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1、DNA分子的结构和复制【课前复习】在学习新课程前先复习有关DNA分子的基本元素组成、三种基本组成物质、基本结构单位、有丝分裂、减数分裂等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入知识体系中。温故会做了，学习新课才能有保障1组成DNA分子的化学元素是A C、H、OBC、H、O、N C C、H、O、N、PDC、H、O、N、P、S答案：C2下列哪一组物质是DNA的组成成分A脱氧核糖、核酸和磷酸B脱氧核糖、碱基和磷酸C核糖、碱基和磷酸D核糖、核酸和磷酸 答案：B3DNA的基本组成单位是A核苷酸B脱氧核苷酸C核糖核苷酸D氨基酸答案：B4在细胞的有丝分裂和减数分裂过程中，DNA分别在_期和_加倍。答
2、案：分裂间减数第一次分裂间期5图631是在生物生殖和发育过程中发生在细胞核中的某物质或结构的变化，请读图回答问题：图631此图是表示细胞核中_的数量变化图。AB段表示_中_的变化；BC段表示_，形成的子细胞是_；CD段表示_，形成的细胞是_；DE段表示_，形成的细胞是_。答案：有丝分裂染色体精原细胞或卵原细胞减数分裂精子或卵细胞受精作用受精卵有丝分裂体细胞知新先看书，再来做一做1 DNA分子的结构(2)组成：DNA是一种高分子化合物，每个分子都是由成百上千个_种脱氧核苷酸聚合而成的长链，简称_链。(3)DNA的结构是规则_。其主要特点是：由两条脱氧核苷酸链_平行盘旋而成双螺旋结构。外侧：由_和
3、_交替连接构成基本骨架。内侧：两条链上的碱基通过_形成碱基对。碱基对的形成遵循_原则，即A一定与_配对(氢键有_个)，G一定与_配对(氢键有_个)。(4)特性多样性：是由于_排列顺序千变万化。特异性：是由于特定的_排列顺序。储存遗传信息：DNA分子中通过_排列顺序来储存大量遗传信息。2DNA分子的复制(1)概念：是以_为模板合成_的过程。(2)时间：DNA分子复制是在细胞有丝分裂的_和减数_，是随着_的复制来完成的。(3)场所：_。(4)过程 解旋：DNA分子首先利用细胞提供的能量，在_的作用下，把两条螺旋的双链解开。合成子链：以解开的_为模板，以游离的_为原料，遵循_原则，在有关_的作用下，
4、各自合成与母链_的子链。形成子代DNA：每条子链与其对应的_盘旋成双螺旋结构。从而形成_个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。(5)特点DNA复制是一个边_边_的过程。由于新合成的DNA分子中，都保留了原DNA的一条链，因此，这种复制叫_复制。(6)条件：DNA分子复制需要的模板是_；原料是_；能量是_；还需要_。(7)准确复制的原因DNA分子_提供精确的模板。通过_保证了复制准确无误。(8)功能：DNA分子通过复制，使亲代的_传递给子代，从而保证了_的连续性，故有传递_的功能。【学习目标】1记住DNA分子的结构，并且能够说明DNA分子的基本单位、组成及双螺旋结构的特点，能对这些知识采用适当
5、的形式（文字、图、表）予以表达。2理解DNA的稳定性、特异性、多样性等特性。3能够解释说明DNA复制的概念、过程及复制的意义，理解碱基互补配对原则，会运用碱基互补配对原则进行计算。【基础知识精讲】课文全解：在学习了DNA是主要的遗传物质以后，本小节着重说明DNA具有遗传功能的特定结构以及它传递遗传信息的复制功能。1DNA的结构教材首先提出DNA的双螺旋结构模型，并出示了其模式图，然后就此图展开分析。由点线面体的顺序进行阐述。点：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。如图632根据含氮碱基不同可以把脱氧核苷酸分成4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸（A）；鸟嘌呤脱氧核苷酸（G）；胞嘧啶脱氧核苷酸（C）；胸腺
6、嘧啶脱氧核苷酸（T）。线：很多脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链。如图633。面：由2条反向平行排列的脱氧核苷酸链形成DNA分子的平面结构。如图634。体：规则的双螺旋结构。如图635。 图632 图633图634图635DNA的结构特点如下表所示：DNA的结构特点主链侧链构成方式脱氧核糖与磷酸交替排列；两条主链呈反向平行；盘旋成规则的双螺旋主链上对应碱基以氢键连结成对；碱基互补配对（AT，GC）；碱基对平面之间平行位置双螺旋外侧双螺旋内侧在分子结构上，DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成多核苷酸的两条单链，通过氢键把两条单链上相对的碱基连接起来。碱基的配对是有规律的，A一定与T配对，G一定与C配对。
7、这就是碱基互补配对原则。所以，在DNA中碱基的比率总是(A+G)(T+C)1，嘌呤碱的分子总数等于嘧啶碱的分子总数。这样的互补配对，形成为多核苷酸的双链。双链围绕一个主心轴，形成梯状的双螺旋结构。在双链上，4种碱基的排列顺序是不受限制的，因而提供了DNA分子结构的多样性，而每一特异的DNA分子有其独特的碱基排列顺序。2DNA的特性从以上分析可以看出DNA分子的特性如下：（1）多样性组成DNA的碱基虽然只有4种，但是由于在不同的DNA分子中所含有的碱基对的数量不同，排列顺序千变万化，因而构成了DNA分子的多样性。例如，一个具有4000个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息是44000种，44000
8、是多大呢？我们可以这样计算：设：N=44000对上式取对数：lgNlg44000lg (22)4000=lg 28000=8000lg 2根据常用对数可知：lg20.30101gN80000.30102408由常用对数的意义可以得到：N10240844000102408即102408种。（2）特异性不同的DNA分子由于碱基对的排列顺序存在着差异，因此，每一个DNA分子的碱基对都有其特定的排列顺序，这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息，从而使DNA分子具有特异性。（3）DNA的复制DNA分子的结构不仅使DNA分子能够储存大量的遗传信息，还使DNA分子通过复制来传递遗传信息。概念：以亲代DNA分
9、子为模板来合成子代DNA的过程。时间：细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期，随染色体的复制而完成的。过程：DNA复制的过程大体分为三个阶段，结合教材中的图66来学习。a解旋b以母链为模板进行碱基配对c形成两个新的DNA分子条件：模板、原料、酶和能量。特点：边解旋边复制、半保留复制。准确性的原因：DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证准确无误的复制。意义：遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。综上所述，本节的知识结构如下：问题全解：13DNA的元素组成及其基本单位是什么？DNA的元素组成是：C、H、O、N、P；其基本单位是脱氧核苷酸。14DNA
10、的结构及结构特点是什么？见“课文全解1”。15什么是碱基互补配对原则？在DNA分子中形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对，这种一一对应的关系，称为碱基互补配对原则。16有关碱基互补配对的计算问题有何规律？规律一：DNA双链中的两个互补的碱基数相等；任意两个不互补的碱基之和恒定，且占碱基总数的50%，即：A=T；G=C；A+G=T+C=A+C=T+G=50%总碱基数；A+G/T+C=A+C/G+T=T+C/A+G=G+T/A+C=1，一般情况下A+TG+C，A+T/G+CG+C/A+T1。规律二：在DNA双链中，一条单链的两个不互补的碱基和之比如A+G/T+C的值与另一条互补单链上的这个
11、比值如A+G/T+C的值是互为倒数的。即一条单链的A+G/T+C的值为K，则另一条互补单链的A+G/T+C的值是1/K。规律三：DNA双链中，一条单链的两个互补的碱基和如A+T（或G+C）占此链碱基的比值与另一条互补单链上的这两个碱基和如A+T（或G+C）在对应链碱基的比值相等，也与整个DNA分子的如A+T（或G+C）占整个DNA碱基的比值是相等的，正因为这样，一条单链的A+T/G+C的值，与另一条互补链的A+T/G+C的值是相等的，也与整个DNA分子的A+T/G+C的值是相等的。17何为DNA分子的多样性及特异性？其原因是什么？见“课文全解2”。18何为DNA分子的复制？复制是怎样进行的？所
12、谓复制就是新合成的DNA分子与原来的DNA分子结构一致。能够“自我”复制是遗传物质的重要特征之一。染色体能够复制，基因能够复制，归根到底是DNA能够复制。DNA分子的复制发生在细胞的有丝分裂或减数分裂第一次分裂的间期。这时候，一个DNA分子双链之间的氢键断裂，两条链彼此分开，各自吸收细胞内的核苷酸，按照碱基配对原则合成一条新链，然后新旧链联系起来，各自形成一个完整的DNA分子。复制完毕时，原来的一个DNA分子，即成为两个DNA分子。因为新合成的每条DNA分子都含有一条原来的链和一条新链，所以这种复制方式称为半保留复制。【学习方法指导】1在学习“DNA的结构”时，可以用“模型辅助法”来学习。注意
13、结合图与模型，先观察DNA的整体结构，为思维创建一个支点，再按照点、线、面、体的顺序由局部到整体进行学习，然后再从整体到局部归纳出DNA的结构特点。2有关DNA的复制的内容可以用“演绎分解法”来学习。结合有丝分裂与减数分裂的过程，将这一部分内容演绎分解成时间、场所、条件、过程、方式、特点、结果、意义等几个小问题来进行学习。也可以结合简易模型来模仿复制过程加深理解。3运用规律，进行计算。见“碱基互补配对规律的有关计算问题”。【知识拓展】1DNA的双螺旋空间结构的发现1950年，查盖夫发现了DNA碱基组成的特点即A/T=C/G=1；而A+T/C+G的值各种生物不同，反映出种的特异性。1953年威尔
14、金斯成功地制出高度定向的DNA纤维，获得了X衍射照片，经沃森、克里克分析，认为与他们设想的双螺旋模型是符合的。因此，他们二人根据X衍射分析和关于DNA碱基组成的数据，最终提出了DNA的双螺旋结构模型。2DNA分子相对稳定性的原因DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。这是因为在DNA分子双螺旋结构的内侧，通过氢键形成的碱基对，使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来。另外，碱基对之间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。各个碱基对之间的这种纵向的相互作用力叫做碱基堆集力。现在普遍认为碱基堆集力是稳定DNA结构的最重要的因素。再有，双螺旋外侧负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键，
15、可以减少双链间的静电斥力，因而对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。3为什么嘌呤一定要与嘧啶配对？为什么A一定与T配对，G一定与C配对？在分子结构上，DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成多核苷酸的两条单链，并且通过氢键把两条单链上相对的碱基连接起来。碱基的配对是有规律的，其原因是两条链之间的空间是一定的。嘌呤和嘧啶的分子结构不同，嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物。因此，若两条链上相对应的碱基都是嘌呤环，则所占的空间太大；若两条链上相对应的碱基都是嘧啶环，则相距太远，不能形成氢键。只有A与T相连， G与C相连，其长才合适，所以碱基配对必须由一个嘌呤与一个嘧啶组成。另外，A与T配对是通过两个氢键相连
16、，G与C配对是通过三个氢键相连，因此碱基配对只能是A与T或G与C，不能是A与C或G与T，因为在氢键位置上彼此不相适应。【同步达纲训练】1提出DNA分子双螺旋结构模型的是A孟德尔B艾弗里C格里菲思D沃森和克里克2有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是A三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶C两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D两个磷酸、两个脱氧核糖和一个脲嘧啶3构成DNA分子的碱基有A、G、C、T四种，因生物种类不同而不同的比例是A(A+C)/(G+T)B(G+C)/(A+T)C(A+G)/(C+T)DA/T和G/C4一个
17、DNA分子中有腺嘌呤1500个，腺嘌呤与鸟嘌呤之比为31，则这个 DNA分子中含有脱氧核糖的数目为A2000个B3000个C4000个D8000个5在某DNA分子的所有碱基中，腺嘌呤的分子数占22%，则胞嘧啶的分子数占A11%B22%C28%D44%6DNA的一条单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.07DNA的一条单链中A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.08DNA分子的特异性决定于A核糖的种类B碱基
18、的种类C碱基的比例D碱基对的排列顺序9用同位素32p标记某一噬菌体内的双链DNA分子，让其侵入大肠杆菌繁殖，最后释放出200个后代，则后代中32p的链占总链数的A0.5%B1%C2%D13.50%10 某DNA分子共有碱基1400个，其中一条单链上（A+T）（C+G）= 25。问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是A300个B400个C600个D1200个11 DNA复制所需的基本条件是A模板、原料、能量和酶BRNA、DNA、ATP和酶C模板、温度、能量和酶DDNA、脱氧核糖、能量和酶12下列有关DNA复制的说法中错误的是A DNA的复制发生在有丝分裂的间期或减数第一次
19、分裂的间期B在DNA复制中需要多种酶的参与C DNA复制的过程就是合成新的DNA分子的过程D DNA复制中若出现错误，对生物就无意义可言13某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA的复制，从而达到控制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处在细胞周期的A间期B前期C中期D后期E末期14一个DNA分子复制完毕后，新形成的DNA分子子链A是DNA母链的片段B和DNA母链之一完全相同C和DNA母链稍有不同D和DNA母链相同，但T为U所代替15分别用放射性元素32P和35S标记某噬菌体DNA和蛋白质外壳，该噬菌体侵染细菌后，经多次复制，所释放出的子代噬菌体只有少部分A不含32PB含32PC不含35SD含35S16 在
20、生物体内，一个最短的DNA分子中碱基对的排列方式也会有44000种，这说明DNA分子是能够储存大量的_。DNA分子所具有的_和_从分子水平上决定了生物体的多样性和特异性。17康贝格(Komberg)曾以噬菌体为引子，用四种脱氧核苷酸为原料，加入适量ATP和DNA聚合酶，在试管中把游离的脱氧核苷酸合成了噬菌体DNA，这种半人工合成的DNA也能够在寄主(细菌)体内繁殖。请据此回答下列问题：（1）该实验说明的问题是_。（2）加入ATP的目的是_，说明该过程是_。（3）加入DNA聚合酶的目的是_。（4）若DNA是在细菌细胞内合成，则其场所是_；若在真菌细胞内合成，其场所可能是_；若在高等植物叶肉细胞内
21、合成，其场所又可能是_。参考答案1D2C3B4C5C6B7C8D9A10C11A12D13A14B15解析：噬菌体是一类病毒，它的外壳由蛋白质构成，内有DNA，蛋白质含S，DNA含P而不含S。噬菌体侵染细菌时只将DNA注入细菌细胞内，而蛋白质外壳则留在外面。噬菌体进行DNA复制的模板是噬菌体DNA，所需的脱氧核苷酸，合成蛋白质所需的氨基酸则来自细菌细胞内部，都不具有放射性。由于DNA是半保留复制，进入细菌内部的噬菌体DNA含32P，但细菌细胞内的脱氧核苷酸不含32P，因此多次复制后产生的子代噬菌体中只有少数噬菌体含32P，具体地说，只有2个噬菌体含32P。答案：B16遗传信息多样性特异性17(1)在一定条件下，DNA具有自我复制功能(2)为DNA复制提供能量一个耗能过程（3）促进DNA新链的合成（4）原核细胞的核区细胞核、线粒体细胞核、线粒体、叶绿体- 7 -用心 爱心 专心