高一生物第二节 DNA的结构和DNA的复制苏教版知识精讲.docVIP

高一生物第二节 DNA的结构和DNA的复制苏教版 【本讲教育信息】 一、教学内容 第二节 DNA的结构和DNA的复制 二、学习内容： 解开DNA结构之谜 DNA的结构 染色体的结构 DNA的复制 三、学习目标 概述DNA分子结构的主要特点 概述DNA分子的复制过程 四、学习重点： DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制过程 五、学习难点 DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制过程 DNA半保留复制 六、学习过程 1. 解开DNA结构之谜 科学研究的杰出成果 ① 20世纪30年代后期，瑞典的科学家们证明DNA是不对称的。第二次世界大战以后，科学家们用电子显微镜测定出DNA分子的直径约为2nm； ② 1951年美国生物化学家查戈夫定量分析DNA分子的碱基组成，发现A=T，G=C。 ③ 1952年英国化学家富兰克琳（RE. Franklin）X射线衍射技术拍摄到DNA结构的照片，确认DNA为螺旋结构，并且是由不止一条链所构成的。 ④ 1953年美国科学家沃森（JD. Watson）（）（FCrick）（）DNA分子的双螺旋结构模型。 2. DNA的结构 ⑴ 化学结构：DNA是一种生物大分子。它的基本组成单位是脱氧核苷酸，许多脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链。组成脱氧核苷酸的碱基有4种：腺嘌呤（A）（G）（C）（T）DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构，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 ② DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架 ③ 碱基排列在内侧；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 ④ 碱基互补配对原则 碱基配对有一定的规律：A一定与T配对；G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。A和T之间形成2个氢键，G和C之间形成3个氢键。 设计和制作DNA分子双螺旋结构模型 Ⅰ 排在两侧的棉绳代表两条主链 Ⅱ 主链间，用牙签代表碱基对 该模型的不足之处： 脱氧核糖与磷酸相间排列关系未显示 碱基对不到位 碱基配对关系，氢键，碱基与主链以何种成分成键 ⑶ DNA分子的多样性、特异性和相对稳定性 组成DNA分子的碱基虽然只有4种，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。如果一个DNA分子有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有44000（即1000800）种，不同的碱基对排列顺序就表示不同的遗传信息。 ① 多样性 碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性 ② 特异性 碱基对的特定的排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性。 ③ 相对稳定性 主链的脱氧核糖和磷酸由磷酸二酯键构成，键能高，稳定性强，不易断裂；主链间通过碱基对以氢键相连，既增加了稳定性，又利于解旋和复制。 DNA分子的双螺旋结构可以解释DNA分子在细胞分裂时能够复制，从而揭示基因复制和遗传信息传递的奥秘。1962年，沃森和克里克因提出DNA分子双螺旋结构模型及其遗传机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。 3. 染色体的结构 在20世纪70年代以前，人们认为染色质的结构是组蛋白包裹在DNA外面形成的纤维状结构。1974年，一些科学家通过染色质的酶切降解和电镜观察，发现核小体是染色质的基本组成单位，这使染色质结构的研究取得了重大进展 现已确认，染色质的基本成分主要包括DNA和组蛋白，此外还有非组蛋白和RNA。这些成分通过螺旋化和折叠，形成了一定的结构 根据多方面的研究成果，科学家提出了从染色质到染色体的四级结构模型（） ⑴ 一级结构 染色质是一系列核小体相互连接成的念珠状结构 核小体的核心是由组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两个分子构成的八聚体，在八聚体的表面缠绕有双螺旋DNA。在相邻的两个核小体之间，由DNA连接，称为连接线，在连接线部位结合有一个组蛋白分子H1。现在普遍认为，在组蛋白分子H1存在时，每个核小体间紧密接触，形成直径为10nm的纤维状结构，此时，DNA的长度被压缩了约7倍。这就是染色体构型变化的一级结构。 ⑵ 二级结构 由核小体连接起来的纤维状结构经螺旋化形成中空的螺线管，这就是染色体构型变化的二级结构。螺线管的每一圈包括6个核小体，外径约为30nm。因此，DNA6倍。 ⑶ 三级结构 由螺线管进一步形成染色体的方式，现在有不同的看法。一些科学研究表明，从人胚胎的成纤维细胞中分离出来的染色体，被温和地破坏后，在光学显微镜下可见到有伸展的、直径约为400nm的细线结构。在电子显微镜下观察这些细线时，判明它就是由直径30nm的螺线管螺旋化形成的筒状结构，称为超螺线管。这是染色体构型变化的三级结构。此时，DNA的长度在二级结构的基础上被压缩了40倍。 ⑷ 四级结构 超螺线管再进一步螺旋折叠则形成染色体，这是