課程內(nèi)容

《DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制》（必修2）
考綱要求
1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)Ⅱ
2.DNA分子的復(fù)制Ⅱ
考綱解讀
1.DNA分子的結(jié)構(gòu)及堿基有關(guān)的計(jì)算
2.DNA復(fù)制的過(guò)程特點(diǎn)及復(fù)制有關(guān)的計(jì)算
一、DNA的分子結(jié)構(gòu)
1.元素組成：C、H、O、N、P
2.基本單位：脫氧核苷酸（4種）
1脫氧核苷酸=1含氮堿基+1脫氧核糖+1磷酸
注意
（1）每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸集團(tuán)有2個(gè)。
（4）堿基對(duì)之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂。
（5）C-G比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。
（6）脫氧個(gè)甘酸聚合形成單鏈的過(guò)程產(chǎn)生水。
（7）DNA分子結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)記為5種元素，4種堿基（脫氧核苷酸），3種小分子，2條單鏈，1個(gè)雙螺旋。
雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)容：
（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈螺旋而成的。
（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)測(cè)。
（3）兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連結(jié)起來(lái)，形成堿基對(duì)，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。
4.DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
（1）穩(wěn)定性
（2）多樣性：堿基對(duì)多種多樣的排列順序。
【注意】堿基對(duì)的排列順序代表了遺傳信息，因此DNA具有儲(chǔ)存遺傳信息的功能，而且信息量極大。若某DNA分子中有n個(gè)堿基對(duì)，則排列順序有4n次方種，其中n代表堿基對(duì)數(shù)。（3）特異性：每種DNA分子都具有特定的堿基對(duì)排列順序，代表了特定的遺傳信息。
決定DNA分子特異性的是A+T/G+C。
注意：DNA分子的多樣性和特異性從分子水平上來(lái)解釋生物體具有多樣性和特異性的原因。
練一練：
1.（多選）有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是（AD ）
A DNA分子由4種脫氧核苷酸組成
B DNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接
C 堿基與磷酸相連接
D 磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成DNA鏈的基本骨架
DNA分子各種堿基的數(shù)量關(guān)系：
設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
可知：A1=T2,A2=T1，G1=G2，G2=C1
則在DNA雙鏈中：A=T,G=C
可引申為：
1.嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)
A+G=T+C 即A+G/T+C=1或
A+G/A+T+G+C=50%或A%=50%-G%
例題1 某雙鏈DNA分子中，G 占23%，求A 占多少？
A=50%-23%=27%
3.不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值不同，即（A+T)/(C+G)的比值不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性。
4.一條鏈中互補(bǔ)的兩堿基占該單鏈的比例等于DNA分子兩條鏈中這兩種堿基占總數(shù)的比例。
二、DNA的復(fù)制
1.概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程
2.時(shí)間：有絲分裂間期、減Ⅰ前的間期
3.場(chǎng)所：真核：細(xì)胞核（主要）、葉、線(xiàn)
4.過(guò)程：解旋→ →合成子鏈→ →合成子代DNA
5.條件：①模板 ②原料 ③能量 ④酶
6.特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制  半保留復(fù)制
7.結(jié)果：1DNA→ 2DNA
8：意義：使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性
9.保障：①獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，提供精確的模板
②堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行
10.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
關(guān)于DNA復(fù)制方式的探究，充分體現(xiàn)了假說(shuō)-演繹法，即在克里克假說(shuō)的基礎(chǔ)上，通過(guò)演繹推理，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)得以驗(yàn)證。
假說(shuō)演繹：提出問(wèn)題→ 提出假說(shuō)→ 演繹推理→ 驗(yàn)證假說(shuō)→ 得出結(jié)論
（1）DNA是如何進(jìn)行復(fù)制的？
（2）DNA復(fù)制是半（全）保留復(fù)制
（3）根據(jù)假說(shuō)演繹復(fù)制后子代DNA可能的情況
（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證
（5）DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制
1.實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌
2.實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)，常標(biāo)記3H、15N、32P，通過(guò)離心在試管中會(huì)占據(jù)不同位置
3.實(shí)驗(yàn)假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制
4.實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）大腸桿菌在含15N標(biāo)記的NH4CL培養(yǎng)基繁殖幾代，使DNA雙鏈充分標(biāo)記15N
（2)將含15N 的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N標(biāo)記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)
（3）在不同時(shí)刻手機(jī)大腸桿菌并提取DNA（間隔的時(shí)間為大腸桿菌繁殖衣袋所需時(shí)間）。
（4）將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA位置。
實(shí)驗(yàn)預(yù)期：1.若是半保留復(fù)制，則預(yù)期結(jié)果是一代后提取DNA離心→ 全中。
二代后提取DNA離心→ 1/2輕帶、1/2中帶
2.若是全保留復(fù)制，則預(yù)期結(jié)果是
一代后提取DNA離心→ 1/2輕帶、1/2重帶
二代后提取DNA離心→ 3/4輕帶、1/4重帶
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
（1）立即取出提取DNA→ 離心→ 全部重帶（15N/15N)
（2）繁殖一代后取出提取DNA→ 離心→ 全部中帶（14N、15N)
（3)繁殖兩代后取出提取DNA→ 離心→1/2輕帶、1/2中帶
規(guī)律總結(jié)
DNA分子復(fù)制的計(jì)算：
一個(gè)親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則
（1）DNA分子數(shù)
①子代DNA分子數(shù)：2n次方個(gè)
②含親代母鏈的DNA分子數(shù)：2個(gè)
③不含親代母鏈的DNA分子數(shù)：2n次方-2個(gè)
一個(gè)親代DNA分子經(jīng)過(guò)n次復(fù)制后，則
（2）脫氧核苷酸鏈數(shù)
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：2n+1次方條
②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)：2條
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：2n+1次方—2條
（3）消耗的脫氧核苷酸數(shù)
若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則經(jīng)過(guò)n次復(fù)制后需要消耗游離的該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：m（2n次方-1）
第n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：m（2n-1次方）