高中生物 第四章 遗传的分子基础 第16课时 DNA分子的结构和复制(Ⅱ)课件 苏教版必修2.ppt

遗传的分子基础 1 阅读教材p71 分析dna半保留复制的实验证据 2 结合教材图4 11 归纳dna分子的复制过程和特点 探讨dna复制的生物学意义 目标导读 dna分子的复制过程和特点 重难点击 一dna分子复制的实验证据 二dna分子复制的过程 当堂检测 dna分子的结构和复制 三有关dna分子复制的计算 沃森和克里克构建了dna分子结构 如图1 dna分子作为遗传物质必须能够自我复制传递给下一代 沃森和克里克又根据其特点 提出了遗传物质自我复制的假说 一dna分子复制的实验证据 1 对dna分子复制的推测 假说 dna分子复制时 dna分子的双螺旋将解开 互补的碱基之间的氢键断裂 解开的两条单链作为复制的模板 游离的脱氧核苷酸依据 原则 通过形成 结合到作为模板的单链上 由于新合成的每个dna分子中 都保留了原来dna分子中的一条链 因此 这种复制方式被称做 如图2 碱基互补配对 氢键 半保 留复制 科学家的假说是否正确呢 1957年 科学家以大肠杆菌为实验材料 运用技术 设计了一个巧妙的实验 证明dna是以半保留的方式进行复制的 同位素示踪 2 dna分子复制的实验证据 1 实验方法 法和离心技术 2 实验原理 如果dna的两条链中都用15n标记 那么这样的dna分子质量大 离心时应该在试管的部 两条链中都含有14n 那么这样的dna分子质量小 离心时应该在试管的部 两条链中一条含有15n 一条含有14n 那么这样的dna分子质量 离心时应该在试管的部 放射性同位素标记 底 上 居中 中 3 dna的复制方式科学家以细菌 约每20分钟分裂一次 产生子代 为实验材料 运用同位素标记技术 设计了以下实验 1 实验方法过程 由图示过程来看 实验的基本步骤为 用含标记的nh4cl培养细菌 将细菌转移到含的普通培养液中培养 在不同时刻收集细菌并提取dna分子 将提取的dna进行离心 记录离心后试管中 15n 14n dna的位置 2 实验结果预测如果dna的两条链中都含有15n 那么这样的dna分子质量 离心时应该在试管的部 两条链中都含有14n 那么这样的dna分子质量 离心时应该在试管的部 两条链中一条含有15n 一条含有14n 那么这样的dna分子质量 离心时应该在试管的部 大 底 小 上 居中 中 3 实验结果分析 亲代的结果说明 子一代试管中为杂合链带说明 子二代试管中既有杂合链带又有轻链带 说明这时 4 由以上结果可以判断 dna复制时总是保留一条链 新合成一条链 这样的复制方式叫做复制 dna分子还没有复制 dna复制了一次 dna分子复制了两次 母 子 半保留 归纳提炼 dna分子在复制时 以解旋形成的两条链 旧链 为模板 按照碱基互补配对原则吸收脱氧核苷酸与之配对 形成两条新链 子链 新链与旧链螺旋形成一个新的dna分子 所以称之为半保留复制 活学活用 1 以dna的一条链 a t c 为模板 推测经复制后的子链是 a t a g b u a g c t a c d t u c 问题导析 1 dna复制中碱基配对原则为配对 配对 2 dna分子中不含有碱基 这种碱基只在中含有 解析dna复制按照碱基互补配对原则进行 答案a a与t g与 c u rna 二dna分子复制的过程 通过以上实验 我们了解到dna分子复制具有半保留复制的特点 右图为dna分子复制的过程 结合该图 思考下列内容 1 时间 dna分子复制是在细胞的和 进行的 是随着的复制而完成的 2 在真核生物的细胞中 dna复制发生的场所有 主要场所是 3 条件 dna复制需要的模板是亲代dna的链 原料是 需要解旋酶和等 有丝分裂间期 减数第 一次分裂间期 染色体 细胞核 线粒体和叶绿体 细胞核 两条 四种脱氧核苷酸 dna聚合酶 1 解旋酶的作用是 实质是破坏了碱基对之间的键 2 dna聚合酶的作用是 将两条螺旋的双链解开形成单链 氢 将四种脱氧核苷酸按照一定的顺序 连接成和母链互补的子链 4 过程 1 解旋 复制开始时 dna分子首先利用细胞提供的能量 在酶作用下 把两条螺旋的双链解开 2 合成子链 以为模板 在dna聚合酶等酶的作用下 以周围环境中游离的四种为原料 按照原则 各自合成与母链互补的一条子链 解旋 两条解开的母链 脱氧核苷酸 碱基互补配对 3 形成子代dna 新合成的子链不断地延伸 同时 每条子链同与其对应的母链盘绕形成结构 各自形成一个新的dna分子 双螺旋 dna分子复制的特点 1 半保留复制 新合成的每个dna分子中 都保留了原来dna分子中的一条链 模板链 2 边解旋边复制 dna复制时并不是先将母链全部解开为单链后再合成子链的 而是边解旋边复制 小贴士 3 多起点同时进行复制 图中dna分子复制是从多个起点开始的 图中dna分子复制是边解旋边双向复制的 在复制速率相同的前提下 图中dna分子是从其最右边开始复制的 真核生物的这种复制方式提高了dna复制的效率 从图中箭头指向来看 子链的合成方向与母链的方向相反 且其右上段与左下段连续复制 而左上段与右下段的复制不连续 最终这些不连续的片段 需要在dna连接酶的作用下连接成完整子链 5 功能 传递 6 dna分子复制的意义 dna分子通过复制 将 从亲代传给了子代 从而保持了的连续性 7 dna分子能够准确复制的原因有 1 dna分子 为复制提供了精确的模板 2 原则保证了复制的准确进行 遗传信息 遗传信息 遗传信息 独特的双 螺旋结构 碱基互补配对 8 两条子链延伸的方向 其原因可能是dna分子中的两条链是的 因此子链的延伸方向也是的 9 从dna分子复制的过程和结果两个方面总结其特点分别为和 不同 反向平行 相反 边解旋边复制 半保留复制 归纳提炼 1 过程 2 巧记dna分子复制的 一 二 三 四 2 判断下列说法的正误 1 dna复制只发生在有丝分裂间期 2 dna的双螺旋全部解链后 开始dna复制 3 单个脱氧核苷酸在dna聚合酶的作用下连接成子链 并且2条子链形成子代dna分子 活学活用 4 dna的复制需要消耗能量 5 单个脱氧核苷酸借助dna聚合酶通过氢键彼此连接成dna链 问题导析 1 dna复制发生在期 不只是有丝分裂间期 2 dna复制为边解旋边复制 并且是起点复制 3 dna复制为一条与一条新合成的子链结合形成一个新的dna分子 细胞分裂间 多 母链 4 dna复制过程中和形成磷酸二酯键都需要消耗能量 5 脱氧核苷酸链是在酶的作用下通过形成磷酸二酯键而连接起来的 解旋 dna聚合 解析 1 减数第一次分裂间期也发生dna复制 2 dna边解旋边复制 3 dna半保留复制 4 dna复制是一个消耗能量的过程 5 单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接 不是氢键 答案 1 2 3 4 5 三有关dna分子复制的计算 如果用15n标记dna分子的两条链 让其在含有14n的环境中复制 结合dna分子半保留复制的特点 完成下面表格 1 全部在下部 1 0 0 2 1 0 2 全部在中部 0 1 0 4 1 2 1 2 4 8 1 2中部 1 2上部 1 4中部 3 4上部 0 0 1 2 1 2 8 1 4 3 4 1 4 3 4 16 1 8 7 8 根据上表归纳 若培养n代 结果是 1 dna分子数 1 子代dna分子总数 个 2 含15n的dna分子数 个 3 含14n的dna分子数 个 4 只含15n的dna分子数 个 5 只含14n的dna分子数 个 2n 2 2n 0 2n 2 2 脱氧核苷酸链数 1 子代dna分子中脱氧核苷酸链数 条 2 含15n的脱氧核苷酸链数 条 3 含14n的脱氧核苷酸链数 条 2n 1 2 2n 1 2 3 消耗的脱氧核苷酸数设亲代dna分子中含有某种脱氧核苷酸m个 则 1 经过n次复制 共需消耗游离的该脱氧核苷酸个 2 在第n次复制时 共需消耗游离的该脱氧核苷酸个 m 2n 1 m 2n 1 归纳提炼 1 子代dna分子中 含14n的有2n个 只含14n的有 2n 2 个 做题时应看准是 含 还是 只含 2 无论复制多少次 含15n的dna分子始终是2个 占总数比例为 3 子代dna分子中 dna总链数2n 2 2n 1条 含15n的链始终是2条 占总数比例为做题时 应看准是 dna分子数 还是 链数 3 某一个dna分子中 a为200个 复制数次后 消耗周围环境中含a的脱氧核苷酸3000个 该dna分子已经复制了几次 a 4次b 3次c 5次d 6次 活学活用 问题导析经过n次复制 共需消耗游离的该脱氧核苷酸个 解析利用dna复制规律得知 经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3000 2n 1 200 得n 4 答案a 200 2n 1 课堂小结 边解旋边复制 半保留复制 当堂检测 1 2 3 4 1 下列关于dna复制过程的顺序 正确的是 互补碱基对之间氢键断裂 互补碱基对之间氢键合成 dna分子在解旋酶的作用下解旋 以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋结构a b c d 1 2 3 4 解析dna复制的基本过程是 解旋 合成子链 双链螺旋化 在解旋时互补碱基对之间氢键断裂 在合成子链时重新形成新的氢键 答案d 1 2 3 4 2 下列能正确表示dna复制过程的是 1 2 3 4 解析dna复制时 遵循碱基互补配对原则 它们是a与t配对 g与c配对 依据这个原理可判断b正确 答案b 1 2 3 4 3 用15n标记细菌的dna分子 再将其放入含14n的培养基上连续繁殖4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 图中表示这三种dna分子的比例正确的是 1 2 3 4 解析15n标记细菌dna分子 放在含14n的培养基上复制4次形成16个dna分子 则 只含15n的dna分子 0个 同时含15n 14n的dna分子 2个 只含14n的dna分子 14个 答案d 1 2 3 4 4 含有32p或31p的磷酸 两者化学性质几乎相同 都可参与dna分子的组成 但32p比31p质量大 现将某哺乳动物的细胞放在含有31p磷酸的培养基中 连续培养数代后得到g0代细胞 然后将g0代细胞移至含有32p磷酸的培养基中培养 经过第1 2次细胞分裂后 分别得到g1 g2代细胞 1 2 3 4 再从g0 g1 g2代细胞中提取dna 经密度梯度离心后得到结果 如图 由于dna分子质量不同 因此在离心管内的分布不同 若 分别表示轻 中 重3种dna分子的位置 请据图回答下列问题 1 2 3 4 1 g0 g1 g23代dna离心后的试管分别是图中的 g0 g1 g2 2 g2代在 3条带中的dna数的比例是 3 图中 两条带中dna分子所含的同位素磷分别是 条带 条带 1 2 3 4 4 上述实验结果证明dna的复制方式是 dna的自我复制能使生物的保持相对稳定 解析首先应该看懂图解 知道轻 中 重3种dna划分的标准 由两条含31p的脱氧核苷酸链组成的是轻dna 由一条含31p的脱氧核苷酸链和另一条含32p的脱氧核苷酸组成的链形成的是中dna 由含32p的脱氧核苷酸链形成 1 2 3 4 的是重dna dna分子的复制是半保留复制 即复制后形成的子代dna中 每个dna分子都只含有一条子链 另一条则为母链 根据题意 g0代细胞中