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第36課時 DNA的結構、復制及基因的本質
一、DNA分子的結構
1.DNA雙螺旋結構模型的建構
①模型構建者： 和
②模型建構歷程：
2.DNA分子的結構
★歸納提升1：判斷DNA結構的正誤
一看成分：不能出現 和
二看堿基：堿基連在脫氧核糖的 號碳原子上；遵循 原則；堿基之間的氫鍵數正確
三看連接：一條脫氧核苷酸鏈中，一個脫氧核苷酸的 與相鄰脫氧核苷酸的脫氧核糖的 號碳原子相連
四看方向：DNA的兩條鏈
★歸納提升2：DNA中相關的連接方式
一條脫氧核苷酸鏈中，相鄰兩個脫氧核苷酸通過 連接；兩條脫氧核苷酸鏈之間通過 連接
一條脫氧核苷酸鏈中，相鄰兩堿基通過 連接；DNA中，相鄰兩堿基通過 連接
DNA分子中，每個磷酸連接著 脫氧核糖
★歸納提升3：DNA的水解
DNA初步水解產物為 種 ；DNA徹底水解產物有 種，包括
3.DNA結構相關的計算
規律一：一個雙鏈DNA分子中，A＝T、C＝G，則 ，即嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數。
規律二：在雙鏈DNA分子中，(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝(A1＋T1)/(A1＋T1＋C1＋G1)＝ .
規律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(A1＋G1)/(T1＋C1)=K，則另一條鏈中(A2＋G2)/(T2＋C2)=
規律四：DNA分子中，(A＋G)/(T＋C+A＋G)= = = =
【例1】已知1個DNA分子中有4000個堿基對，其中胞嘧啶有2200個，這個DNA分子中應含有的脫氧核苷酸的數目為 個，腺嘌呤的數目為 個.
【例2】一條雙鏈DNA分子，G和C占全部堿基的44%，其中一條鏈的堿基中，26%是A， 20%是C，那么其互補鏈中的A占該鏈全部堿基的百分比是 ，C占該鏈全部堿基的百分比是 .
【例3】DNA的一條鏈中（A + G）/（T + C）= 0.4。上述比例在其互補單鏈中為 ，在整個DNA分子中為 。
二、DNA的特性
① ：DNA中的 和 交替連接構成基本骨架，兩條鏈互補的堿基之間通過 連接，同時兩條鏈 形成 結構，使DNA分子具有穩定性。
② ：DNA分子中脫氧核苷酸（堿基） 千變萬化。遺傳信息蘊藏在 中。若某DNA分子中有n個堿基對,則排列順序有　　種（此計算結果的前提是每種堿基對的數量充足；若某種堿基對的數量小于n，則排列順序　 　種。
③ ：每種DNA分子都有 ，代表了特定的 。（不同的DNA，互補堿基之和的比例 ，因此能反映DNA的 ）
★DNA分子的 是生物體多樣性和特異性的 。
三、基因的本質（B2P55-58）
1.基因是有 的 。（注：RNA病毒的遺傳物質是 ，其基因就是有 的 ）
（在DNA上存在非基因片段，因此，DNA的堿基總數 DNA上所有基因的堿基數之和）
2.基因的主要載體是 ，一條染色體上有 個DNA，1個DNA上有 個基因
（DNA不全在染色體上，如 、 、 中的DNA）
3.基因在染色體上呈 排列
4.DNA是 ，能夠儲存足夠量的遺傳信息，遺傳信息是指 。
★歸納提升：染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關系
四、DNA的復制（B2P52-54）
1.對DNA分子復制的推測
推測一 全保留復制：指DNA復制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成
推測二 半保留復制：
①提出者： 。
②假說：DNA復制方式為 。
③假說內容：DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的 斷裂。解開的 分別作為
復制的模板，游離的 根據 原則，通過形成 ，結合到作為模板的單鏈上。
④結果：新合成的每個DNA分子中，都保留了 。
2.DNA半保留復制的實驗證據
①實驗方法： 和
②實驗原理：只含15N的雙鏈DNA密度 ；只含14N的雙鏈DNA密度 ；一條鏈含14N、一條鏈含15N
的雙鏈DNA密度 。離心后不同密度的DNA會出現在離心管的不同位置：15N/15N-DNA在試管
部（ 帶）；14N/14N-DNA在試管 部（ 帶）；15N/14N-DNA在試管 部（ 帶）。
③實驗過程及預期結果：將親代DNA雙鏈被15N標記的大腸桿菌轉移到14N的普通培養液中。然后在不同時刻收集大
腸桿菌并提取DNA進行密度梯度離心，記錄離心后試管中DNA的位置
假 說 DNA以半保留方式進行復制 DNA以全保留方式進行復制
演繹推理 （子代DNA中15N和14N組成） 第1次復制后
第2次復制后
預期結果 （子代DNA在試管中的位置及寬度比） 第1次復制后
第2次復制后
④預期實驗結論：若第1次復制后，離心后DNA位于 帶，第2次復制后，離心后DNA位于 帶和 帶，且
寬度 ，則DNA以半保留方式進行復制；
若第1次復制后，離心后DNA位于 帶和 帶，第2次復制后，離心后DNA位于 帶和 帶，
且寬度 ，則DNA以全保留方式進行復制。
3.DNA復制的過程
①概念：以 的 鏈為模板合成 的過程。
②時期：主要是在 和 ，隨著染色體的復制而完成的。
③場所：真核生物主要在 ，其次在 、 ；原核生物主要在 ，其次在 ；病毒在
④過程及條件：
⑤結果：一個DNA分子形成了兩個 的DNA分子
⑥特點： （從過程上看）； （從結果上看）
⑦準確復制的原因：DNA獨特的 結構為復制提供了精確的模板；通過 保證了復制的準確進行
⑧意義：將 從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了 的連續性
【思考】DNA為什么能作為遺傳物質？
★歸納提升
DNA復制
概念 以親代DNA的2條鏈為模板合成子代DNA的過程
時間 主要是在有絲分裂的間期和減數第一次分裂前的間期，隨著染色體的復制而完成的
場所 真核生物主要在細胞核，其次在線粒體、葉綠體；原核生物主要在擬核，其次在質粒；病毒在宿主細胞（總之，有DNA的地方就能進行DNA復制）
條件 ①模版：親代DNA的兩條鏈； ②原料：4種游離的脫氧核苷酸； ③能量：ATP； ④酶：解旋酶（斷開氫鍵）、DNA聚合酶（形成磷酸二酯鍵）等
方向 5’端—3’端（兩條子鏈的合成方向相反）
特點 ①半保留復制 ②邊解旋變復制 ③雙向復制 ④多起點復制（真核生物） 提高復制效率
結果 一個DNA分子形成了兩個完全相同的DNA分子
準確復制保證 DNA獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板；通過堿基互補配對保證了復制的準確進行
意義 將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續性
★思維拓展（B2P58、P60）
DNA指紋技術（B2P58） DNA分子雜交技術（B2P60）
方法 首先用合適的酶將待檢測的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開，再經過一系列步驟形成最后的DNA指紋圖譜 將兩種生物的DNA分子單鏈進行雜交，當兩種生物的DNA分子單鏈具有互補的堿基序列時，就會結合在一起，形成雜合雙鏈區；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈
原理 DNA的特異性 堿基互補配對原則
應用 親子鑒定、刑偵斷案、死者遺骸鑒定 親緣關系的鑒定 （雜合雙鏈區越多，親緣關系越近）
4.DNA復制的相關計算
★歸納提升——DNA復制與細胞分裂中染色體標記問題
1.有絲分裂子細胞染色體標記情況的分析 ：用15N標記細胞核中兩條染色體上的DNA雙鏈，然后將細胞放在14N的環境中培養，讓其進行兩次有絲分裂，子細胞中染色體的標記情況如下：
(1)第一次分裂 (2)第二次分裂
由上圖可知，第一次分裂結束，子細胞中每條染色體 ；
第二次分裂結束，形成的4個子細胞有 種情況：
若體細胞的染色體數為2N，則連續兩次有絲分裂產生的子細胞中有標記的染色體數為 。
2.減數分裂子細胞染色體標記情況的分析：用15N標記細胞核中一對同源染色體上的DNA雙鏈，然后將細胞放在含14N的環境中培養，讓其進行一次減數分裂，子細胞中染色體的標記情況如下：
(1)減數第一次分裂 (2)減數第二次分裂
由上圖可知，減數分裂DNA只復制一次，細胞連續分裂兩次，因此減數分裂產生的4個子細胞中染色體 。
★歸納提升——運用同位素標記法的實驗總結
同位素 標記物質 研究內容 結論（結果）
有放射性 3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成和分泌過程 核糖體→內質網→高爾基體→細胞膜
14C CO2 暗反應中碳的轉移途徑 CO2→C3→(CH20)，發現卡爾文循環
35S、32P 蛋白質、DNA 探究噬菌體的遺傳物質 DNA是噬菌體的遺傳物質
無放射性 18O H2O和CO2 光合作用中O2的來源 產生的O2來自H2O，而不是CO2
15N DNA DNA的復制方式 DNA的復制方式為半保留復制

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