DNA分子結構與復制ppt課件

《DNA分子結構與復制ppt課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《DNA分子結構與復制ppt課件（68頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

遺傳物質必須具備的條件：,在細胞生長和繁殖過程中能夠精確的自我復制，使前后代具有一定的連續(xù)性 指導蛋白質合成，控制生物的性狀和新陳代謝 具有儲存巨大數量的遺傳信息的潛在能力 結構具有穩(wěn)定性，能夠發(fā)生突變，突變后能夠繼續(xù)復制并遺傳給后代,1,生物的遺傳物質是什么？,2,1、DNA的名稱？基本單位是什么？ 2、脫氧核苷酸由 、 、 組成。 脫氧核苷酸有幾種？,磷酸、脫氧核糖、含氮堿基,遺傳信息：指DNA上脫氧核苷酸排列順序（DNA上堿基對排列順序）,3,腺嘌呤脫氧核苷酸,脫氧核苷酸的種類,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,4,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,,,,,,,,,C,,,,,,,,,,,,,,,（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的。,（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基在內側。,,,（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連結起來，形成堿基對，且遵循堿基互補配對原則。,,,DNA雙螺旋結構的主要特點,,5,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,,,,,,,,,C,,,,,,,,,,,,,,,氫鍵,嘌呤和嘧啶之間通過氫鍵配對，形成堿基對，且A只和T配對、C只和G配對，這種堿基之間的一一對應的關系就叫做堿基互補配對原則。,6,DNA的空間結構,圖的上半部分是以超高分辨率掃描式電子顯微鏡拍到的照片。,圖的下半部分是DNA的人工模型。,從圖上可辨認出DNA是由兩條鏈交纏在一起的螺旋結構,7,DNA雙螺旋結構的構建過程,50年代初對DNA 的認識,1952年得知查哥夫研究成果: A=T,C=G,,,,,富蘭克林：清晰的衍射圖譜,8,沃森、克里克榮獲1962年諾貝爾醫(yī)學生理學獎。,,左三：克里克 左五：沃森,9,【課堂反饋】,1．下面是DNA的分子結構模式圖,1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鳥嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脫氧核糖 6. 磷酸 7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸 8. 堿基對 9. 氫鍵 10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段,10,細胞減數分裂和受精作用使生物的親代與子代之間保持遺傳性狀的穩(wěn)定性，為什么?,DNA分子是怎樣進行復制的呢?,11,,,,（1）解旋，為復制提供精確模板。,（2）以解開的每段母鏈為模板, 按堿基互補配對原則， 合成兩條子鏈。,（3）每條子鏈與其對應的母鏈 盤繞成雙螺旋結構。,12,1、概念： 2、時期： 3、條件： 4、復制特點： 5、準確復制原因： 6、復制意義：,DNA分子的復制：,有絲分裂間期、減數分裂第一次分裂的間期,模板：,原料：,能量：,酶：,,DNA的兩條母鏈,游離的四種脫氧核苷酸,ATP,解旋酶、DNA聚合酶,①DNA獨特的雙螺旋結構提供精確模板,（1）邊解旋邊復制,（2）半保留復制,②堿基互補配對原則,將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續(xù)性。,以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。,,13,,14,,,A G G T A C T G C C A C T G G,T C C A T G A C G G T G A C C,,,,,,,C C A C T G G,G G T G A C C,A G G T A C T G,T C C A T G A C,C C A T G A C,A G G T A C T G,,,,,A G G T A C T G C C A C T G G,T C C A T G A C G G T G A C C,,,A G G T A C T G C C A C T G G,T C C A T G A C G G T G A C C,,+,母鏈DNA,復制過程中,子代DNA,半保留復制,,,,15,,,,,,子一 代 DNA,子二 代 DNA,,親 代DNA,（14N）,（14N）,15N,15N,15N,15N,14N,14N,,,,,,,,,15N,15N,14N,14N,14N,14N,14N,14N,14N∕14N,15N∕14N,15N∕15N,1、如何區(qū)分親子代DNA？,同位素示蹤法,密度梯度離心,,方法,2、預期結果？,,,,重帶(下部),輕帶(上部),中帶(中間),設計實驗：證明DNA復制方式為半保留復制,16,轉移到14NH4Cl的培養(yǎng)液中,親代,子一代,子二代,14NH4Cl培養(yǎng)液中,15NH4Cl培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代,,重帶(下部),15N/ 15N,,,,中帶(中間),15N/ 14N,,,,,輕帶(上部),14N/ 14N,,,中帶(中間),15N/ 14N,實驗過程,,提取DNA 離心,,提取DNA 離心,,提取DNA 離心,實驗結果,17,1、一個含有15N的DNA分子在14N培養(yǎng)液中培養(yǎng)，復制n次，可以得到____個DNA分子？,3、其中含15N的DNA分子有_____個？,2、含15N的DNA單鏈有_____條？,練習,2n,2,2,4、含15N的DNA單鏈占全部DNA單鏈的比例 。,2n,,2,18,資料1、海蜇能發(fā)綠色熒光，因為海蜇 的DNA上有一段長度為5 170個堿基對的 片段——綠色熒光蛋白基因。,19,資料2：大腸桿菌細胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4700000個堿基對，在DNA分子上分布著4400個基因，每個基因的平均長度約為1000個堿基對。,20,（雙螺旋結構）,DNA經過多次折疊成為染色體,,,（包含兩個單體）,,,21,染色體,DNA,基因,脫氧核苷酸,染色體是DNA的主要載體,絕大多數生物遺傳物質是DNA,基因是有遺傳效應的DNA片段,基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息,每個染色體上一般有一個DNA分子,每個DNA分子上有許多基因,每個基因由許多脫氧核苷酸組成,,,,22,拓展： 人類基因組計劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上的DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個DNA分子。這24個DNA分子大約有31.6億個堿基對，其中構成基因的堿基數占堿基總數的比例不超過2%。,23,14N－DNA相對分子質量為a 15N－DNA相對分子質量為b,15N∕14NDNA相對分子質量為,24,C,T,A,C,T,A,G,A,T,25,XHXh,XhY,XhY,XHXh,XHXh,XHXh,XhY,XHXh,26,XbY,XBXb,XBY,XbXb,XBY,XBXb,XBY,XBXb,XbY,XbXb,子代,子代,,,27,A．雜合紅眼雌果蠅×紅眼雄果蠅,B．白眼雌果蠅×紅眼雄果蠅,C．雜合紅眼雌果蠅×白眼雄果蠅,D．白眼雌果蠅×白眼雄果蠅,XBXb XBY,,,XbXb XBY,XBXb,XBXb XbY,,,XbXb XbY,XbXb,28,29,一、說明基因與DNA關系的實例,1、大腸桿菌的DNA與基因 2、海蟄的綠色熒光蛋白基因與轉基因技術 3、人類基因組計劃（HGP計劃）：測定24條染色體（22條常染色體+X+Y）上的堿基序列。 4、小鼠體內的HMGIC基因與肥胖直接相關,,30,基因的作用,發(fā)出熒光的水母,基因是DNA片段,基因是具有遺傳 效應DNA片段,,,31,1,470萬,4400,24,31.6億,大約幾萬個,一個DNA分子上有許多個基因,基因是DNA片段,,,構成基因的堿基數不超過占總數的2%,32,,,黃 身,白眼,,,,,,,,,,,,,,,,,,黃身,白眼,紅寶石眼,截翅,深紅眼,朱紅眼,棒眼,短硬毛,33,,描述：染色體、DNA、基因間的關系：,34,（雙螺旋結構）,DNA經過多次折疊成為染色體,,,（包含兩個單體）,,,35,染色體,DNA,基因,脫氧核苷酸,染色體是DNA的主要載體,DNA是主要的 遺傳物質,基因是有遺傳效應的DNA片斷,基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息,每個染色體上有一個DNA分子,每個DNA分子上有許多基因,每個基因由許多脫氧核苷酸組成,,,,36,最早提出的DNA復制模型有三種；,一、對DNA復制的推測,1、全保留復制：新復制出 的分子直接形成，完全 沒有舊的部分；,2、半保留復制：形成的分子 一半是新的，一半是舊的；,3、分散復制：新復制的分子 中新舊都有，但分配是隨 機組合的；,37,沃森和克里克推測是半保留復制模型,2、如果要你來設計實驗，你認為最基本的思路是什么？,把復制的單鏈和原來的鏈做上標記，然后觀察它 在新DNA中出現的情況。,一、對DNA復制的推測(續(xù)),1、這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確的？,只能用實驗來證明。,38,實驗結論：DNA的復制是以半保留的方式進行的,,二、DNA半保留復制的實驗證據,39,DNA復制: DNA分子合成一個與自己相同的DNA分子的過程。其結果DNA含量增加一倍。,1,解旋?2條單鏈,2,分別以2條單鏈為模板（母鏈）按堿基互補配對原則形成與親代DNA分子相同的兩條子鏈。每條子鏈中一條多核苷酸鏈是親代DNA分子即模板鏈，另一條是互補合成的。,3,每條子鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結構。,40,41,半保留復制,,,42,（二）DNA的復制,1、時間：,2、條件：,3、過程：,4、特點：,5、精確復制原因：,6、復制意義：,有絲分裂和減數第一次分裂的間期,模板、原料、能量、酶,（1）解旋，為復制提供精確模板。,（2）以解開的每段母鏈為模板,按堿基互補配對原則，合成兩條子鏈。,（3）每條子鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結構。,復制過程是邊解旋邊復制。,復制方式是半保留復制。,DNA的雙螺旋結構為復制提供精確模板；,通過堿基互補配對，保證復制能夠準確進行。,使遺傳信息從親代傳給了子代， 從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。,43,根據半保留復制和堿基互補配對原則,與復制有關的堿基計算,①一個DNA連續(xù)復制n次后，共有多少個DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？,DNA分子數=,2n,脫氧核苷酸鏈數=,2n+1,母鏈數=,子鏈數=,2,2n+1 ﹣2,解析：所用知識為“半保留復制”和“堿基互補配對原則”，并圖示分析。,,,連續(xù)第一次復制,連續(xù)第二次復制,連續(xù)第n次復制,,,,,解：,答：一個DNA連續(xù)復制n次后，共有2n個DNA，2n+1條脫氧核苷酸鏈，母鏈2條，子鏈2n+1 ﹣2條,44,根據半保留復制和堿基互補配對原則,與復制有關的堿基計算,①一個DNA連續(xù)復制n次后，共有多少個DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？,DNA分子數=,2n,脫氧核苷酸鏈數=,2n+1,母鏈數=,子鏈數=,2,2n+1 ﹣2,解析：所用知識為“半保留復制”和“堿基互補配對原則”，并圖示分析。,,,連續(xù)第一次復制,連續(xù)第二次復制,連續(xù)第n次復制,,,,,解：,答：一個DNA連續(xù)復制n次后，共有2n個DNA，2n+1條脫氧核苷酸鏈，母鏈2條，子鏈2n+1 ﹣2條,45,脫氧核苷酸,1,2,3,4,5,46,,,,,,,,,,,,,,四種脫氧核苷酸,腺嘌呤脫氧核苷酸,鳥嘌呤脫氧核苷酸,胸腺嘧啶脫氧核苷酸,胞嘧啶脫氧核苷酸,47,,,,,,脫氧核苷酸長鏈,48,A的量=T的量 C的量=G的量,查哥夫研究成果,49,,,A,,,,,,,C,,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,G,T,,,,,,,C,,,,,,,,,,A,,,,,,,T,,,,,,,T,,,,,,,G,,,,,,,,,,A,A,T,5′,3′,3′,5′,DNA平面結構,50,英國《自然》雜志1953年,沃森,克里克,51,DNA空間結構,52,【課堂反饋】,1．下面是DNA的分子結構模式圖，說出圖中1－10的名稱。,,1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鳥嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脫氧核糖 6. 磷酸 7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸 8. 堿基對 9. 氫鍵 10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段,53,【課堂反饋】,,,3. 拓展題 你能根據堿基互補配對原則，推導出相關的數學公式嗎？推導后，嘗試進一步總結這些公式，從中概括出一些規(guī)律。 ∵A=T G=C ∴ A+G=T+C ∴ 也可以寫成以下形式： 規(guī)律概括：在DNA雙鏈中，任意兩個不互補堿基之和 ，并為堿基總數的 。,=,,T+G,( ),=50%,=,=,,( ),( ),=1,A+T+G+C,A+T+G+C,A+C,T+G,T+G,A+C,相等,一半,,54,“在提出堿基特異性配對的看法后，我們又立即提出了遺傳物質進行復制的一種可能機理”。 -----沃森、克里克 你能否根據我們今天學的DNA的結構的知識預測一下DNA分子是如何復制的？,55,2、DNA的特性 ①、DNA結構具有穩(wěn)定性 ②、DNA的多樣性 假如一個DNA分子中有N個堿基對，則此DNA分子有,4N種,③、DNA的特異性：每一個DNA分子都有特定的堿基排列順序，這種特定的排列順序包含著特定的遺傳信息，使DNA分子具有特異性。,56,模型構建法,57,堿基在外,58,堿基同型配對模型,59,X射線衍射技術：當一束X射線照射晶體時，就會發(fā)生衍射。分析衍射圖樣獲得的數據，就可以確定晶體內部原子間的排列和距離。（可間接地反映物質結構）,2、DNA分子X射線衍射圖譜,富蘭克林,60,DNA雙螺旋結構發(fā)現,“突然間，我脈搏加快，思如泉涌，眼前出現了一幅DNA的畫面：它的結構要比許多人想象的簡單，它應該是螺旋型的?！?-----沃森,61,1、DNA分子結構主要特點,DNA分子是有 條鏈組成， 盤旋成 結構。 交替連接，排列在外側，構成基本骨架； 排列在內側。 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,堿基互補配對,2,二、DNA模型分析,62,DNA中的遺傳信息蘊藏在哪兒?,堿基對的排列順序中,【討論】,63,【課堂反饋】,2．已知1個DNA分子中有1800個堿基對，其中胞嘧啶有1000個，這個DNA分子中應含有的脫氧核苷酸的數目和腺嘌呤的數目分別是 （ ） A．1800個和800個 B．1800個和l800個 C．3600個和800個 D．3600個和3600個,C,,64,,DNA平面結構：,65,1866年，孟德爾假設并驗證：生物的性狀是由遺傳因子決定的。這些因子就像一個個獨立的顆粒，既不會相互融合，也不會在傳遞中消失。 20世紀初，薩頓推論：基因是由染色體攜帶者從親代傳遞給下一代的?；蚝腿旧w行為存在著明顯的平行關系。 20世紀初， 摩爾根通過果蠅的伴性遺傳實驗，證明了基因在染色體上。,66,,DNA,,,,,,,,,,,,基因,67,嘌呤堿基與嘧啶堿基配對：,68,