DNA分子的結(jié)構(gòu) T 脫氧核苷酸 堿 基 A GC 磷酸 脫氧 核糖 A C T 腺嘌呤脫氧核苷酸 鳥嘌呤脫氧核苷酸 胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸 G 脫氧核苷酸的種類 一條脫氧核苷酸鏈 A A A T T T G G G G C C C A T C DNA 分 子 結(jié) 構(gòu) 主 要 特 點(diǎn) 1、 DNA分子結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn) DNA分子是有 條鏈組成， 盤旋 成 結(jié)構(gòu)。 交替連接，排列在外側(cè)， 構(gòu)成基本骨架； 排列在內(nèi)側(cè)。 堿基通過 連接成堿基對，并遵循 原則。 反向平行 雙螺旋 脫氧核糖和磷酸 堿基對 氫鍵 堿基互補(bǔ)配對 2 二、 DNA模型分析 2、 DNA的多樣性 A A A T T T G G G G C C C A T C 兩條長鏈上的脫 氧核糖與磷酸交 替排列的順序是 穩(wěn)定不變的。 長鏈中的堿基對 的排列順序是千 變?nèi)f化的。 兩條長鏈上的脫 氧核糖與磷酸交 替排列的順序是 穩(wěn)定不變的。 長鏈中的堿基對 的排列順序是千 變?nèi)f化的。 DNA分子的特異 性就體現(xiàn)在特定的 堿基（對）排列順 序中。 思考： 研究表明： DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定性與四種堿基的含量有 關(guān)： G和 C的含量越多， DNA的結(jié)構(gòu)就越穩(wěn)定。 基本骨架為磷酸和脫氧核糖交替排列； 兩鏈反向平行； 有兩個游離的磷酸基團(tuán)； 具有穩(wěn)定性、多樣性、特異性 DNA的復(fù)制 最早提出的 DNA復(fù)制模型有二種； 一、對 DNA復(fù)制的推測 1、全保留復(fù)制： 新復(fù)制出 的分子直接形成，完全 沒有舊的部分； 2、半保留復(fù)制： 形成的分子 一半是新的，一半是舊的； 復(fù)制一次 復(fù)制一次 沃森和克里克推測是半保留復(fù)制模型 親代 DNA 子代 DNA 1、 按照半保留復(fù)制的原理請大家思考 :右 邊的親代 DNA復(fù)制一次和復(fù)制二次后 ,其 子代 DNA的組成是怎么樣的？（用紅色表 示新形成的鏈） 請同學(xué)思考下列問題： 2、 要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論，我們需要對 舊鏈和新鏈進(jìn)行區(qū)分。結(jié)合第一節(jié)的知識， 想一想我們怎樣區(qū)分他們？ 3、 若以 15N來標(biāo)記親代細(xì)胞 DNA的兩條鏈，然后放在含 14N的培 養(yǎng)基中培養(yǎng)，子一代、子二代 DNA分別含哪種元素？ 4、選擇什么觀察指標(biāo)來說明本實(shí)驗(yàn)的假設(shè)正確與否？ 5、 若假設(shè)正確，離心后親代、子一代、子二代 DNA會怎么分布？ 重帶 (下部 ) 15N/15N 中帶 (中間 ) 15N/14N 輕帶 (上部 ) 14N/14N 中帶 (中間 ) 15N/14N 子一代 子二代 親 代 6、 如果不斷地復(fù)制下去，每一次自制后都離心，離心的結(jié)果會 不會有變化？ 二、 DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（見教材） 重帶 (下部 ) 15N/15N 中帶 (中間 ) 15N/14N 輕帶 (上部 ) 14N/14N 中帶 (中間 ) 15N /14N 三、 DNA復(fù)制的過程 思考如下問題： DNA分子的復(fù)制小結(jié)： 邊解旋邊復(fù)制 解旋酶、聚合酶等 解旋 合成 螺旋 子代 DNA 能夠準(zhǔn)確復(fù)制的原因是什么？ DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模 板； 堿基具有互補(bǔ)配對的能力，能使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。 基因的表達(dá) P140 一、什么是基因？ 基因是具有 遺傳效應(yīng) 的 DNA片段，是決定 生物性狀 的 基本單位。 第三節(jié) 基因的表達(dá) 1.基因和染色體的關(guān)系 基因在染色體上，并且在染色體 呈 線性排列 ，染色體是基因的 主要載 體 。 果 蠅 某 一 條 染 色 體 上 的 幾 個 基 因 2.基因與 DNA的關(guān)系： 整個 DNA分子中都是由基因構(gòu)成的嗎？ 基因是有 遺傳效應(yīng)的 DNA片段 。 基因與 DNA和染色體以及脫氧核苷酸間的關(guān)系 染色體 基因 1 基因 2 非 編 碼 區(qū) 編 碼 區(qū) 非 編 碼 區(qū) 下圖中 a d表示果蠅 X染色體上的幾個基因 非基因 片段 非基因 片段 非基因 片段 基因 1 片段 基因 2 片段 基因 3 片段 基因 4片 段 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 啟動子 與 RNA聚合酶 結(jié)合位點(diǎn) 終止子 原核基因 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 啟動子 與 RNA聚合酶 結(jié)合位點(diǎn) 外顯子 內(nèi)含子 終止子 真核基因 3.基因和性狀的關(guān)系 基因 控制 生物的性狀 ,基因是 決定生物性狀 的基本 單位 結(jié)構(gòu)單位和功能單位。 4.基因和脫氧核苷酸的關(guān)系 每個基因中含有成百上千個脫氧核苷酸。 5.基因和遺傳信息的關(guān)系 基因中的脫氧核苷酸（堿基對）排列順序代表遺傳信息 不同的基因含有不同的脫氧核苷酸的排列順序。 例如：豌豆的 高莖基因 D和矮莖基因 d含有不同的脫氧 核苷酸排列順序。 DNA的基本組成單位是什么？ 基因的基本組成單位是什么？ 二、基因控制蛋白質(zhì)合成 1.基因的基本功能 1).通過 自我復(fù)制 ，在傳種接代中 傳遞遺傳信息 。 2).通過 轉(zhuǎn)錄、翻譯 ，在后代個體發(fā)育過程中， 表達(dá)遺傳 信息 。 2.什么是表達(dá)遺傳信息？ DNA RNA 蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)錄 翻譯 3.RNA的種類 組成核糖體 rRNA （核糖體 RNA） 運(yùn)輸氨基酸 tRNA （轉(zhuǎn)運(yùn) RNA） 把 DNA的遺傳信息傳遞給 蛋白質(zhì) mRNA （信使 RNA） 功能 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 名稱 單鏈 單鏈 單鏈 3.RNA的種類和功能 把 DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì) 運(yùn)輸氨基酸 和蛋白質(zhì)共同組成核糖體 mRNA(信使 RNA) tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn) RNA) rRNA（核糖體 RNA） DNA mRNA 蛋白質(zhì) 核 孔 mRNA mRNA上決定一個氨基酸的 三個相鄰堿基叫做 密碼子 。 U C A U G A U U A mRNA 密碼子 密碼子 密碼子 密碼子的特點(diǎn)： 一種密碼子只對應(yīng)一種氨基酸 一種氨基酸可有一種或多種密碼子（ 簡并性 ） （一種氨基酸具有兩個或多個密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的 簡并性 ） （對應(yīng)于同一種氨基酸的不同 密碼子稱為同義密碼子） 起始密碼可以編碼氨基酸、 終止密碼不編碼氨基酸 通用性 自然界中的各種 生物共用一套密碼子表 tRNA 轉(zhuǎn)運(yùn) RNA（ tRNA）： 含有反密碼子 一個轉(zhuǎn)運(yùn) RNA 只能攜帶一種特定的氨基酸！ 細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運(yùn) RNA至少有 種！ 61 U A U U A U 攜帶什么氨基酸？ 異亮氨酸 A U A mRNA 5.轉(zhuǎn)錄 地點(diǎn)： 模板： 原料： 條件： 原則： 產(chǎn)物 主要在細(xì)胞核 DNA的一條鏈 4 種核糖核苷酸 DNA mRNA 遵循堿基互補(bǔ)配對原則 A ; T ; G ; C U A C G 轉(zhuǎn)錄： 在 細(xì)胞核內(nèi) 以 DNA的一條鏈為模板 按照 堿基互補(bǔ)配 對原則 合成 RNA 的過程。 RNA聚合酶、 ATP 6.翻譯 場所： 原料： 模板： 條件： 原則： 產(chǎn)物： 核糖體 氨基酸 mRNA tRNA、酶、能量 堿基互補(bǔ)配對原則 (A-U U-A C-G G-C) 多肽 翻譯： 在核糖體上，以信使 RNA為模板，合成具有 一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。 核糖體 A A G U G A A A G mRNA A A G U G A A A G mRNA 脫水縮合 通常一個 mRNA同時結(jié)合多個核糖體，進(jìn)行多 個肽鏈的合成。 ACUGGAUC U mRNA 轉(zhuǎn) 錄 翻 譯 蛋白質(zhì) mRNA （遺傳密碼） ACU GGA UCU DNA雙鏈 ACTGGATC T TGACC TAGA tRNA （反密碼子） UGA CCU AGA 蘇氨酸 甘氨酸 絲氨酸 肽鍵 肽鍵 下圖為原核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄、翻譯的示意圖。據(jù)圖判 斷，下列描述中不正確的是 A圖中表示 4條多肽鏈正在合成 B轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束，翻譯即已開始 C每個核糖體各自在完成一條多肽鏈的翻譯 D一個基因在短時間內(nèi)可表達(dá)出多條多肽鏈 核糖體 mRNA 多肽 轉(zhuǎn)錄方向 RNA聚合酶 DNA（基因） mRNA 蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)錄 翻譯 復(fù) 制 復(fù) 制 逆轉(zhuǎn)錄 三、遺傳信息流 中心法則 遺傳信息可以 從 DNA流向 DNA，即完成 DNA的自我復(fù)制 過程； 遺傳信息 也可以從 DNA流向 RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì) ， 即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。 在某些病毒中， RNA也可以自我復(fù)制 ，并且還發(fā)現(xiàn)在 一些病毒蛋白質(zhì)的合成過程中， RNA可以在逆轉(zhuǎn)錄酶的作 用下合成 DNA。 在某些病毒中， RNA也可以自我復(fù)制，并且還發(fā)現(xiàn)在 一些病毒蛋白質(zhì)的合成過程中， RNA可以在 逆轉(zhuǎn)錄酶 的作 用下合成 DNA。 逆轉(zhuǎn)錄病毒： 勞斯腫瘤病毒、 HIV病毒 RNA DNA RNA 蛋白質(zhì) RNA自我復(fù)制的病毒 ： 煙草花葉病毒 RNA正鏈 RNA負(fù)鏈 RNA正鏈 轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄 翻譯 中心法則補(bǔ)充 RNA DNA 蛋白質(zhì) 翻譯 轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄 復(fù) 制 復(fù) 制 HIV病毒 逆轉(zhuǎn)錄病毒 RNA病毒 ：逆轉(zhuǎn)錄、 DNA自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯 （ RNA自我復(fù)制、 轉(zhuǎn)錄、 翻譯） 逆轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄、翻譯 組 裝 下圖為一組模擬實(shí)驗(yàn)，假設(shè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行且四支試管 中都有產(chǎn)物生成，請回答： 四、基因?qū)π誀畹目刂?1、基因通過 控制酶的合成來控制代謝過程 ，從而控制生 物的性狀。如； 酪氨酸酶與 白化病。 食物中的蛋白質(zhì)經(jīng)消化、吸收和 水解后產(chǎn)生出苯丙氨酸，首先苯丙氨酸 在 (1)苯丙氨酸羥化酶 的作用下變成酪 氨酸，然后酪氨酸轉(zhuǎn)化為 3， 4雙羥苯丙 氨酸， 3， 4雙羥苯丙氨酸在 (2)酪氨酸 酶 的作用下，可以生成 黑色素 。 酪氨酸酶 苯丙氨酸羥化酶 2、基因通過 控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu) 來直接影響性狀。 例如：鐮刀型細(xì)胞貧血癥 DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯 逆轉(zhuǎn)錄 時間 分裂間期 生命歷程 生命歷程 病毒侵入細(xì) 胞時 場所 只有分裂的細(xì)胞 才有，細(xì)胞核、 線粒體、葉綠體 所有活細(xì)胞， 細(xì)胞核、線 粒體、葉綠 體 所有活細(xì)胞， 核糖體 寄主細(xì)胞中 模板 兩條鏈 基因編碼區(qū) 的一條鏈， 有遺傳信息； DNA兩鏈的 遺傳信息不 同 mRNA，上有 密碼子 病毒的 RNA 原料 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 寄主細(xì)胞的 脫氧核苷酸 DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯 逆轉(zhuǎn)錄 酶 解旋酶、 DNA聚 合酶等 解旋酶、 RNA聚合酶 等 略 逆轉(zhuǎn)錄酶 堿基配 對 A-T、 G-C，涉及 4種脫氧核苷酸 A-T、 G-C、 A-U涉及 8種 核苷酸 G-C、 A-U涉 及 4種核苷 酸 A-T、 G-C、 A-U涉及 8 種核苷酸 同生物 不同體 細(xì)胞產(chǎn) 物比較 核 DNA同，數(shù)量 不同 不同 1、蛋白質(zhì)種類不同 2、基因突變后，蛋白質(zhì) 種類可能變（堿基對數(shù) 量改變影響大于種類改 變），可能不變（基因 突變發(fā)生在非編碼序列 ；不同密碼子對應(yīng)同一 氨基酸；隱性突變） 逆轉(zhuǎn)錄病毒的略 DNA的粗提取與鑒定 實(shí)驗(yàn)原理 1. NaCl的物質(zhì)的量濃度為 0.14 mol L 時 ,DNA的溶解度最低。 2.DNA不溶于酒精溶液 。 3.DNA遇二苯胺（沸水?。境伤{(lán)色 。 1、脹破細(xì)胞，得 DNA溶液 （ 1） 雞血細(xì)胞液 5-10ml，加入蒸餾水 20ml，使 血 細(xì)胞加速破裂 ，過濾，取其 濾液 。 (2)溶解細(xì)胞核內(nèi)的 DNA 將物質(zhì)的量濃度為 2mol/l的氯化鈉溶液 40ml加入 到濾液中，攪拌使其混合均勻，這時 DNA在溶液中呈 溶解狀態(tài)。 2、析出含 DNA的黏稠物 沿?zé)瓋?nèi)壁緩緩加入蒸餾水，同時輕輕攪拌，這時 會有絲狀物出現(xiàn)，隨著蒸餾水的加入逐漸增多，一 直到 氯化鈉濃度約為 0.14mol/l時 ，不再繼續(xù)增加。 實(shí)驗(yàn)步驟 3、第二次析出 DNA 的黏稠物 （ 1）所得 DNA加入 2mol/l的氯化鈉溶液 20ml，使 其溶解。 （ 2）過濾，取 其濾液， DNA溶于濾液中 （ 3）加入 冷卻的酒精溶液 50ml，溶液中出現(xiàn)雜質(zhì) 較少的絲狀物，它的主要成分就是 DNA。 DNA的鑒定 用 二苯胺（沸水浴） 鑒定， DNA遇二苯 胺會變 藍(lán)色 。 兩次加入蒸餾水的作用一樣嗎？ DNA的直徑約為 2nm，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的絲狀 物的粗細(xì)是否就表示一個 DNA分子直徑的 大??？ 計(jì)算 DNA復(fù)制過程的同位素標(biāo)記 若用 32P標(biāo)記親代 DNA，則經(jīng)過 n次復(fù)制后， 子代 DNA有： 個 子代 DNA中含 32P的 DNA= 個； 占子代 DNA的 子代 DNA中含 32P的鏈占子代 DNA鏈的 2n 2 2/ 2n 1/ 2n DNA分子經(jīng) n次復(fù)制后，需要某游離脫氧核苷酸 （ m）數(shù) = DNA分子完成第 n次復(fù)制后，需要某游離脫氧核 苷酸（ m）數(shù) = (2n-1)m (2n-1)m 堿基互補(bǔ)配對規(guī)律的計(jì)算 一： A=T,G=C(僅適用于 DNA中） 二、不配對堿基和 ： （ 1）一半規(guī)律： A+G=A+C=T+G=T+C=50% (僅適用于 DNA 中） (2)三不同規(guī)律： (A1 G1 (T1 C1) (T2 C2 (A2 G2) + ) / + + )/ + 1/a= =a T2+C2 A1+G1 T1+C1 A2+G2 A+G T+C =1 =a =1/a DNA中 三、配對堿基和 四同規(guī)律 =b (A1 T1 (G1 C1) (T2 A2 C2 G2) + ) / + + )/ + =b A+T G+C =b (A U (G C) + ) / + =b DNA中 甲生物核酸的堿基組成為：嘌呤占 46%， 嘧啶占 54%。乙生物遺傳物質(zhì)的堿基組成 為：嘌呤占 34%，嘧啶占 66%則一下分別表 示甲乙生物正確的是 A 藍(lán)藻 變形蟲 B T2噬菌體 豌豆 C硝化細(xì)菌 綿羊 D肺炎雙球菌 煙草花葉病毒 思考 2.在一個 DNA分子中，腺瞟呤與胸腺嘧啶之和 占全部堿基總數(shù)的 42，若其中一條鏈中的胞嘧啶 占該鏈堿基總數(shù)的 24，胸腺嘧啶占 30，那么 在其互補(bǔ)鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占（ ） A 12%、 34% B.21%、 24% C. 34%、 12% D.58%、 30% C (1)有關(guān)蛋白質(zhì)計(jì)算問題 氨基酸與相應(yīng) DNA及 RNA片段中堿基數(shù)目之間的關(guān) 系計(jì)算 DNA(基因 ) 信使 RNA 蛋白質(zhì) 堿基數(shù) 6 堿基數(shù) 3 氨基酸數(shù) 1 編碼蛋白質(zhì)的基因所含的堿基數(shù) 例 1:一條多肽鏈上有氨基酸 300個，則作為 合成該多肽鏈模板的信使 RNA分子和轉(zhuǎn)錄 信使 RNA的 DNA分子 至少 要有堿基多少個 A. 300； 600 B. 900； 1800 ( ) C. 900； 900 D. 600； 900 B 基因堿基數(shù)： mRNA堿基數(shù)：氨基酸數(shù) = 6： 3： 1（不考慮非編碼區(qū)和內(nèi)含子） 蛋白質(zhì)類的計(jì)算歸類 例 2.（ 09年上海）某條多肽的相對分子質(zhì)量 為 2778，若氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為 110，如考慮終止密碼子，則編碼該多肽的 基因長度至少是（ ） A. 75對堿基 B. 78對堿基 C. 90對堿基 D. 93對堿基 D 編碼蛋白質(zhì)的基因所含的堿基數(shù) 蛋白質(zhì)類的計(jì)算歸類 例 3. (07上海高考題 )一個 mRNA分子有 m個堿基， 其中 G+C有 n個；由該 mRNA合成的蛋白質(zhì)有兩 條肽鏈。則其模板 DNA分子的 A+T數(shù)、合成蛋白 質(zhì)時脫去的水分子數(shù)分別是 ( ) A. B. C. D. m、 3 m 1 m、 3 m 2 2（ m n）、 3 m 1 2（ m n）、 3 m 2 D 編碼蛋白質(zhì)的基因所含的堿基數(shù) 蛋白質(zhì)類的計(jì)算歸類