高中生物 4.2DNA的结构和DNA的复制课件 苏教版必修2.ppt
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第二节 DNA的结构和DNA的复制,课程标准 1概述DNA分子结构的主要特点。 2概述DNA分子的复制过程。 课标解读 1理解和表述A、T、G、C四种碱基的匹配关系与DNA 分子的双螺旋结构特点。 2理解DNA复制的原理。 3概述DNA复制的基本过程。 4理解和简述DNA复制与遗传信息稳定传递的关系。,(1)20世纪30年代就证明DNA是不对称的。 (2)第二次世界大战后用电镜测出DNA分子的直径为2 nm。 (3)1951年查戈夫定量分析DNA分子的碱基组成及比例。发 现_。 (4)1952年富兰克林用X射线衍射技术拍摄DNA结构的照片,确认DNA为_结构,并且是由_构成。 (5)1953年沃森和克里克提出DNA分子的_模型。,DNA的结构,1DNA结构的发现,AT、GC,螺旋,不止一条链,双螺旋结构,(1)基本组成单位_ 每单位化学组成由一分子_、一分子_和一分子_构成。 (2)碱基种类共有_种:分别是_ (A)、 _ (G)、 _ (C)和_(T)。 (1)结构特点:由两条脱氧核苷酸链按_盘旋而成的_结构。 外侧由_和_交替连接形成基本骨架。 内侧由两条链上的碱基通过_形成碱基对,即_ _(氢键有2个), _ (氢键有3个)。,2DNA的结构,3DNA的空间结构,脱氧核苷酸,脱氧核糖,磷酸,碱基,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,反向平行方式,双螺旋,脱氧核糖,磷酸,A与T,G与C配对,4,氢键,配对,(2)DNA的多样性和特异性 多样性:_排列顺序千变万化。 特异性:每个DNA分子特定的_,构成了DNA分子的特异性。 遗传信息:DNA分子的_代表了遗传信息。,碱基对,碱基对排列顺序,碱基对的排列顺序,由n个脱氧核苷酸对构成的DNA分子,可存在多少种脱氧核苷酸序列?基因均位于染色体上吗? 提示 由n个脱氧核苷酸对构成的DNA分子,可存在4n种排列次序。基因是有遗传效应的DNA片段,它不仅位于染色体上,线粒体、叶绿体DNA分子上也存在大量基因。,思维激活1,DNA分子的结构及特点 (1)DNA的分子组成,(2)DNA的结构,(3)DNA分子的结构特性 稳定性:DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变;两条链间碱基互补配对的方式不变,DNA分子具稳定的双螺旋结构。 多样性:DNA分子中碱基对排列顺序多种多样,由n对脱氧核苷酸可构成4n种排列次序。 特异性:每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序。,(4)染色体、DNA、基因关系图解,特别提醒 (1)DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆 五种元素:C、H、O、N、P; 四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸; 三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基; 二条长链:两条反向平行的脱氧核苷酸链; 一种螺旋:规则的双螺旋结构。 (2)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分,即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。,下列有关DNA分子结构图示中,正确的是 ( )。,【巩固1】,解析 本题以图示的形式,考查DNA分子的结构,明确DNA分子中的碱基配对、成键位置、DNA链的方向是正确解题的金钥匙。由图可知:B图因外侧链不反向平行而错误;C图因由磷酸连接成外侧链和内部碱基配对错误而出错;D图因相邻核苷酸之间的成键位置错误而出错;正确的是一分子核苷酸的磷酸基与相邻核苷酸的3号碳原子之间成键。 答案 A,(1)概念 以_为模板合成_的过程。 (2)时期 细胞_和_。 (3)场所 _(主要)。,DNA的复制,1DNA复制的概念、时期、场所及条件,亲代DNA分子,有丝分裂间期,减数分裂的间期,细胞核,子代DNA分子,(4)DNA复制的条件 模板:DNA分子的_。 原料:游离的_。 能量: _。 酶: _等。 (1)过程 解旋:在_等的作用下,把_的双链解开。 合成子链:以解开的_为模板,按照_ _各自合成与母链互补的一条子链。,2DNA复制的过程及特点,两条链,4种脱氧核苷酸,ATP,DNA解旋酶、DNA聚合酶,解旋酶,两条螺旋,母链,碱基互补配对,原则,新的DNA分子的形成:每条子链与其对应的母链盘绕成_,形成两个新的DNA分子。 (2)特点 _。 _:新形成的DNA分子中,保留了原来DNA 分子中的_。 (1)原因 DNA分子独特的_为复制提供了精确的模板。 通过_,保证了复制能够精确地进行。 (2)意义 使遗传信息从_,确保了遗传信息的_。,3DNA准确复制的原因及意义,双螺旋结构,边解旋边复制,半保留复制,一条链,双螺旋结构,碱基互补配对原则,亲代传给子代,连续性,在有丝分裂和减数分裂过程中,复制产生的两个子DNA分子存在位置如何?它们何时分开? 提示 复制产生的两个子DNA分子位于两姐妹染色单体上,它们将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时,彼此分开。,思维激活2,DNA分子的复制及相关计算 (1)DNA分子复制,(2)关于DNA复制的相关计算归纳如下: DNA分子复制前后某种碱基数量的计算: 若某DNA分子含某碱基x个,则该DNA分子进行n次复制,需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数x(2n1)个;第n次复制时需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数x2n1个。,一个DNA分子连续复制n次后,DNA分子总数为2n,其中有2个DNA分别含亲代DNA一条链。,温馨提示 (1)在进行具体计算时应特别关注复制次数为“n次”还是“第n次”,是“DNA分子数”还是“DNA分子单链数”。 (2)可用放射性同位素标记“T”追踪DNA复制“T”的消耗时段即DNA复制时段(只有分裂状态的细胞才进行DNA复制)。,下图为真核细胞DNA复制过程模式图,请根据图示过程,回答问题。,【巩固2】,(1)由图示得知,1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子,其方式是_。 (2)DNA解旋酶能使双链DNA解开,但需要细胞提供_。除了图中所示酶外,丙DNA分子的合成还需要_酶。,(3)细胞中DNA复制的场所_;在复制完成后,乙、丙分开的时期为_。 (4)若上述DNA分子含m对碱基,其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中,错误的是 ( )。 A在第一次复制时,需要(mA)个 B在第二次复制时,需要2(mA)个 C在第n次复制时,需要2n1(mA)个 D在n次复制过程中,总共需要2n(mA)个,答案 (1)半保留复制 (2)能量(ATP) DNA连接 (3)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期 (4)D,下图为DNA分子某片段的结构示意图,对该图的正确描述是 ( )。,【例1】,A和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架 B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C当DNA复制时,的形成需要DNA连接酶 DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 思维导图:,深度剖析 和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架,A错误;由于每个DNA分子都是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成,故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团,中下方的磷酸基团与共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构,B错误;是氢键,当DNA复制时,遵循碱基互补配对原则,的形成不需要DNA连接酶,C错误。 答案 D,下图是DNA复制图解,请据图回答问题。,【例2】,(1)DNA复制的时期是_。 (2)DNA准确复制的结构基础是独特的_结构和_原则。,(3)在实验室内模拟DNA复制所需的一组条件是_。 DNA模板 解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶 ATP和四种脱氧核苷酸 RNA引物 适宜的温度和酸碱度 A B C D (4)一个被15N标记的DNA分子,放在没有标记的环境中培养,复制三次后,有标记的DNA分子占DNA分子总数的_,有标记的DNA单链占全部DNA单链的_。,(5)一个DNA分子复制完毕后,新形成的DNA分子的子链_。 A是DNA母链的片段 B和DNA母链之一完全相同 C和DNA母链相同,但T被U所取代 D和DNA母链稍有不同 (6)由(4)题可见,DNA分子复制又称为_复制。 思维导图:,深度剖析 DNA复制发生于有丝分裂间期或减数分裂间期,独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则保障了DNA复制能精确进行,DNA分子具“半保留”复制特点。,技巧点拨 一个DNA分子复制n次后,得到的DNA分子数量为2n,增加的DNA分子数为2n1,第n次复制增加的DNA分子数为2n2n12n1,如图所示:,某DNA分子共有a个碱基,其中含腺嘌呤m个,则该DNA分子复制4次,需要游离的胞嘧啶为 ( )。,【例3】,思维导图:,答案 C,1实验方法 同位素示踪技术。,DNA分子的复制方式实验探究,技法必备,2实验过程 (如下图),(1)大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中繁殖几代; (2)将含15N的大肠杆菌转到用14N标记的NH4Cl的普通培养液中培养; (3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA; (4)将提取的DNA进行离心,记录离心后试管中DNA的位置。,3实验结果,4实验结论 DNA的复制方式是半保留复制。,科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次):,能力展示,(1)实验一和实验二的作用是_。 (2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制_(是/不是)半保留复制。 (3)如果实验三的结果都为E,则可判断DNA分子的复制方式_(是/不是)半保留复制。 (4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制,某次实验的结果中,结果C比以往实验结果所呈现的带略宽,那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。 (5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制,与结果D相比,结果E密度带的数量和位置_,放射性强度不同的是_带。,解析 (1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA分子的离心结果,其作用是与后面的实验结果形成对照。(2)从实验三的结果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原来DNA分子(15N/15N)中的一条链,可见DNA分子复制具有半保留复制的特点。(3)结果E表明原来被15N标记的DNA分子的两条链没有分开。(4)“中带”为15N14N,“中带”略宽,说明新合成的DNA分子之间的相对分子质量有差别,是由新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N引起的。(5)假设原有DNA分子数目为n,结果D和结果E都有2n个DNA分子为15N/14N,结果D有2n个DNA分子为14N/14N,结果E有6n个DNA分子为14N/14N,所以与结果D相比,结果E密度带的数量和位置没有变化,放射性强度发生变化的是轻带。 答案 (1)对照作用 (2)是 (3)不是 (4)15N (5)没有变化 轻,如图为核苷酸链结构图,下列表述不正确的是(多选)( )。,1.,A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b B核苷酸链中与每个五碳糖直接相连的磷酸基有1个C各核苷酸之间是通过化学键连接起来的 D若该链为脱氧核苷酸链,从碱基组成上看,缺少的碱 基是T,解析 核苷酸是核酸的基本组成单位,每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成,核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。 答案 AB,已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的 ( )。 A34%和16% B34%和18% C16%和34% D32%和18% 解析 根据双链DNA分子的特点,双链中G与C之和或A与T之和占全部碱基总数的比例等于单链中与之相应的比例。因此,双链中,GC17%,AT33%,因其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T66%32%34%,C34%18%16%。 答案 A,2,下图是某大肠杆菌细胞内DNA分子复制的过程,图中表示不同的脱氧核苷酸链。下列叙述正确的是( )。,3,A该过程所需要的能量是由线粒体提供的 B该过程所需要的解旋酶是在核糖体上合成的 C若某位点上的碱基为A,则相应位点上的碱基为T D该过程主要发生于细胞核中 解析 大肠杆菌是原核生物,细胞内只有核糖体,没有线粒体等细胞器;链与链上的碱基互补配对,链与链上的碱基互补配对,所以链与链具有相同的碱基序列;大肠杆菌无细胞核,DNA复制主要发生于拟核处。 答案 B,如图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述错误的是 ( )。,4,A由图示得知,DNA分子复制的方式是半保留复制 B解旋酶能使双链DNA解开,但需要消耗ATP C从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 DDNA在复制过程中是先进行解旋,后半保留复制 解析 DNA分子的复制是边解旋边复制。 答案 D,5下图是DNA片段的结构图,据图回答下列问题。,(1)图甲是DNA片段的_结构,图乙是DNA片段的_结构。 (2)写出图中部分结构的名称:2_、5_。 (3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由_和_交替连接形成的。 (4)连接碱基对的键是_;碱基配对的方式:_与_配对,_与_配对。 (5)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是_的,从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成_的_结构。,解析 (1)从图中可以看出:甲表示的是DNA分子的平面结构,而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸单链片段,而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出:DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成了基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且有一定规律:A与T配对,G与C配对。(5)根据图甲可以判断:组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的;从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。 答案 (1)平面 立体(或空间) (2)一条脱氧核苷酸单链片段 腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖 磷酸 (4)氢键 A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) (5)相反 规则 双螺旋,课堂小结,C DNA分子的骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接,故A、B错;两条多核苷酸链反向平行,故D错。 C DNA分子复制2次,共形成4个DNA分子,8条链,其中6条链含14N,两条链含15N,故比值31。 D DNA分子一条链上ACTG1234,则另一条链上TGAC1234,则整个DNA分子中,ACTG(13)(24)(31)(42)2323。 B DNA分子复制,可把遗传信息从亲代传递给子代。,教材问题解答,评价指南,1,2,3,4,A DNA分子的两条链是按反向平行盘旋成双螺旋结构的。 C DNA分子双链中A与T碱基数量相等,各占20%,则C与G各占30%,含1 000个碱基对的DNA分子,连续复制2次共形成4个DNA分子,共8条链,其中6条链是新合成的,相当于新合成3个DNA分子,故需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为1 000230%3即1 800个。 提示 两人成功的秘密在于他们具有敏锐的洞察力,非凡的科学想象力和严密的逻辑思维能力,选择了正确的研究路线,广泛借鉴他人的研究成果并加以综合性的科学思考。,5,6,7,- 配套讲稿:
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