高中生物 4.2DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制課件 蘇教版必修2.ppt

第二節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制,課程標(biāo)準(zhǔn) 1概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 2概述DNA分子的復(fù)制過程。 課標(biāo)解讀 1理解和表述A、T、G、C四種堿基的匹配關(guān)系與DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 2理解DNA復(fù)制的原理。 3概述DNA復(fù)制的基本過程。 4理解和簡(jiǎn)述DNA復(fù)制與遺傳信息穩(wěn)定傳遞的關(guān)系。,(1)20世紀(jì)30年代就證明DNA是不對(duì)稱的。 (2)第二次世界大戰(zhàn)后用電鏡測(cè)出DNA分子的直徑為2 nm。 (3)1951年查戈夫定量分析DNA分子的堿基組成及比例。發(fā) 現(xiàn)_。 (4)1952年富蘭克林用X射線衍射技術(shù)拍攝DNA結(jié)構(gòu)的照片，確認(rèn)DNA為_結(jié)構(gòu)，并且是由_構(gòu)成。 (5)1953年沃森和克里克提出DNA分子的_模型。,DNA的結(jié)構(gòu),1DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),AT、GC,螺旋,不止一條鏈,雙螺旋結(jié)構(gòu),(1)基本組成單位_ 每單位化學(xué)組成由一分子_、一分子_和一分子_構(gòu)成。 (2)堿基種類共有_種：分別是_ (A)、 _ (G)、 _ (C)和_(T)。 (1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由兩條脫氧核苷酸鏈按_盤旋而成的_結(jié)構(gòu)。 外側(cè)由_和_交替連接形成基本骨架。 內(nèi)側(cè)由兩條鏈上的堿基通過_形成堿基對(duì)，即_ _(氫鍵有2個(gè))， _ (氫鍵有3個(gè))。,2DNA的結(jié)構(gòu),3DNA的空間結(jié)構(gòu),脫氧核苷酸,脫氧核糖,磷酸,堿基,腺嘌呤,鳥嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,反向平行方式,雙螺旋,脫氧核糖,磷酸,A與T,G與C配對(duì),4,氫鍵,配對(duì),(2)DNA的多樣性和特異性 多樣性：_排列順序千變?nèi)f化。 特異性：每個(gè)DNA分子特定的_，構(gòu)成了DNA分子的特異性。 遺傳信息：DNA分子的_代表了遺傳信息。,堿基對(duì),堿基對(duì)排列順序,堿基對(duì)的排列順序,由n個(gè)脫氧核苷酸對(duì)構(gòu)成的DNA分子，可存在多少種脫氧核苷酸序列？基因均位于染色體上嗎？ 提示 由n個(gè)脫氧核苷酸對(duì)構(gòu)成的DNA分子，可存在4n種排列次序?；蚴怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段，它不僅位于染色體上，線粒體、葉綠體DNA分子上也存在大量基因。,思維激活1,DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) (1)DNA的分子組成,(2)DNA的結(jié)構(gòu),(3)DNA分子的結(jié)構(gòu)特性 穩(wěn)定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變，DNA分子具穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 多樣性：DNA分子中堿基對(duì)排列順序多種多樣，由n對(duì)脫氧核苷酸可構(gòu)成4n種排列次序。 特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基對(duì)排列順序。,(4)染色體、DNA、基因關(guān)系圖解,特別提醒 (1)DNA結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”記憶 五種元素：C、H、O、N、P； 四種堿基：A、G、C、T，相應(yīng)的有四種脫氧核苷酸； 三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基； 二條長(zhǎng)鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈； 一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (2)DNA分子徹底水解時(shí)得到的產(chǎn)物是脫氧核苷酸的基本組分，即脫氧核糖、磷酸、含氮堿基。,下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)圖示中，正確的是 ( )。,【鞏固1】,解析 本題以圖示的形式，考查DNA分子的結(jié)構(gòu)，明確DNA分子中的堿基配對(duì)、成鍵位置、DNA鏈的方向是正確解題的金鑰匙。由圖可知：B圖因外側(cè)鏈不反向平行而錯(cuò)誤；C圖因由磷酸連接成外側(cè)鏈和內(nèi)部堿基配對(duì)錯(cuò)誤而出錯(cuò)；D圖因相鄰核苷酸之間的成鍵位置錯(cuò)誤而出錯(cuò)；正確的是一分子核苷酸的磷酸基與相鄰核苷酸的3號(hào)碳原子之間成鍵。 答案 A,(1)概念 以_為模板合成_的過程。 (2)時(shí)期 細(xì)胞_和_。 (3)場(chǎng)所 _(主要)。,DNA的復(fù)制,1DNA復(fù)制的概念、時(shí)期、場(chǎng)所及條件,親代DNA分子,有絲分裂間期,減數(shù)分裂的間期,細(xì)胞核,子代DNA分子,(4)DNA復(fù)制的條件 模板：DNA分子的_。 原料：游離的_。 能量： _。 酶： _等。 (1)過程 解旋：在_等的作用下，把_的雙鏈解開。 合成子鏈：以解開的_為模板，按照_ _各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。,2DNA復(fù)制的過程及特點(diǎn),兩條鏈,4種脫氧核苷酸,ATP,DNA解旋酶、DNA聚合酶,解旋酶,兩條螺旋,母鏈,堿基互補(bǔ)配對(duì),原則,新的DNA分子的形成：每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成_，形成兩個(gè)新的DNA分子。 (2)特點(diǎn) _。 _：新形成的DNA分子中，保留了原來DNA 分子中的_。 (1)原因 DNA分子獨(dú)特的_為復(fù)制提供了精確的模板。 通過_，保證了復(fù)制能夠精確地進(jìn)行。 (2)意義 使遺傳信息從_，確保了遺傳信息的_。,3DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因及意義,雙螺旋結(jié)構(gòu),邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制,一條鏈,雙螺旋結(jié)構(gòu),堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,親代傳給子代,連續(xù)性,在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中，復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)子DNA分子存在位置如何？它們何時(shí)分開？ 提示 復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)子DNA分子位于兩姐妹染色單體上，它們將于有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分裂時(shí)，彼此分開。,思維激活2,DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算 (1)DNA分子復(fù)制,(2)關(guān)于DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算歸納如下： DNA分子復(fù)制前后某種堿基數(shù)量的計(jì)算： 若某DNA分子含某堿基x個(gè)，則該DNA分子進(jìn)行n次復(fù)制，需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)x·(2n1)個(gè)；第n次復(fù)制時(shí)需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)x·2n1個(gè)。,一個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制n次后，DNA分子總數(shù)為2n，其中有2個(gè)DNA分別含親代DNA一條鏈。,溫馨提示 (1)在進(jìn)行具體計(jì)算時(shí)應(yīng)特別關(guān)注復(fù)制次數(shù)為“n次”還是“第n次”，是“DNA分子數(shù)”還是“DNA分子單鏈數(shù)”。 (2)可用放射性同位素標(biāo)記“T”追蹤DNA復(fù)制“T”的消耗時(shí)段即DNA復(fù)制時(shí)段(只有分裂狀態(tài)的細(xì)胞才進(jìn)行DNA復(fù)制)。,下圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程模式圖，請(qǐng)根據(jù)圖示過程，回答問題。,【鞏固2】,(1)由圖示得知，1個(gè)DNA分子復(fù)制出乙、丙2個(gè)DNA分子，其方式是_。 (2)DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要細(xì)胞提供_。除了圖中所示酶外，丙DNA分子的合成還需要_酶。,(3)細(xì)胞中DNA復(fù)制的場(chǎng)所_；在復(fù)制完成后，乙、丙分開的時(shí)期為_。 (4)若上述DNA分子含m對(duì)堿基，其中腺嘌呤有A個(gè)。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制時(shí)所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述中，錯(cuò)誤的是 ( )。 A在第一次復(fù)制時(shí)，需要(mA)個(gè) B在第二次復(fù)制時(shí)，需要2(mA)個(gè) C在第n次復(fù)制時(shí)，需要2n1(mA)個(gè) D在n次復(fù)制過程中，總共需要2n(mA)個(gè),答案 (1)半保留復(fù)制 (2)能量(ATP) DNA連接 (3)細(xì)胞核、線粒體和葉綠體 有絲分裂后期、減數(shù)第二次分裂后期 (4)D,下圖為DNA分子某片段的結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì)該圖的正確描述是 ( )。,【例1】,A和相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架 B的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 C當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，的形成需要DNA連接酶 DDNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息 思維導(dǎo)圖：,深度剖析 和相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架，A錯(cuò)誤；由于每個(gè)DNA分子都是由兩條反向平行排列的脫氧核苷酸單鏈構(gòu)成，故中的不是這個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸的磷酸基團(tuán)，中下方的磷酸基團(tuán)與共同構(gòu)成這個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤；是氫鍵，當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，的形成不需要DNA連接酶，C錯(cuò)誤。 答案 D,下圖是DNA復(fù)制圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答問題。,【例2】,(1)DNA復(fù)制的時(shí)期是_。 (2)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是獨(dú)特的_結(jié)構(gòu)和_原則。,(3)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬DNA復(fù)制所需的一組條件是_。 DNA模板 解旋酶、DNA連接酶和DNA聚合酶 ATP和四種脫氧核苷酸 RNA引物 適宜的溫度和酸堿度 A B C D (4)一個(gè)被15N標(biāo)記的DNA分子，放在沒有標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng)，復(fù)制三次后，有標(biāo)記的DNA分子占DNA分子總數(shù)的_，有標(biāo)記的DNA單鏈占全部DNA單鏈的_。,(5)一個(gè)DNA分子復(fù)制完畢后，新形成的DNA分子的子鏈_。 A是DNA母鏈的片段 B和DNA母鏈之一完全相同 C和DNA母鏈相同，但T被U所取代 D和DNA母鏈稍有不同 (6)由(4)題可見，DNA分子復(fù)制又稱為_復(fù)制。 思維導(dǎo)圖：,深度剖析 DNA復(fù)制發(fā)生于有絲分裂間期或減數(shù)分裂間期，獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)及堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保障了DNA復(fù)制能精確進(jìn)行，DNA分子具“半保留”復(fù)制特點(diǎn)。,技巧點(diǎn)撥 一個(gè)DNA分子復(fù)制n次后，得到的DNA分子數(shù)量為2n，增加的DNA分子數(shù)為2n1，第n次復(fù)制增加的DNA分子數(shù)為2n2n12n1，如圖所示：,某DNA分子共有a個(gè)堿基，其中含腺嘌呤m個(gè)，則該DNA分子復(fù)制4次，需要游離的胞嘧啶為 ( )。,【例3】,思維導(dǎo)圖：,答案 C,1實(shí)驗(yàn)方法 同位素示蹤技術(shù)。,DNA分子的復(fù)制方式實(shí)驗(yàn)探究,技法必備,2實(shí)驗(yàn)過程 (如下圖),(1)大腸桿菌在含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)液中繁殖幾代； (2)將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)到用14N標(biāo)記的NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)； (3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA； (4)將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。,3實(shí)驗(yàn)結(jié)果,4實(shí)驗(yàn)結(jié)論 DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。,科學(xué)家在研究DNA分子復(fù)制方式時(shí)進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)研究(已知培養(yǎng)用的細(xì)菌大約每20 min分裂一次)：,能力展示,(1)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的作用是_。 (2)從實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果C、D可以看出DNA分子復(fù)制_(是/不是)半保留復(fù)制。 (3)如果實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果都為E，則可判斷DNA分子的復(fù)制方式_(是/不是)半保留復(fù)制。 (4)如果DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，結(jié)果C比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果所呈現(xiàn)的帶略寬，那么可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為_。 (5)如果DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，與結(jié)果D相比，結(jié)果E密度帶的數(shù)量和位置_，放射性強(qiáng)度不同的是_帶。,解析 (1)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二分別表示14N和15N標(biāo)記的DNA分子的離心結(jié)果，其作用是與后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成對(duì)照。(2)從實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原來DNA分子(15N/15N)中的一條鏈，可見DNA分子復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)。(3)結(jié)果E表明原來被15N標(biāo)記的DNA分子的兩條鏈沒有分開。(4)“中帶”為15N14N，“中帶”略寬，說明新合成的DNA分子之間的相對(duì)分子質(zhì)量有差別，是由新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為15N引起的。(5)假設(shè)原有DNA分子數(shù)目為n，結(jié)果D和結(jié)果E都有2n個(gè)DNA分子為15N/14N，結(jié)果D有2n個(gè)DNA分子為14N/14N，結(jié)果E有6n個(gè)DNA分子為14N/14N，所以與結(jié)果D相比，結(jié)果E密度帶的數(shù)量和位置沒有變化，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是輕帶。 答案 (1)對(duì)照作用 (2)是 (3)不是 (4)15N (5)沒有變化 輕,如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖，下列表述不正確的是(多選)( )。,1.,A能構(gòu)成一個(gè)完整核苷酸的是圖中的a和b B核苷酸鏈中與每個(gè)五碳糖直接相連的磷酸基有1個(gè)C各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵連接起來的 D若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿 基是T,解析 核苷酸是核酸的基本組成單位，每個(gè)核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮堿基組成，核苷酸分子通過磷酸二酯鍵連接組成核苷酸鏈。 答案 AB,已知某雙鏈DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%，其一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，則在它的互補(bǔ)鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的 ( )。 A34%和16% B34%和18% C16%和34% D32%和18% 解析 根據(jù)雙鏈DNA分子的特點(diǎn)，雙鏈中G與C之和或A與T之和占全部堿基總數(shù)的比例等于單鏈中與之相應(yīng)的比例。因此，雙鏈中，GC17%，AT33%，因其一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，則在它的互補(bǔ)鏈中，T66%32%34%，C34%18%16%。 答案 A,2,下圖是某大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制的過程，圖中表示不同的脫氧核苷酸鏈。下列敘述正確的是( )。,3,A該過程所需要的能量是由線粒體提供的 B該過程所需要的解旋酶是在核糖體上合成的 C若某位點(diǎn)上的堿基為A，則相應(yīng)位點(diǎn)上的堿基為T D該過程主要發(fā)生于細(xì)胞核中 解析 大腸桿菌是原核生物，細(xì)胞內(nèi)只有核糖體，沒有線粒體等細(xì)胞器；鏈與鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，鏈與鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，所以鏈與鏈具有相同的堿基序列；大腸桿菌無細(xì)胞核，DNA復(fù)制主要發(fā)生于擬核處。 答案 B,如圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程的模式圖，據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( )。,4,A由圖示得知，DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制 B解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要消耗ATP C從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向是相反的 DDNA在復(fù)制過程中是先進(jìn)行解旋，后半保留復(fù)制 解析 DNA分子的復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制。 答案 D,5下圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，據(jù)圖回答下列問題。,(1)圖甲是DNA片段的_結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的_結(jié)構(gòu)。 (2)寫出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：2_、5_。 (3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條長(zhǎng)鏈?zhǔn)怯蒧和_交替連接形成的。 (4)連接堿基對(duì)的鍵是_；堿基配對(duì)的方式：_與_配對(duì)，_與_配對(duì)。 (5)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是_的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成_的_結(jié)構(gòu)。,解析 (1)從圖中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，而乙表示的是DNA分子的立體(空間)結(jié)構(gòu)。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸單鏈片段，而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結(jié)構(gòu)可以看出：DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成了基本骨架。(4)DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，且有一定規(guī)律：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。(5)根據(jù)圖甲可以判斷：組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模粡膱D乙可以看出組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 答案 (1)平面 立體(或空間) (2)一條脫氧核苷酸單鏈片段 腺嘌呤脫氧核苷酸 (3)脫氧核糖 磷酸 (4)氫鍵 A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鳥嘌呤) C(胞嘧啶) (5)相反 規(guī)則 雙螺旋,課堂小結(jié),C DNA分子的骨架由磷酸和脫氧核糖交替連接，故A、B錯(cuò)；兩條多核苷酸鏈反向平行，故D錯(cuò)。 C DNA分子復(fù)制2次，共形成4個(gè)DNA分子，8條鏈，其中6條鏈含14N，兩條鏈含15N，故比值31。 D DNA分子一條鏈上ACTG1234，則另一條鏈上TGAC1234，則整個(gè)DNA分子中，ACTG(13)(24)(31)(42)2323。 B DNA分子復(fù)制，可把遺傳信息從親代傳遞給子代。,教材問題解答,評(píng)價(jià)指南,1,2,3,4,A DNA分子的兩條鏈?zhǔn)前捶聪蚱叫斜P旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)的。 C DNA分子雙鏈中A與T堿基數(shù)量相等，各占20%，則C與G各占30%，含1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，連續(xù)復(fù)制2次共形成4個(gè)DNA分子，共8條鏈，其中6條鏈?zhǔn)切潞铣傻模喈?dāng)于新合成3個(gè)DNA分子，故需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為1 000×2×30%×3即1 800個(gè)。 提示 兩人成功的秘密在于他們具有敏銳的洞察力，非凡的科學(xué)想象力和嚴(yán)密的邏輯思維能力，選擇了正確的研究路線，廣泛借鑒他人的研究成果并加以綜合性的科學(xué)思考。,5,6,7,