文档文本内容
一、DNA分子结构
二、DNA分子的碱基计算
三、DNA的复制方式
四、DNA的复制过程
五、DNA复制中的计算
基因的本质与功能-DNA的结构及复制
真核生物：
DNA是和组蛋白结合成染色质存在于细胞核中，少量的DNA是以
小型环状DNA存在于叶绿体和线粒体中。
原核生物：
DNA是以大型环状DNA存在于拟核中，少数DNA是小型环状
的形式，称为质粒。
1、DNA的分布
病毒的DNA位于蛋白质外壳内，为线状裸露结构。
病毒：
2、DNA双螺旋结构模型的构建
2、DNA双螺旋结构模型的构建
1953年4月25日，英国的《自然》杂志
刊登了美国的沃森和英国的克里克在英
国剑桥大学合作的研究成果：DNA双螺
旋结构的分子模型，这一成果后来被誉
为20世纪以来生物学方面最伟大的发现
，标志着分子生物学的诞生。
1
1950年，威尔金斯在伦敦大学国王学院利用刚刚发
明的Ｘ射线衍射技术清楚地观测到了DNA的结构,
威尔金斯从X射线方面来推进DNA分子结构研究，
对DNA双螺旋结构的发现做出巨大贡献。
2、DNA双螺旋结构模型的构建
富兰克林，英国女科学家，
成功拍摄了DNA晶体的X
射线衍射照片，这张照片
是发现DNA结构的关键，
给了沃森、克里克极大的
启发。
2、DNA双螺旋结构模型的构建
3、DNA分子的结构
基本单位：脱氧核苷酸
3、DNA分子的结构
2
3、DNA分子的结构
3、DNA分子的结构
立体结构
DNA分子是由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋
结构。
外侧：磷酸、脱氧核糖交替连接—构成基本骨架；
内侧:碱基配对。
平面结构
3、DNA分子的结构
①稳定性：
a.DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则
的双螺旋结构。
b.DNA分子基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接而成，从头至尾没
有变化。
c.DNA分子双螺旋结构的中间是碱基对，碱基之间形成氢键，维持双
螺旋结构的稳定。
d.碱基配对严格遵循碱基互补原则始终不变。
保证生物遗传的稳定性。
意义：
4、DNA分子的特性
3
②多样性：
碱基对的数目可以成千上万，碱基对的排列顺序可以千
变万化。
保证生物多样性。
意义：
③特异性：
特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。
意义：保证生物遗传信息的特异性。
应用：如DNA 指纹技术
4、DNA分子的特性
由于DNA中四种碱基排列顺序千变万化，使DNA具有多样性，而
DNA的多样性使得每个个体细胞中的DNA具有特异性，因此DNA也
可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
用于甄别犯罪嫌疑人：可以在犯罪现场留下的证据中提取DNA（从犯
罪现场获得的一滴血液、一根毛发，精液中细胞里提取DNA），酶切
后电泳获得DNA指纹图谱，再和犯罪嫌疑人的DNA指纹图谱进行对照
比较，如果完全一样或高度一致。基本就能断定这些就是犯罪嫌疑人
，从而用于侦破案件。
拓展：DNA指纹技术：
拓展：DNA指纹技术：
甄别犯罪嫌疑人
亲子鉴定
二、DNA分子的碱基计算
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 = C2 ，G2 =C1。
则在DNA双链中碱基数量关系：
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
A
G = C
A1+T1
G1+C1
G2+C2
=
=
A2+T2
=
T
=
=
4
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
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何
一条链的A+T/G+C(互补碱基之和的比值)：
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2+T2
G2+C2
=
=
二、DNA分子的碱基计算
③双链DNA分子中，互补的两条链中
A+G/T+C互为倒数(非互补碱基之和的比
值) :
A1+G1
T1 +C1
= a
T2 +C2
A2 +G2
= 1/a
A 1
T 2
T 1
A2
G 1
C 2
C 1
G 2
DNA双链
④一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱
基在每条单链中所占的比例之和的一半：
A
A1+A2
2
=
二、DNA分子的碱基计算
【例1】★★
（2013 海南）甲(ATGG)是一段单链DNA 片段，乙是该片段的转录
产物，丙(A-P～P～P)是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是
(
)
A．甲、乙、丙的组分中均有糖
B．甲、乙共由6 种核苷酸组成
C．丙可作为细胞内的直接能源物质
D．乙的水解产物中含有丙
【例2】★★
（2011 上海，多选）某双链DNA 分子含有400 个碱基，其中一条链
上A：T：G：C=1：2：3：4．下列表述错误的是（
）
A．该DNA 分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变
B．该DNA 分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120 个
C．该DNA 分子中4 种碱基的比例为A：T：G：C=3：3：7：7
D．该DNA 分子中的碱基排列方式共有4200种
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【例3】★★
从某生物组织中提取DNA 进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤
与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA 的一条链(H 链)所
含的碱基中28%是腺嘌呤，则与H 链相对应的另一条链中腺嘌呤占
该链全部碱基数的（
）
A．26% B．24%
C．14% D．11%
【例3】★★
从某生物组织中提取DNA 进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌
呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA 的一条链(H 链)
所含的碱基中28%是腺嘌呤，则与H 链相对应的另一条链中腺嘌呤
占该链全部碱基数的（
）
A．26% B．24%
C．14% D．11%
【例4】★★
（2014•山东）某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成
，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与
其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（
）
1、DNA复制定义：
三、DNA的复制方式
半保留复制
or 全保留复制or 弥散复制
2、复制方式推测：
指以亲代DNA为模版合成子代DNA的过程。
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复制一次
半保留复制模型：
亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板，形成一个新
的DNA分子。子代DNA分子中，一条链来自亲代，另一条链为新合
成的链。
亲代DNA
子代DNA
2、复制方式推测：
弥散复制模型：
在弥散（分散）复制模型中，亲代双链被切成双链片段，而这些片段
又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚
集成“杂种链”。
2、复制方式推测：
3、模型的验证实验：
1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料，进行相关研究。
运用技术：
密度梯度离心法
同位素示踪法
三、DNA的复制方式
3、模型的验证实验：
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14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
轻链
中链
重链
密度梯度离心法
3、模型的验证实验：
转移到含14NH4Cl的培
养液中分裂所得第一代
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养
液中生长若干代
半保留复制
全保留复制
转移到含14NH4Cl的培
养液中分裂所得第二
代
结论：DNA复制为半保留复制。
3、模型的验证实验：
三、DNA的复制方式
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DNA复制
时间
场所
条件
原则
特点
结果
意义
主要有丝分裂的间期，减数第一次分裂前的间期
主要在细胞核
模板、酶（解旋酶DNA聚合酶）、4种
游离的脱氧核苷酸、ATP等
碱基互补配对原则
半保留复制、边解旋边复制、多起点、双向
等
子链与母链结合，形成两个新的DNA分子
保持了遗传信息的连续性
1、DNA复制相关信息
四、DNA的复制过程
2、过程
①解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，DNA分子氢
键断裂，两条螺旋的双链解开;
②合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶的作用
下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对
原则，各自合成与母链互补的一段子链;
③子链延伸：随模版链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断
延伸.同时，每段新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构;
④形成2个新的DNA分子：复制结束，1个DNA分子形成2个完全
相同的DNA分子，新复制的2个子代DNA分子，通过细胞分裂分
配到2个子细胞中去;
2、过程
四、DNA的复制过程
2、过程
四、DNA的复制过程
前导链
后随链
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3、DNA复制特点
半保留复制边解旋边复制
半不连续
多起点复制（仅限真核生物）
新链的合成方向：5’端 3’端
双向复制
四、DNA的复制过程
3、DNA复制特点
四、DNA的复制过程
五、DNA复制中的计算
1、DNA数目问题：
子代DNA分子数：
子代含有15N的DNA：
含有14N的DNA：
背景：含15N的1个DNA分子在14N的培养基里连续培养了
若干代，假设为n代；
2、子代链数问题：
子代DNA分子总链数：
子代含有15N的链数：含有14N的链数：
2n
2
2n
2n+1
2
2n+1－2
背景：含15N的1个DNA分子在14N的培养基里连续培养了
若干代，假设为n代；
3、所需脱氧核苷酸数问题：
若亲代DNA含某种脱氧核苷酸a个，则复制n代，所需这种
脱氧核苷酸的数目：
若进行第n次复制，所需这种脱氧核苷酸的数目：
a×(2n－1)
a×2n－1
五、DNA复制中的计算
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4、错配问题：
若亲代DNA解旋时一条链碱基出现差错，则复制n代后，
正常的DNA数：2n－1
5、碱基的排序问题：
若亲代DNA含有n个碱基对，则所能构成DNA分子的种类
或者携带遗传信息的种类：4n
五、DNA复制中的计算
【例5】★★
（2009 江苏）下图为真核生物染色体上DNA 分子复制过程示意图
，有关叙述错误的是（
）
A.图中DNA 分子复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA 分子复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA 分子复制过程需要解旋酶
D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
【例6】★★
如图为真核细胞DNA 复制过程的模式图，下列相关叙述错误的是
（
）
A．由图示得知，DNA 分子复制的方式是半保留复制
B．DNA 解旋酶能使双链DNA 解开，且需要消耗ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA 在复制过程中先全部解旋，后半保留复制
【例7】★★
用15N 标记含有l00个碱基对的DNA 分子，其中有胞嘧啶60个，该
DNA 分子在含14N 的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是
（
）
A．含有14N 的DNA 分子占7／8
B．含有15N 的脱氧核苷酸链占l／16
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600 个
D．复制后共产生16 个DNA 分子
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【例8】★★
将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H
的培养基中培养，经连续两次细胞分裂。下列有关说法正确的是( )
A．若进行有丝分裂，则子细胞含3H的染色体数一定为N
B．若进行减数分裂，则子细胞含3H的DNA分子数为N/2
C．若子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中可能发生基因重组
D．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离
【例9】★★
（2012 福建）双脱氧核苷酸常用于DNA 测序，其结构与脱氧核苷酸
相似，能参与DNA 的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA 合成时
，在DNA 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终
止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，
有适量的序列为GTACATACATG 的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷
酸和4 种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最
多有（
）
A．2 种
B．3 种
C．4 种
D．5 种
【例10】★★
（2013 东城一模）化学降解法是一种传统的测定DNA 碱基序列的方
法。特定化学试剂的处理能使DNA 单链在某种特定碱基处断开，且
每条链只在一处断开；利用凝胶电泳可将不同长度的DNA 片段彼此
分离，通过放射自显影可使带标记的DNA 片段在X 光底片上显现出
相应谱带。下图为测定已标记后的DNA 片段中胞嘧啶位置的过程示
意图。下列叙述正确的是（
）
【例10】★★
A．使用特定化学试剂的作用是破坏碱基之间的氢键
B．此过程需解旋酶、限制性核酸内切酶和DNA 聚合酶的参与
C．测定此DNA 片段中鸟嘌呤位置时，X 光底片上会显现2 种不同
长度的谱带
D．从理论上分析，按图中模式操作两次即可测定出DNA 片段的全
部碱基顺序
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【例10】★★
（2013 东城一模）化学降解法是一种传统的测定DNA 碱基序列的方
法。特定化学试剂的处理能使DNA 单链在某种特定碱基处断开，且
每条链只在一处断开；利用凝胶电泳可将不同长度的DNA 片段彼此
分离，通过放射自显影可使带标记的DNA 片段在X 光底片上显现出
相应谱带。下图为测定已标记后的DNA 片段中胞嘧啶位置的过程示
意图。下列叙述正确的是（
）
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