课程内容

《DNA分子的结构与复制》（必修2）
考纲要求
1.DNA分子结构的主要特点Ⅱ
2.DNA分子的复制Ⅱ
考纲解读
1.DNA分子的结构及碱基有关的计算
2.DNA复制的过程特点及复制有关的计算
一、DNA的分子结构
1.元素组成：C、H、O、N、P
2.基本单位：脱氧核苷酸（4种）
1脱氧核苷酸=1含氮碱基+1脱氧核糖+1磷酸
注意
（1）每个DNA片段中，游离的磷酸集团有2个。
（4）碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
（5）C-G比例越大，DNA结构越稳定。
（6）脱氧个甘酸聚合形成单链的过程产生水。
（7）DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基（脱氧核苷酸），3种小分子，2条单链，1个双螺旋。
双螺旋结构内容：
（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链螺旋而成的。
（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；碱基在内测。
（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。
4.DNA分子结构特点：
（1）稳定性
（2）多样性：碱基对多种多样的排列顺序。
【注意】碱基对的排列顺序代表了遗传信息，因此DNA具有储存遗传信息的功能，而且信息量极大。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n次方种，其中n代表碱基对数。（3）特异性：每种DNA分子都具有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
决定DNA分子特异性的是A+T/G+C。
注意：DNA分子的多样性和特异性从分子水平上来解释生物体具有多样性和特异性的原因。
练一练：
1.（多选）有关DNA分子结构的叙述，正确的是（AD ）
A DNA分子由4种脱氧核苷酸组成
B DNA单链上相邻碱基以氢键连接
C 碱基与磷酸相连接
D 磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架
DNA分子各种碱基的数量关系：
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2,A2=T1，G1=G2，G2=C1
则在DNA双链中：A=T,G=C
可引申为：
1.嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+C=1或
A+G/A+T+G+C=50%或A%=50%-G%
例题1 某双链DNA分子中，G 占23%，求A 占多少？
A=50%-23%=27%
3.不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T)/(C+G)的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
4.一条链中互补的两碱基占该单链的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基占总数的比例。
二、DNA的复制
1.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
2.时间：有丝分裂间期、减Ⅰ前的间期
3.场所：真核：细胞核（主要）、叶、线
4.过程：解旋→ →合成子链→ →合成子代DNA
5.条件：①模板 ②原料 ③能量 ④酶
6.特点：边解旋边复制  半保留复制
7.结果：1DNA→ 2DNA
8：意义：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
9.保障：①独特的双螺旋结构，提供精确的模板
②碱基互补配对原则保证复制准确无误的进行
10.DNA半保留复制的实验证据
关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说-演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。
假说演绎：提出问题→ 提出假说→ 演绎推理→ 验证假说→ 得出结论
（1）DNA是如何进行复制的？
（2）DNA复制是半（全）保留复制
（3）根据假说演绎复制后子代DNA可能的情况
（4）设计实验进行验证
（5）DNA复制方式是半保留复制
1.实验材料：大肠杆菌
2.实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中会占据不同位置
3.实验假设：DNA以半保留的方式复制
4.实验步骤：
（1）大肠杆菌在含15N标记的NH4CL培养基繁殖几代，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）在不同时刻手机大肠杆菌并提取DNA（间隔的时间为大肠杆菌繁殖衣袋所需时间）。
（4）将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。
实验预期：1.若是半保留复制，则预期结果是一代后提取DNA离心→ 全中。
二代后提取DNA离心→ 1/2轻带、1/2中带
2.若是全保留复制，则预期结果是
一代后提取DNA离心→ 1/2轻带、1/2重带
二代后提取DNA离心→ 3/4轻带、1/4重带
实验结果：
（1）立即取出提取DNA→ 离心→ 全部重带（15N/15N)
（2）繁殖一代后取出提取DNA→ 离心→ 全部中带（14N、15N)
（3)繁殖两代后取出提取DNA→ 离心→1/2轻带、1/2中带
规律总结
DNA分子复制的计算：
一个亲代DNA分子经n次复制后，则
（1）DNA分子数
①子代DNA分子数：2n次方个
②含亲代母链的DNA分子数：2个
③不含亲代母链的DNA分子数：2n次方-2个
一个亲代DNA分子经过n次复制后，则
（2）脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n+1次方条
②亲代脱氧核苷酸链数：2条
③新合成的脱氧核苷酸链数：2n+1次方—2条
（3）消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制后需要消耗游离的该脱氧核苷酸个数为：m（2n次方-1）
第n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸个数为：m（2n-1次方）