：多樣性： 其決定因素是其決定因素是DNA分子中堿基的數(shù)量和堿基對的排列分子中堿基的數(shù)

7、量和堿基對的排列順序。順序。 (3)特異性：特異性： 不同的不同的DNA分子具有不同的特性，所以分子具有不同的特性，所以DNA的多樣性的多樣性也就意味著也就意味著DNA分子的特異性。分子的特異性。DNA分子的多樣性與特異分子的多樣性與特異性，從分子水平上說明了生物界的多樣性和生物個體之間性，從分子水平上說明了生物界的多樣性和生物個體之間存在差異的原因。存在差異的原因。 3DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu) 判斷正誤判斷正誤 (1)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其兩鏈呈分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其兩鏈呈反向平行方式盤旋。反向平行方式盤旋。 ( ) (2)DNA分子中的脫氧核糖與堿基

8、交替連接排列于外側(cè)，分子中的脫氧核糖與堿基交替連接排列于外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。構(gòu)成基本骨架。 ( ) (3)含含GC堿基對相對多的堿基對相對多的DNA分子其穩(wěn)定性應(yīng)小于含分子其穩(wěn)定性應(yīng)小于含AT堿基對相對多的堿基對相對多的DNA分子。分子。 ( ) (4)不同不同DNA分子，其堿基對各有其特定的排列順序，該分子，其堿基對各有其特定的排列順序，該排列順序即代表遺傳信息，這表明排列順序即代表遺傳信息，這表明DNA分子具特異性。分子具特異性。( ) 2某實驗小組同學(xué)制作了如下堿基對模型，你認為某實驗小組同學(xué)制作了如下堿基對模型，你認為哪些是正確的，哪些是錯誤的？哪些是正確的，哪些是錯誤的？ 提示：提示

9、：所示模型中只有所示模型中只有正確，正確，、均不均不正確。正確。中多了一個氫鍵，中多了一個氫鍵，中堿基配對錯誤；中堿基配對錯誤；中未遵照中未遵照“反向平行反向平行”特點。特點。DNADNA的復(fù)制的復(fù)制 DNADNA分子能夠儲存大量的遺傳信息，分子能夠儲存大量的遺傳信息，并通過并通過DNADNA分子的復(fù)制傳遞遺傳信息。分子的復(fù)制傳遞遺傳信息。 以親代以親代DNADNA分子為模板合成子代分子為模板合成子代DNADNA分子的過程成為分子的過程成為DNADNA復(fù)制。復(fù)制。 DNADNA復(fù)制過程發(fā)生在細胞有絲分裂的復(fù)制過程發(fā)生在細胞有絲分裂的間期和減數(shù)分裂前的間期。間期和減數(shù)分裂前的間期。DNADNA的

10、復(fù)制方式的復(fù)制方式 1.1.為了證明為了證明DNADNA分子分子的復(fù)制方式，的復(fù)制方式，19571957年年兩位科學(xué)家設(shè)計了一兩位科學(xué)家設(shè)計了一個非常精巧的實驗。個非常精巧的實驗。 2.2.細菌大約每細菌大約每20min20min分裂一次，產(chǎn)生子代分裂一次，產(chǎn)生子代。積極積極思維思維事實事實放入盛有氯化銫溶液的試管中離心處理放入盛有氯化銫溶液的試管中離心處理輕鏈帶（含輕鏈帶（含1414N N）重鏈帶（含重鏈帶（含15N）雜合鏈帶（含雜合鏈帶（含14N15N）輕鏈帶輕鏈帶（含（含1414N N）雜合鏈帶雜合鏈帶（含（含1414N N和和1515N N） 1.1.離心處理后，為什么子離心處理后，為

11、什么子一代一代DNADNA只有雜合鏈帶？只有雜合鏈帶？ 2.2.子二代子二代DNADNA出現(xiàn)了輕鏈出現(xiàn)了輕鏈帶和雜合鏈帶，說明了什帶和雜合鏈帶，說明了什么？么？DNADNA的復(fù)制方式的復(fù)制方式積極積極思維思維分析分析 DNADNA半保留復(fù)制半保留復(fù)制 上述實驗證明，在新合成的每個上述實驗證明，在新合成的每個DNADNA分分子中，都保留了原來子中，都保留了原來DNADNA分子中的一條鏈，分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式又被稱為因此，這種復(fù)制方式又被稱為DNADNA半保留復(fù)半保留復(fù)制。制。 DNADNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復(fù)制能夠精確地進行。證了復(fù)制能夠精確地進行。DNADNA分子的復(fù)制分子的復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程。是一個邊解旋邊復(fù)制的