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1、DNA分子的结构分子的结构01DNA分子分子沃沃 森森(J.D.Wstson)&克克 里里 克克(F.Crick)生物学家生物学家 物理学家物理学家 威尔金斯威尔金斯现象:现象:DNA呈现呈现“X”形形推断:推断:DNA分子是分子是螺旋的螺旋的富富兰兰克克林林认认为为脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸的的亲亲水水磷磷酸酸基基团团应应该该位位于于DNA的的外外侧侧,其其余余部部分分位位于于内侧。内侧。双螺旋双螺旋结构结构三螺旋三螺旋结构结构01DNA分子分子查加夫查加夫奥奥地地利利生生物物化化学学家家查查加加夫夫来来到到沃沃森森和和克克里里克克的的实实验验室室,两两人人得得到到了了一一个个关关键键信信
2、息息:DNA中中碱碱基基会会相相互互配配对对,而且而且A与与T的数量相等,的数量相等,C与与G的数量相等的数量相等。腺嘌呤(腺嘌呤(A)鸟嘌呤(鸟嘌呤(G)胞嘧啶(胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(胸腺嘧啶(T)02DNA分子的结构分子的结构五种元素:五种元素:C C、H H、O O、N N、P P四种碱基:四种碱基:A A、G G、C C、T T,相应的有四种脱氧核苷酸,相应的有四种脱氧核苷酸三种物质:三种物质:磷酸、脱氧核糖、碱基磷酸、脱氧核糖、碱基两两 条条 链:链:两条反向平行的脱氧核苷酸链两条反向平行的脱氧核苷酸链一种结构:一种结构:规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构DNADNA分子是由两条链组成
3、的,这两条链按分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行反向平行方式方式盘旋成盘旋成双螺旋双螺旋结构。结构。DNADNA分分子子中中的的脱脱氧氧核核糖糖和和磷磷酸酸交交替替连连接接,排排列列在在外外侧侧,构构成成基基本本骨骨架架;碱碱基排列在内侧基排列在内侧。两两条条链链上上的的碱碱基基通通过过氢氢键键连连接接成成碱碱基基对对,A A与与T(T(两两个个氢氢键键),G G与与C C配配对对(三三个氢键个氢键)。碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基互补配对原则。碱基互补配对原则。并非所有的并非所有的DNADNA均具有均具有“双双链”形成不需要形成不需要酶,断裂需
4、解旋,断裂需解旋酶或加或加热处理理G G-C C碱基碱基对所占比例越大,所占比例越大,DNADNA热稳定性越定性越强03DNA分子双螺旋结构的主要特点分子双螺旋结构的主要特点例例.(多选)下列关于(多选)下列关于DNA分子结构和功能的叙述,错误的是分子结构和功能的叙述,错误的是()A.双链双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的B.磷酸与脱氧核糖交替连接构成磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA双链的基本骨架双链的基本骨架C.磷酸二酯键既可以存在于磷酸二酯键既可以存在于DNA分子中,也可以存在于分子中,也可以存在于RNA分子中分子中D.DNA分子
5、的两条链反向平行,游离的磷酸基团位于同一侧分子的两条链反向平行,游离的磷酸基团位于同一侧E.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸相连磷酸相连F.沃森和克里克提出在沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数ADEF04DNA分子中的碱基数量的计算规律分子中的碱基数量的计算规律例例.(20142014山东高考)山东高考)某研究小组测定了多个不同双链某研究小组测定了多个不同双链DNADNA分子的碱基组分子的碱基组成,根据测定结果绘制了成,根据测定结果绘制了DNADNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所分
6、子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在在DNADNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是(分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是()C例例.在一个在一个DNADNA分子中,腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的分子中,腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%42%,若其中一,若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%24%,胸腺嘧啶占,胸腺嘧啶占30%30%,则在其互补链上,则在其互补链上,胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占()A.12%A.12%和和34%34%B.21%B.21%和和24%24%C.34%C.34%和和12%12%D.58%D.58%和
7、和30%30%C 因为因为A AT T占全部碱基总数的占全部碱基总数的42%42%,所以,所以G GC C占全部碱基总数的占全部碱基总数的58%58%;因为两;因为两种互补碱基之和在种互补碱基之和在DNADNA分子中与在单链上的含量相等,所以在两条链中分子中与在单链上的含量相等,所以在两条链中A AT T、G GC C均分别占均分别占42%42%、58%58%;设链;设链1 1上上C1C1占占24%24%,则链,则链1 1上上G1G1占占34%34%,其互补链,其互补链2 2上上C2C2占占34%34%;设链;设链1 1上上T1T1占占30%30%,则链,则链1 1上上A1A1占占12%12%
8、,其互补链,其互补链2 2上上T2T2占占12%12%,故选,故选C C。05基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的DNA片段片段多样性:多样性:DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。一个一个DNADNA分子有分子有40004000个碱基对,可能的排列方式就有个碱基对,可能的排列方式就有4 440004000种。种。(4 4n n种)种)特异性:特异性:特定的特定的DNADNA分子具有特定的碱基排列顺序,代表了特定的遗传信息。分子具有特定的碱基排列顺序,代表了特定的遗传信息。稳定性:稳定性:外侧的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变,构成基本骨架;外侧的
9、脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变,构成基本骨架;内侧碱基配对方式稳定不变。内侧碱基配对方式稳定不变。1.DNA1.DNA分子的结构特点分子的结构特点DNADNA分子的分子的多样性多样性和和特异性特异性就体现在特定的碱基(对)就体现在特定的碱基(对)的排列顺序中。的排列顺序中。两条长链上的两条长链上的脱氧核糖与磷酸脱氧核糖与磷酸交替排列交替排列的顺序是稳定不变的。的顺序是稳定不变的。长链中的长链中的碱基对的排列顺碱基对的排列顺序序是千变万化的。是千变万化的。2 2基因、基因、DNADNA、染色体之间的关系、染色体之间的关系对于于RNA病病毒来毒来说,基,基因是有因是有遗传效效应的的RNA片段
10、。片段。基因可以是一基因可以是一段段DNA,但,但一段一段DNA不不一定是基因。一定是基因。【拓展延伸】【拓展延伸】真、原核细胞基因的结构真、原核细胞基因的结构【拓展延伸】【拓展延伸】真、原核细胞基因的表达真、原核细胞基因的表达【拓展延伸】【拓展延伸】真、原核细胞基因的表达真、原核细胞基因的表达例例.下列有关染色体、下列有关染色体、DNADNA、基因三者关系的叙述、基因三者关系的叙述,不正确的是(不正确的是()A.A.每条染色体上都含有一个每条染色体上都含有一个DNADNA分子或两个分子或两个DNADNA分子分子,DNADNA分子上含有许分子上含有许多个基因多个基因 B.B.都能复制、分离和传
11、递都能复制、分离和传递,且三者行为一致且三者行为一致 C.C.三者都是生物细胞内的遗传物质三者都是生物细胞内的遗传物质 D.D.在生物的传宗接代过程中在生物的传宗接代过程中,染色体的行为决定着染色体的行为决定着DNADNA和基因的行为和基因的行为C习题习题.已知果蝇长翅和短翅、红眼和棕眼各为一对相对性状已知果蝇长翅和短翅、红眼和棕眼各为一对相对性状,分别受一对等分别受一对等位基因控制。某同学让一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂位基因控制。某同学让一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂交交,发现子一代中表现型及其分离比为长翅红眼长翅棕眼短翅红眼短发现子一代中表现型及其分离比为长翅
12、红眼长翅棕眼短翅红眼短翅棕眼翅棕眼=3311=3311。由上述材料可知。由上述材料可知()A.A.长翅为显性性状长翅为显性性状,但不能确定控制长翅的基因的位置但不能确定控制长翅的基因的位置 B.B.长翅为显性性状长翅为显性性状,控制长翅的基因位于常染色体上控制长翅的基因位于常染色体上 C.C.红眼为隐性性状红眼为隐性性状,控制红眼的基因位于控制红眼的基因位于X X染色体上染色体上 D.D.红眼性状的显隐性未知红眼性状的显隐性未知,控制红眼的基因位于常染色体上控制红眼的基因位于常染色体上据题意:后代中长翅红眼:长翅棕眼:短翅红眼:短翅棕眼据题意:后代中长翅红眼:长翅棕眼:短翅红眼:短翅棕眼=3=
13、3:3 3:1 1:1 1,即即长长翅:短翅翅:短翅=3=3:1 1(长翅为显性性状,但根据题目信息不能确定控制长翅的基因的(长翅为显性性状,但根据题目信息不能确定控制长翅的基因的位置);位置);红眼:棕眼红眼:棕眼=1=1:1 1(无法确定红眼与棕眼的显隐性,更无法确定其所在(无法确定红眼与棕眼的显隐性,更无法确定其所在染色体位置。)染色体位置。)习题习题.小鼠的尾弯曲对尾正常为显性,受一对等位基因(小鼠的尾弯曲对尾正常为显性,受一对等位基因(A A、a a)控制。现用自然)控制。现用自然种群中的一只尾弯曲小鼠和一只尾正常小鼠杂交,子代表现型及比例为种群中的一只尾弯曲小鼠和一只尾正常小鼠杂交
14、,子代表现型及比例为尾弯曲:尾弯曲:尾正常尾正常=2=2:1 1。研究表明:出现这一结果的原因是某种性别的个体为某种基因型。研究表明:出现这一结果的原因是某种性别的个体为某种基因型时,在胚胎阶段就会死亡。下列有关说法不正确的是()时,在胚胎阶段就会死亡。下列有关说法不正确的是()A A.控制尾弯曲和尾正常的基因可位于控制尾弯曲和尾正常的基因可位于X X染色体上染色体上 B B.控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上 C C.这对亲本小鼠的基因型可能为这对亲本小鼠的基因型可能为X XA AX Xa a和和X Xa aY Y D D.分析致死个体的性别和基
15、因型时,可提出合理的假设只有分析致死个体的性别和基因型时,可提出合理的假设只有2 2种种分析:用自然种群中的一只尾弯曲小鼠和一只尾正常小鼠杂交,子代表现型及比例为尾弯曲:分析:用自然种群中的一只尾弯曲小鼠和一只尾正常小鼠杂交,子代表现型及比例为尾弯曲:尾正常尾正常=2=2:1 1,则有以下几种情况:(,则有以下几种情况:(1 1)控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上,则亲)控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上,则亲本的基因型为本的基因型为AaaaAaaa,后代应该为尾弯曲(,后代应该为尾弯曲(AaAa):尾正常():尾正常(aaaa)=1=1:1 1,而实际后代尾弯曲:,而实际后代尾弯
16、曲:尾正常尾正常=2=2:1 1,可能是雌性隐性纯合致死,也可能是雄性隐性纯合致死(,可能是雌性隐性纯合致死,也可能是雄性隐性纯合致死(2 2)控制尾弯曲和尾)控制尾弯曲和尾正常的基因可位于正常的基因可位于X X染色体上,则亲本的基因型为染色体上,则亲本的基因型为XAXaXaYXAXaXaY,后代应该为尾弯曲(,后代应该为尾弯曲(XAXaXAXa、XAYXAY):尾正常():尾正常(XaXaXaXa、XaYXaY)=1=1:1 1,而实际后代尾弯曲:尾正常,而实际后代尾弯曲:尾正常=2=2:1 1,可能是雌性隐性纯合,可能是雌性隐性纯合致死,也可能是雄性隐性致死致死,也可能是雄性隐性致死解答:
17、解答:解:解:A A、由以上分析可知,控制尾弯曲和尾正常的基因可位于、由以上分析可知,控制尾弯曲和尾正常的基因可位于X X染色体上,后代尾弯曲:染色体上,后代尾弯曲:尾正常尾正常=2=2:1 1的原因是雌性隐性纯合致死或雄性隐性致死,的原因是雌性隐性纯合致死或雄性隐性致死,A A正确;正确;B B、由以上分析可知,控制、由以上分析可知,控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上,后代尾弯曲:尾正常尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上,后代尾弯曲:尾正常=2=2:1 1的原因是雌性隐性纯合的原因是雌性隐性纯合致死或雄性隐性纯合致死,致死或雄性隐性纯合致死,B B正确;正确;C C、由以上分析可知,
18、控制尾弯曲和尾正常的基因可位于、由以上分析可知,控制尾弯曲和尾正常的基因可位于X X染色体上,则亲本的基因型为染色体上,则亲本的基因型为XAXaXaYXAXaXaY,C C正确;正确;D D、分析致死个体的性别和基因型时,可提、分析致死个体的性别和基因型时,可提出合理的假设只有出合理的假设只有4 4种,即控制尾弯曲和尾正常的基因可位于种,即控制尾弯曲和尾正常的基因可位于X X染色体上,雌性隐性纯合致死;染色体上,雌性隐性纯合致死;控制尾弯曲和尾正常的基因可位于控制尾弯曲和尾正常的基因可位于X X染色体上,雄性隐性致死;控制尾弯曲和尾正常的基因可染色体上,雄性隐性致死;控制尾弯曲和尾正常的基因可
19、位于常染色体上,雌性隐性纯合致死;控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上,雄性隐位于常染色体上,雌性隐性纯合致死;控制尾弯曲和尾正常的基因可位于常染色体上,雄性隐性纯合致死,性纯合致死,D D错误故选:错误故选:D D点评:本题基因分离定律的实质及应用、伴性遗传等知识,要求考生掌握基因分离定律的实质点评:本题基因分离定律的实质及应用、伴性遗传等知识,要求考生掌握基因分离定律的实质及伴性遗传的特点,能根据题中信息及伴性遗传的特点,能根据题中信息“小鼠的尾弯曲对尾正常为显性小鼠的尾弯曲对尾正常为显性”和和“子代表现型及比例子代表现型及比例为尾弯曲:尾正常为尾弯曲:尾正常=2=2:1”1”准确推断
20、后代尾弯曲:尾正常准确推断后代尾弯曲:尾正常=2=2:1 1的原因,进一步判断致死个体的的原因,进一步判断致死个体的性别和基因型种类性别和基因型种类习题习题.摩尔根的合作者布里吉斯发现白眼雌果蝇(摩尔根的合作者布里吉斯发现白眼雌果蝇(X Xw wX Xw w)和红眼雄果蝇)和红眼雄果蝇(X XW WY Y)杂交所产生的子一代中出现了一个)杂交所产生的子一代中出现了一个白眼雌果蝇白眼雌果蝇。已知性染色体组成。已知性染色体组成为为XXYXXY的受精卵发育为雌果蝇,性染色体组成为的受精卵发育为雌果蝇,性染色体组成为X X的受精卵发育为雄果蝇。的受精卵发育为雄果蝇。下列对该白眼雌果蝇产生原因的分析及确
21、定方法的叙述,正确的是(下列对该白眼雌果蝇产生原因的分析及确定方法的叙述,正确的是()A.A.若环境改变引起眼色变化,则子一代和亲本进行杂交,所得子代中白眼若环境改变引起眼色变化,则子一代和亲本进行杂交,所得子代中白眼雄果蝇占雄果蝇占1/21/2 X XW WX Xw wX XW WY1/4XY1/4Xw wY YB.B.该白眼雌果蝇产生的可能原因是亲代红眼雄果蝇在减数分裂过程中基因该白眼雌果蝇产生的可能原因是亲代红眼雄果蝇在减数分裂过程中基因W W所在部位缺失所在部位缺失 X Xw wX Xw wX X0 0YXYXw wX X0 0(白眼)(白眼)C.C.若该果蝇的性染色体组成为若该果蝇的性染色体组成为XXYXXY,则,则一定是一定是因为亲代白眼雌果蝇的减数分因为亲代白眼雌果蝇的减数分裂裂I I过程过程X X染色体未分离染色体未分离 也可能是减数分裂也可能是减数分裂IIII姐妹染色单体移向同一极姐妹染色单体移向同一极D.D.若将该雌果蝇的可增殖体细胞制成装片,观察其性染色体数目或结构若将该雌果蝇的可增殖体细胞制成装片,观察其性染色体数目或结构即即可确定可确定该白眼雌果蝇产生的原因该白眼雌果蝇产生的原因 (环境、染色体数目、结构、基因突变)(环境、染色体数目、结构、基因突变)
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