高中生物 2.3.1.2、3DNA的分子结构 DNA的复制课件 中图版必修2 .ppt

第二 三节dna的分子结构 dna的复制 一 dna分子的结构 1 基本单位 磷酸 脱氧核糖 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 2 平面结构基本骨架 交替连接而成的反向平行长链a t和t ag c和c g3 空间结构 规则的 结构 碱基对 遵循 原则 碱基互补配对 磷酸 脱氧核糖 双螺旋 4 dna分子的特性稳定性 主要取决于dna分子的右手 多样性 主要取决于 特异性 是由dna分子中 决定的 点拨 碱基a与t之间形成两个氢键 g与c之间形成三个氢键 含氢键越多 结构越稳定 即含g c和c g碱基对的比例越大 结构越稳定 双螺旋结构 碱基对排列顺序 特定的碱基对排列顺序 二 dna分子的复制 1 概念 以 为模板 合成子代dna的过程2 时间 模板 原料 细胞中 能量 酶 解旋酶 等4 过程 dna两条母链形成子链新dna分子 亲代dna 有丝分裂间期和减数分裂间期 3 条件 解旋后每一条母链 游离的4种脱氧核苷酸 atp dna聚合酶 酶 酶 解旋 dna聚合 5 方式 6 特点 7 意义 使遗传信息 保持了 点拨 半保留复制的特点 1 新合成的每个dna分子中都含有原来dna分子中的一条母链 和新合成的一条子链 2 所有子代dna分子所携带的信息完全相同 变异除外 3 复制的准确性并不意味着复制时绝对无差错 复制过程中生物的遗传物质也可能发生改变 产生变异 半保留复制 边解旋边复制 从亲代传给子代 遗传信息的连续性 思维判断 1 dna的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 分析 dna即脱氧核糖核酸 是由两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕而成的双螺旋结构 rna则是由核糖核苷酸组成的 2 dna双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 分析 脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧形成dna双螺旋结构的基本骨架 碱基排列在内侧 且遗传信息蕴藏在碱基排列顺序中 3 dna上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 即a u g c 分析 dna上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 dna中的碱基有4种 即a t g c 形成的碱基对为a t t a c g g c 其中a t间有2个氢键 g c间有三个氢键 4 构成基因的碱基总数与dna分子的碱基总数相等 分析 基因是具有遗传效应的dna片段 dna中还含有非基因片段 无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的 因此 dna分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数 5 经过dna复制得到的子代dna是由亲代dna链和复制的新链随机结合而成的 分析 dna复制的特点是半保留复制 即每一个子代dna是由新复制的每条新链与其对应的模板链盘绕成的 而不是亲代dna链和复制的新链随机结合而成的 dna的结构模式图解读 1 基本组成单位 脱氧核苷酸组成成分 每分子含有磷酸 脱氧核糖和含氮碱基各1个 1 磷酸 每个dna片段中 游离的磷酸基团有2个 2 碱基 共有4种 分别是a 腺嘌呤 t 胸腺嘧啶 g 鸟嘌呤 c 胞嘧啶 3 脱氧核糖 属于五碳糖 2 结构中的化学键 1 氢键 配对的碱基间形成碱基对 通过氢键相连 可用dna解旋酶断裂 也可用高温断裂 2 磷酸二酯键 连接磷酸和相邻脱氧核糖核苷酸的脱氧核糖的化学键 可用限制酶切断 可用dna连接酶或dna聚合酶连接 3 结构特点 1 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 2 多样性 dna分子中碱基对排列顺序多种多样 3 特异性 每种dna有别于其他dna的特定的碱基排列顺序 4 水解产物及氢键数目计算 1 dna水解产物 初步水解产物是脱氧核苷酸 彻底水解产物是磷酸 脱氧核糖和含氮碱基 2 氢键数目计算 若碱基对为n 则氢键数为2n 3n 若已知a有m个 则氢键数为3n m 高考警示钟 案例 在dna分子的一条单链中相邻的碱基a与t通过什么连接 正确答案 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 错误答案 氢键分析 受思维定势的影响 未注意 一条单链中相邻的碱基a与t 看到a与t的连接就认为是氢键 实际上dna分子两条单链上的碱基a与t通过氢键连接 一条单链中的相邻碱基a与t通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接 典例训练1 2012 威海模拟 如图为dna分子的结构示意图 对该图的正确描述是 a 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架b 构成胞嘧啶脱氧核苷酸c 当dna复制时 dna连接酶催化 的形成d dna分子中 依次代表a g c t 解题指南 1 考查实质 dna分子的组成及结构 2 解题关键 正确识别dna结构的平面图 明确dna结构中一个完整基本单位的组成部分 如图中 和下方的磷酸基团属于一个基本单位 解析 选d 结构图中 分别表示磷酸 脱氧核糖 胞嘧啶 磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了dna分子的基本骨架 图中 不是同一个脱氧核苷酸分子的成分 其中磷酸是上面一个脱氧核苷酸的组成成分 是氢键 在dna复制时 当dna聚合酶把脱氧核苷酸连接在一起后 碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成 根据碱基互补配对原则 dna分子中 依次代表a g c t 变式训练 20世纪90年代 cuenoud等发现dna也有酶催化活性 他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链dna e47 它可以催化两个底物dna片段之间的连接 下列有关叙述正确的是 a e 47中 嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数b 在e 47分子中 碱基数 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数c e 47作用的底物和dna聚合酶作用的底物是相同的d 在e 47分子中 每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含氮的碱基 解析 选b 根据题意 由于e47分子是单链的 嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数 a错误 无论是单链还是双链dna分子 其基本单位都是脱氧核苷酸 每个脱氧核苷酸分子由一个碱基 一个脱氧核糖和一分子磷酸组成 故b正确 e47作用的底物和dna连接酶作用的底物是相同的 c错 在单链dna分子中 除其中一端外 每个脱氧核糖上均连有两个磷酸和一个含氮的碱基 d错 变式备选 在dna分子双螺旋结构中 腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键 胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键 现有四种dna样品 根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌 生活在高温环境中 的是 a 含胸腺嘧啶32 的样品b 含腺嘌呤17 的样品c 含腺嘌呤30 的样品d 含胞嘧啶15 的样品 解析 选b 温度过高dna分子易受到破坏 dna分子的稳定性强弱与分子中氢键的多少有一定的关系 即在高温环境中的嗜热菌体内的dna较稳定 与其含较多的氢键有关 选项中只有b项dna分子中a t或t a碱基对较少 因而g c或c g碱基对较多 氢键总数也相对较多 dna分子及复制过程中的相关计算1 有关dna的碱基计算根据a t g c 图示如下 链 a g c t t c c m 链 t c g a a g g m则a t t a g c c g 简记为 配对的两碱基之和在单 双链中所占比例相等 2 3 设 n 则 且以 链为模板合成的rna中 简记为 dna两互补链中 不配对两碱基和的比值乘积为1 4 在一个双链dna分子中 某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值 即 5 dna分子中 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数 磷酸数 含氮碱基数 1 1 1 1 2 有关dna复制的计算dna的复制为半保留复制 一个dna分子复制n次 则有 1 子代dna分子数为 2n个 含有亲代链的dna分子数为 2个 不含有亲代链的dna分子数为 2n 2 个 2 子代脱氧核苷酸链数为 2n 1条 亲代脱氧核苷酸链为 2条 新合成的脱氧核苷酸链为 2n 1 2 条 3 消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代dna分子含有某种脱氧核苷酸m个 经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m 2n 1 个 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1 技巧点拨台 dna分子复制n次后的计算将含有15n的dna分子放在含有14n的培养基上培养 复制n次 则 1 含14n的dna有2n个 只含14n的dna有 2n 2 个 做题时应看准是 含 还是 只含 2 第n次复制时 dna分子数增加量为2n 1个 计算原料时应看准是n次复制 还是第n次复制 3 子代dna分子的链中 总链数为2n 2 2n 1条 模板链始终是2条 做题时 应看准是 dna分子数 还是 链数 典例训练2 2012 威海模拟 用15n标记含有100个碱基对的dna分子 其中有胞嘧啶60个 该dna分子在含14n的培养基中连续复制四次 其结果不可能是 a 含有15n的dna分子占1 8b 含有14n的dna分子占7 8c 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个d 产生了16个dna分子 解题指南 1 知识储备 1 dna复制过程中产生的含有亲代链和新链的子代dna的数量计算 2 dna复制过程中所需原料的计算 2 解题关键 1 明确dna复制过程中 无论复制多少次 产生的子代dna中总有2个dna含有亲代模板链 2 区分所求的数量是指dna数还是链数 解析 选b 由于dna的复制是半保留复制 经过四次复制形成16个dna分子 有2个dna分子中一条链含有15n 另一条链含有14n 其余14个dna分子两条链全部含有14n 该dna分子中含有胞嘧啶60个 由此计算出含有鸟嘌呤60个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个 复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40 24 1 600个 变式训练 已知某dna分子含有1000个碱基对 其中一条链上a g t c 1 2 3 4 该dna分子连续复制2次 共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是 a 600个b 900个c 1200个d 1800个 解析 选d 根据题意 可计算出此dna分子含有g 600个 复制2次 形成4个dna分子 共有g 2400个 减去原dna分子中600个 剩余1800个 即为所求 题干信息的转化和利用 探究外界因素对dna复制的影响 案例 2011 浙江高考 为了探究某物质 x 的作用 研究者提出了以下实验思路 1 实验分组 甲组 培养液 y细胞 3h tdr 3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 生理盐水乙组 培养液 y细胞 3h tdr x 用生理盐水配制 每组设置若干个重复样品 2 分别测定两组的crd 细胞内的放射性强度 求每组的平均值 3 将各样品在适宜条件下培养合适时间后 测定其crd 求每组平均值并进行统计分析 提示与说明 答题时用x crd 3h tdr表示相关名词 y细胞是能增殖的高等动物体细胞 请回答 1 实验目的 2 预测实验结果及结论 3 实验中采用3h tdr的原因 命题人透析 1 题干信息的迁移和突破 根据提示 3h tdr是3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 推知3h tdr是合成dna的原料 根据提示 y细胞是能增殖的高等动物体细胞 推知该实验中y细胞进行细胞增殖 dna合成 crd的大小代表了细胞增殖 dna合成 的速率 2 实验目的的确定 比较两组实验可知 自变量是加不加x 因变量是y细胞增殖 dna合成 的速率 而探究的问题描述一般是 探究随自变量的变化 因变量如何变化 或 探究自变量对因变量的影响 所以 该实验的目的就是探究x对y细胞增殖 dna合成 的影响 3 预测实验结果及结论时的关键点 明确实验的观察现象 该实验观察到的实验现象是crd值 预测实验可能出现的几种情况 乙组crd 甲组 乙组 甲组或乙组 甲组 得出结论 x对y细胞的增殖有促进作用 无影响或有抑制作用 标准答案 1 探究x对y细胞增殖 dna合成 的影响 2 如果乙组crd明显高于甲组 说明x对y细胞增殖 dna合成 有促进作用 如果乙组crd与甲组基本相同 说明x对y细胞增殖 dna合成 无影响 如果乙组crd明显低于甲组 说明x对y细胞增殖 dna合成 有抑制作用 3 3h tdr是合成dna的原料之一 可根据crd的变化来判断细胞增殖 dna合成 的情况 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现自变量 x 与因变量 细胞增殖 dna合成 2 必须体现 甲组和乙组的比较 及 促进 抑制 无影响 3 必须体现 合成dna的原料 失分案例 1 答为 探究x的作用 错误原因是没有写明因变量 2 答案不全 只答出预测的实验结果而没有写出结论 或只写了结论而无结果预测 1 某dna分子片段中 胞嘧啶有240个 占全部碱基的30 则该片段中腺嘌呤有 a 240个b 160个c 800个d 48个 解析 选b 在dna分子中 由于遵循碱基互补配对原则 即a t g c 故当胞嘧啶有240个 占全部碱基的30 时 此片段的碱基数为240 30 800个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20 通过计算可求得其分别含有160个 2 2012 济宁模拟 某dna分子含胸腺嘧啶200个 胞嘧啶450个 该dna分子复制n次后 消耗了周围环境中1400个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 则该dna分子复制了几次 a 2次b 3次c 4次d 5次 解析 选b 因为胸腺嘧啶的数量等于腺嘌呤的数量 故腺嘌呤的数量为200个 据公式 1400 200 200 2n可知 n 3 3 如图表示dna分子复制的片段 图中a b c d表示各条脱氧核苷酸链 一般地说 下列各项中正确的是 a a和c的碱基序列互补 b和c的碱基序列相同b a链中 a c g t 的比值与d链中同项比值相同c a链中 a t g c 的比值与b链中同项比值相同d a链中 g t a c 的比值与c链中同项比值不同 解析 选c dna复制的特点是半保留复制 b链是以a链为模板合成的 a链和b链盘旋成一个子代dna分子 a链中等于b链中 4 如图表示生物体内核酸的基本单位 核苷酸的模式图 下列说法正确的是 a dna与rna在核苷酸上的不同点在 方面b 如果要构成三磷酸腺苷 必须在 位置上加上两个磷酸基团c 人体内的 有5种 有2种d 在细胞核内共有4种 解析 选c dna与rna在核苷酸上的不同点有两处 五碳糖不同和 含氮碱基不同 要构成三磷酸腺苷必须在 位置上加上两个磷酸基团 在细胞核内共有5种 5 用15n标记细菌的dna分子 再将它们放入含14n的培养基中连续繁殖四代 a b c为三种dna分子 a只含15n b同时含14n和15n c只含14n 则如图所示这三种dna分子的比例正确的是 解析 选d 假设亲代dna分子为n个 则繁殖四代后 dna分子总数为16n 其中 只含15n的dna分子为0个 同时含14n和15n的dna分子为2n个 只含14n的dna分子有14n个 则它们呈现的比例如d图所示 6 据图回答 1 该图表示的生理过程是 该过程主要发生在细胞的 部位 2 图中的1 2 3 4 5分别是 3 假如经过科学家的测定 a链上的一段 m 中的a t c g为2 1 1 3 能不能说明该科学家的测定是错误的 原因是 4 如果以a链的m为模板 复制出的b链碱基比例应该是 解析 本题考查dna的结构 dna的半保留复制以及碱基互补配对原则 dna是双螺旋结构 两条脱氧核苷酸链之间的碱基遵循碱基互补配对原则 即a与t c与g配对 所以dna分子中a t g c dna复制是半保留复制 即以dna的两条母链为模板 根据碱基互补配对原则进行碱基互补配对 所以形成的dna子链必定与dna中的一条母链完全相同 新形成的两个dna分子 与亲代dna分子完全相同 答案 1 dna复制细胞核 2 atcct 3 不能在单链中不一定a t g c 4 t a g c 2 1 1 3 实验方法同位素示踪法的应用 理论指导 1 同位素示踪法是利用放射性示踪剂 对研究对象进行标记的微量分析方法 2 方法应用 1 标记某元素 追踪其转移途径 如研究光合作用过程中原子的转移轨迹 2 标记化合物 标记特征元素 探究化合物的作用 如用32p和35s分别标记t2噬菌体中的dna和蛋白质 探究生物的遗传物质 标记特征化合物 探究详细的生理过程 如研究分泌蛋白的合成和分泌过程 3 实例分析 典例分析 dna