《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》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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（55頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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。 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。 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是不對稱的。 (2)第二次世界大戰(zhàn)后用電鏡測出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),1．DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),A＝T、G＝C,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：由兩條脫氧核苷酸鏈按_____________盤旋而成的_______結(jié)構(gòu)。 ①外側(cè)由_________和_____交替連接形成基本骨架。 ②內(nèi)側(cè)由兩條鏈上的堿基通過_____形成堿基對，即_____ _____(氫鍵有2個)， __________ (氫鍵有3個)。,2．DNA的結(jié)構(gòu),3．DNA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,4,氫鍵,配對,(2)DNA的多樣性和特異性 ①多樣性：_______排列順序千變?nèi)f化。 ②特異性：每個DNA分子特定的_______________，構(gòu)成了DNA分子的特異性。 ③遺傳信息：DNA分子的_________________代表了遺傳信息。,堿基對,堿基對排列順序,堿基對的排列順序,由n個脫氧核苷酸對構(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個脫氧核苷酸對構(gòu)成的DNA分子，可存在4n種排列次序。基因是有遺傳效應(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 (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 ①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)配對的方式不變，DNA分子具穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 ②多樣性：DNA分子中堿基對排列順序多種多樣，由n對脫氧核苷酸可構(gòu)成4n種排列次序。 ③特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基對排列順序。,(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、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)鏈不反向平行而錯誤；C圖因由磷酸連接成外側(cè)鏈和內(nèi)部堿基配對錯誤而出錯；D圖因相鄰核苷酸之間的成鍵位置錯誤而出錯；正確的是一分子核苷酸的磷酸基與相鄰核苷酸的3號碳原子之間成鍵。 答案 A,(1)概念 以_____________為模板合成_____________的過程。 (2)時期 細(xì)胞_____________和_______________。 (3)場所 _______(主要)。,DNA的復(fù)制,1．DNA復(fù)制的概念、時期、場所及條件,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 ①模板：DNA分子的_______。 ②原料：游離的______________。 ③能量： _____。 ④酶： ________________________等。 (1)過程 ①解旋：在_______等的作用下，把_________的雙鏈解開。 ②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。,2．DNA復(fù)制的過程及特點,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,原則,③新的DNA分子的形成：每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤繞成___________，形成兩個新的DNA分子。 (2)特點 ① _____________。 ② ___________：新形成的DNA分子中，保留了原來DNA 分子中的_______。 (1)原因 ①DNA分子獨特的___________為復(fù)制提供了精確的模板。 ②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_______。,3．DNA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)生的兩個子DNA分子存在位置如何？它們何時分開？ 提示 復(fù)制產(chǎn)生的兩個子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，彼此分開。,[思維激活2],DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計算 (1)DNA分子復(fù)制,(2)關(guān)于DNA復(fù)制的相關(guān)計算歸納如下： ①DNA分子復(fù)制前后某種堿基數(shù)量的計算： 若某DNA分子含某堿基x個，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·(2n－1)個；第n次復(fù)制時需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)＝x·2n－1個。,②一個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DNA分別含親代DNA一條鏈。,溫馨提示 (1)在進(jìn)行具體計算時應(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”的消耗時段即DNA復(fù)制時段(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，請根據(jù)圖示過程，回答問題。,【鞏固2】,(1)由圖示得知，1個DNA分子復(fù)制出乙、丙2個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)制的場所________；在復(fù)制完成后，乙、丙分開的時期為________。 (4)若上述DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有A個。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述中，錯誤的是 ( )。 A．在第一次復(fù)制時，需要(m－A)個 B．在第二次復(fù)制時，需要2(m－A)個 C．在第n次復(fù)制時，需要2n－1(m－A)個 D．在n次復(fù)制過程中，總共需要2n(m－A)個,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，對該圖的正確描述是 ( )。,【例1】,A．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架 B．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 C．當(dāng)DNA復(fù)制時，⑨的形成需要DNA連接酶 D．DNA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 ②和①相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架，A錯誤；由于每個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④中的①不是這個胞嘧啶脫氧核苷酸的磷酸基團(tuán)，④中②下方的磷酸基團(tuán)與②③共同構(gòu)成這個胞嘧啶脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)，B錯誤；⑨是氫鍵，當(dāng)DNA復(fù)制時，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，⑨的形成不需要DNA連接酶，C錯誤。 答案 D,下圖是DNA復(fù)制圖解，請據(jù)圖回答問題。,【例2】,(1)DNA復(fù)制的時期是____________________________。 (2)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是獨特的________結(jié)構(gòu)和________原則。,(3)在實驗室內(nèi)模擬DNA復(fù)制所需的一組條件是________。 ①DNA模板 ②解旋酶、DNA連接酶和DNA聚合酶 ③ATP和四種脫氧核苷酸 ④RNA引物 ⑤適宜的溫度和酸堿度 A．①②③ B．①②③④ C．①②③④⑤ D．①②③⑤ (4)一個被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，獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)及堿基互補(bǔ)配對原則保障了DNA復(fù)制能精確進(jìn)行，DNA分子具“半保留”復(fù)制特點。,技巧點撥 一個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2n－1，第n次復(fù)制增加的DNA分子數(shù)為2n－2n－1＝2n－1，如圖所示：,某DNA分子共有a個堿基，其中含腺嘌呤m個，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．實驗方法 同位素示蹤技術(shù)。,———DNA分子的復(fù)制方式實驗探究———,技法必備,2．實驗過程 (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．實驗結(jié)果,4．實驗結(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)制方式時進(jìn)行了如圖所示的實驗研究(已知培養(yǎng)用的細(xì)菌大約每20 min分裂一次)：,能力展示,(1)實驗一和實驗二的作用是________。 (2)從實驗三的結(jié)果C、D可以看出DNA分子復(fù)制________(是/不是)半保留復(fù)制。 (3)如果實驗三的結(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，某次實驗的結(jié)果中，結(jié)果C比以往實驗結(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)實驗一和實驗二分別表示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驗結(jié)果形成對照。(2)從實驗三的結(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。(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DNA分子為15N/14N，結(jié)果D有2n個DNA分子為14N/14N，結(jié)果E有6n個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)成一個完整核苷酸的是圖中的a和b B．核苷酸鏈中與每個五碳糖直接相連的磷酸基有1個C．各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③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 ( )。 A．34%和16% B．34%和18% C．16%和34% D．32%和18% 解析 根據(jù)雙鏈DNA分子的特點，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，G＝C＝17%，A＝T＝33%，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，T＝66%－32%＝34%，C＝34%－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①②③④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①某位點上的堿基為A，則④相應(yīng)位點上的堿基為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；①鏈與②鏈上的堿基互補(bǔ)配對，④鏈與②鏈上的堿基互補(bǔ)配對，所以①鏈與④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 D．DNA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分子中的兩條長鏈?zhǔn)怯蒧_______和________交替連接形成的。 (4)連接堿基對的鍵是__________；堿基配對的方式：_________與_________配對，_________與_______配對。 (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，且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。(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?；從圖乙可以看出組成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；兩條多核苷酸鏈反向平行，故D錯。] C [DNA分子復(fù)制2次，共形成4個DNA分子，8條鏈，其中6條鏈含14N，兩條鏈含15N，故比值3∶1。] D [DNA分子一條鏈上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上T∶G∶A∶C＝1∶2∶3∶4，則整個DNA分子中，A∶C∶T∶G＝(1＋3)∶(2＋4)∶(3＋1)∶(4＋2)＝2∶3∶2∶3。] 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,[評價指南],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個堿基對的DNA分子，連續(xù)復(fù)制2次共形成4個DNA分子，共8條鏈，其中6條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，相?dāng)于新合成3個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。] 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．,