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1、第17讲 DNA的结构和特点、遗传信息的传递,1、DNA的化学组成,（1）组成元素：,C、H、O、N、P,（2）基本单位：,脱氧核糖核苷酸：,二、DNA的结构,（3）碱基种类：,4 种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）,四种碱基,腺嘌呤脱氧核苷酸,腺嘌呤,脱氧核糖,磷酸,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,H2O,A,A,脱氧核糖,H,H,H,H,o,o,磷酸二酯键,o,o,o,o,o,o,5端,3端,5端,3端,氢键,o,o,o,o,o,o,o,o,o,o,o,o,平面结构,立体结构,主要特点由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。每个核
2、苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸的磷酸基团结合，形成主链的“糖-磷酸”基本骨架，并排列在主链的外侧，碱基位于主链的内侧。碱基总是跟另一条链上的碱基互补配对，由氢键连接，A和T通过2个氢键相连，G和C通过3个氢键相连，称碱基互补配对原则.A和T的分子数相等，G和C的分子数相等，但A+T的量不一定等于G+C的量，称卡伽夫法则。,2、DNA分子的空间结构规则的双螺旋结构,相对的稳定性多样性碱基对的排列顺序千变万化,能够储存大量的遗传信息.特异性每一个特定的DNA分子具有特定的碱基对的排列顺序.,DNA分子结构的特性,由于A只能与T配对，G只能与C 配对，,在整个DNA分子中：,(1)A=T G=C,(2
3、)A+G=,C+T,=50%,(3)(A+G)/(T+C),=1,在DNA分子的互补链之间,甲链的(A+G)/(T+C)=乙链的,甲链的(A+T)/(G+C)=乙链的,(T+C)/(A+G),(A+T)/(G+C),(倒数),(相同数),碱基互补配对原则的应用,=A+C=G+T,(A+T)/(G+C)=,(特异性),在含有四种碱基的某DNA片段中，已知C有m个，并占该DNA片段全部碱基的比例为n，T应有。,若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是。,某信使RNA的碱基中，U占20%，A占10%，则作为它的模
4、板基因中，胞嘧啶占。,(m/2n)-m,28%,35%,思考,（2013海南卷）甲（ATGG）是一种单链DNA片段，乙是该片段的转录产物，丙（APPP）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,(2012山东卷)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成。其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 A.该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C.含
5、32P和只含31P的子代噬菌体的比例是1：49 D.该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变,时间场所基本条件,三、DNA分子的复制,模板DNA的两条链原料游离的四种脱氧核苷酸能量ATP等酶解旋酶、DNA聚合酶等,过程解旋以解开的每段母链为模板,按碱基互补配对原则，形成与母链互补的子链。每条子链与其互补的母链盘绕成双螺旋结构，各形成一个新的DNA分子。结果意义DNA分子的复制使遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性。,三、DNA分子的复制,过程特点：边解旋边复制结果特点：半保留复制,三、DNA分子的复制,DNA分子精确复制的原因DNA分子的双螺旋结构为复制提供精确的模板。碱基互补配对
6、原则是复制准确进行的有力保证。,第一代 第二代 第三代,轻14N,中15N14N,重15N,方法体验：同位素标记法和密度梯度离心法,DNA复制过程也是染色体形成两条染色单体的过程,在细胞培养液中加入一种叫BrdU的物质，该物质与胸腺嘧啶脱氧核苷酸相似，能代替后者与腺嘌呤配对，渗入到新合成的DNA链中，结果有以下三种情况,染色体颜色 深蓝色 深蓝色 浅蓝色,加BrdU 后细胞第三次分裂中期的染色体,加BrdU 后细胞第一次分裂中期的染色体,加BrdU 后细胞第二次分裂中期的染色体,带有15N标记的DNA分子（第1代），以14N标记的脱氧核苷酸为原料连续复制到第4代，则第4代分子中，（1）含的15
7、N DNA分子有几个？占多少？（2）含14N的DNA分子有几个？占多少？（3）含15N的脱氧核苷酸链有几条？占多少？（4）含14N的脱氧核苷酸链有几条？占多少？（5）既含14N又含15N的DNA分子有几个？占多少？,（6）在试管中离心后，分布情况如何？,（7）复制n次后，含15N的DNA分子有几个？占多少？,2.用32P标记某一个噬菌体的DNA分子,然后去侵染不被标记的大肠杆菌,释放出64个子代噬菌体,问:该噬菌体DNA复制的次数以及子代噬菌体中被标记的噬菌体占总数的比例 A.6次,1/64 B.6次,1/32 C.8次,1/64 D.8次,1/323.具有100个碱基对的一个DNA分子区段,
8、内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 A.30个 B.60个 C.180个 D.240个,第2次复制需要多少？,例.从某生物的组织中提取 DNA 进行分析，其中C+G=46%，又知该DNA一条链中A占28%，问其另一条链中A占该链全部碱基的（）A.26%B.24%C.14%D.11%,A,例.分析一个DNA分子时发现 30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子中，一条链上的鸟嘌呤的最大值不超过此链碱基总数的（）A.20%B.30%C.40%D.70%,c,用32P标记玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32p的培养基中培养，让其分裂
9、第一次第n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32p标记的染色体条数分别是40条和2条，则这至少是第几次分裂的分裂期 A 第一次 B 第二次 C第三次 D第四次,1、概念基因是有遗传效应的核酸片段，是决定生物性状的基本单位。每个DNA分子上有很多个基因，每个基因可以含有成百上千个脱氧核苷酸。不同基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同，因此不同的基因含有不同的遗传信息。,四、基因,(1)基因与染色体的关系？(2)基因与DNA的关系？(3)基因与脱氧核苷酸的关系？(4)基因与遗传信息的关系？(5)基因与蛋白质（性状）的关系？,(1)揭示了基因的位置(2)揭示了基因的化学本质(3)揭示了基因的化学组成(4)揭
10、示了基因的功能(5)揭示了基因的功能,理清以下概念之间的关系,基因的基本功能基因能传递(储存)和表达遗传信息，也都可能发生突变，从而决定生物体的性状。,2、基因的表达通过转录、翻译，控制合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，从而使后代表现出与亲代相似的性状。,五 遗传信息的表达,列表比较DNA和RNA,DNA与RNA分子的比较,思考组成DNA的碱基有几种?核苷酸有几种?组成RNA的碱基有几种?核苷酸有几种?组成核酸的碱基有几种?核苷酸有几种?若将胸腺嘧啶用15N作标记,供给不断分裂的真核细胞,那么15N将主要出现在什么部位?标记的是尿嘧啶呢?标记的是腺嘌呤呢?,转录主要在细胞核内,以基因的一条链为模
11、板,按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程.,基因控制蛋白质的合成,细胞核中,DNA,游离的核糖核苷酸(原料),细胞核中,基因一条链,细胞核中,基因一条链,细胞核中,基因的一条链,mRNA,mRNA通过核孔进入细胞质,DNA复制和转录的异同点,DNA复制转录主要场所 细胞核细胞核能量 如ATP等 如ATP等模板DNA的两条链DNA的模板链酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等原料 脱氧核苷酸 核糖核苷酸,翻译在细胞质中，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,细胞质中,核糖体,tRNA,mRNA,tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对,甲硫氨酸,细胞质中,形成
12、肽键,甲硫氨酸,细胞质中,细胞质中,G,mRNA,变成C,？,翻译,密码子有：简并性，通用性，“阅读”有连续性。,变成G,？,？,丢失,DNA的一条链,mRNA,主要在细胞核内,细胞质的核糖体上,RNA,具有一定氨基酸顺序的多肽,核糖核苷酸,氨基酸,能量 酶 等,能量 酶 tRNA等,基因控制蛋白质的合成过程,写出细胞生物、烟草花叶病毒、艾滋病病毒的遗传信息的流动方向,信息流和中心法则,DNA,RNA,蛋白质3,复制,转录,翻译,逆转录,复制,1.P285（09上海）某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是A75对碱基
13、B78对碱基C90对碱基D93对碱基,2.（09重庆）下表有关基因表达的选项中，不 可能的是 基因 表达的细胞 表达产物 A细菌抗虫蛋白基因 抗虫棉叶肉细胞 细菌抗虫蛋白B人A酪氨酸酶基因 正常人皮肤细胞 人酪氨酸酶C动物胰岛素基因 大肠杆菌工程菌细胞 动物胰岛素D兔血红蛋白基因 兔成熟红细胞 兔血红蛋白,3（09山东）细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是 A血红蛋白基因BATP合成酶基因 CDNA解旋酶基因 D核糖体蛋白基因,基因对性状的控制,控制酶的合成来控制代谢过程而控制性状.控制蛋白质分子的结构而直接影响性状.,控制酪氨酸酶的基因异常,酪氨酸酶不能正常合成,酪氨酸不
14、能正常转化为黑色素,缺乏黑色素表现为白化病,基因通过控制_的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。,酶,编码血红蛋白的 基因中一个碱基对变化,血红蛋白结构发生变化,红细胞成镰刀型,容易破裂，患溶血性贫血,基因还能通过控制蛋白质的_而直接控制生物体的性状。,结构,表现型=,基因型+外界环境,基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。,细胞质遗传_孟德尔的遗传规律，后代常常只表现_的性状，这是因为受精卵的细胞质主要来自母本的卵细胞。,_和_中的基因称细胞质基因。,线粒体,叶绿体,不符合,母本,人类
15、基因组人体DNA分子所携带的全部遗传信息。由24个双链DNA分子组成，上边有30亿个碱基对，估计有22.5万个基因。这24个DNA分子是：122号染色体，X染色体，Y染色体。,5、人类基因组研究,水稻基因组测序（2n=24）由我国科学工作者单独完成了测序工作。2001年10月开始，2002年4月完成，约4.3亿碱基，56万个基因。要测几个染色体上的DNA?,例.(05)破译生物基因组DNA的遗传信息或进行基因操作，首先要提取细胞核DNA。下列不适宜作为DNA提取的实验材料是 A.鸡血细胞 B.蛙的红细胞 C.人的成熟红细胞D.菜花,3.(05)下列有关遗传信息的叙述，错误的是 A.遗传信息可以
16、通过DNA复制传递给后代 B.遗传信息控制蛋白质的分子结构 C.遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的 排列顺序 D.遗传信息全部以密码子的方式体现出来,4.(03江苏)艾滋病(AIDS)是目前威胁人类生命的重要疾病之一，能导致艾滋病的HIV病毒是RNA病毒。它感染人的T淋巴细胞，导致人的免疫力下降，使患者死于广泛感染。请回答：(1)该病毒进入细胞后,能以 为模板,在 酶的作用下合成,并整合于人的基因组中.(2)整合后它按照 原则进行复制，又能以 为模板合成,并进而通过 过程合成病毒蛋白.(3)如果将病毒置于细胞外,该病毒不能繁殖,原因是.,RNA,逆转录,DNA,碱基互补配对,DNA,mRNA
17、,翻译,病毒本身缺乏繁殖所需的原料、能量和酶,5.(03上海)某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 A.7(am)B.8(am)C.7(a/2-m)D.8(2am),6（06上海）在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的A24%，22%B22%，28%C26%，24%D23%，27%,(08海南)下列关于蛋白质代谢的叙述，错误的是A噬菌体利用细菌的酶合成自身的蛋白质 B绿色植物可以合成自身所需的蛋白质CtRNA、mRNA、rRNA都参与蛋白质的合成 D肺炎双球菌利用人体细胞核糖体合成自身 的蛋白质,P284(08江苏)9亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基，碱基脱氨基后的变化如下：C转变为U（U与A配对），A转变为I（I为次黄嘌呤，与C配对）。现有一DNA片段为：经亚硝酸盐作用后，若链中A、C发生脱氨基作用，经过两轮复制后其子孙代DNA片断之一为,
