高中生物第3章基因的本质第3节DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段课件新人教版必修2.ppt

1、第 三 章,基因的本质,第3、4节DNA的复制与基因是有遗传效应的DNA片段,自 主 学 习,沃森和克里克,双螺旋,两条单链,脱氧核甘酸,碱基互补配对,氢键,2DNA分子复制的过程： (1)概念：以_为模板合成_的过程。 (2)时间：细胞有丝分裂的_和减数第一次分裂前的_。 (3)场所：主要是_。,亲代DNA,子代DNA,间期,间期,细胞核,(4)过程：,(5)结果：一个DNA分子形成了_个与亲代_的DNA分子。 (6)特点：_；_。 (7)意义：将_从亲代传给子代，从而保持了_的连续性。,两,完全相同,边解旋边复制,半保留复制,遗传信息,遗传信息,二、基因是有遗传效应的DNA片段 1基因与D

2、NA的关系：,2DNA片段中的遗传信息： (1)遗传信息：DNA分子中_的排列顺序。 (2)DNA分子的特性。 多样性：_的千变万化。 特异性：每一个DNA分子有_。 (3)DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的_。,4种碱基,碱基排列顺序,特定的碱基排列顺序,物质基础,1在复制形成的两个子代DNA分子中，两条子链的碱基排列顺序相同吗？ 提示：不相同。因为都和母链互补，两条母链是互补的，因此两条子链也互补。 2DNA分子上的非基因片段的碱基排列顺序有特异性吗？ 提示：有。现在常对这些片段进行DNA测序可以用于对犯罪嫌疑人的确定及追踪。,？思考,1DNA复制只发生在有丝分裂间期。()

3、 提示：还有减前的间期，但减间期不进行。 2DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制。() 提示：边解旋边复制。 3单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子。() 提示：在DNA聚合酶的作用下，而不是DNA酶；子代DNA是亲代1条模板链和子链形成的。,判断题,4构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。() 提示：前者远远小于后者。 5某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种。() 提示：100个50对，即应为450种 6不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同。(),新 知 解 读,1DNA分子的半保留复制 (

4、1)复制过程 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碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的DNA单链上。 (2)复制方式半保留复制 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此这种复制方式被称做半保留复制。,知识点1DNA分子复制的推测与证据,2半保留复制的证据 (1)实验方法：同位素示踪技术。 (2)实验假设：DNA以半保留的方式复制。 (3)实验预期：离心后应出现3条DNA带。 重带(密度最大，最靠近试管底部)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。 杂交带(密度居中，位

5、置也居中，也称中带)：一条链为15N标记，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。 轻带(密度最小，离试管底部最远)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。,(4)实验过程： 大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中繁殖几代； 将含15N的大肠杆菌转到14N标记的普通培养液中培养； 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA；,运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数。,知识贴士,(2016衡阳检测)细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养

6、，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图为可能的结果，下列叙述错误是() A子一代DNA应为B子二代DNA应为 C子三代DNA应为D亲代的DNA应为,典题 1,C,变式训练1 科学家用15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖两代，然后收集并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心。离心后试管中DNA的位置是() A全部位于下层B一半居中，一半位于上层 C全部居中D一半居中，一半位于下层 解析DNA为半保留复制，以含15N的NH4Cl培养大肠杆菌，大肠杆菌繁殖两代后，含有母链的大肠杆菌的DNA一条链含普通的N，另一条链含15N，经过密度梯度离心，位于试管的中层，而其他大肠杆菌

7、中的DNA都含有15N，位于试管的下层。,D,1DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2时期：有丝分裂间期，减数第一次分裂前的间期，随染色体的复制而完成。 3场所：细胞核。 说明：DNA复制的主要场所是细胞核，其他如真核细胞的线粒体、叶绿体及原核细胞的拟核区等也含DNA，也能进行DNA的复制。,知识点2DNA分子的复制,5条件 (1)模板：亲代DNA的两条链； (2)原料：四种脱氧核苷酸； (3)酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等； (4)能量：ATP。 6特点：边解旋边复制；半保留复制。,7结果：一个DNA分子变成两个完成相同的DNA分子。(1242n) 提示：DNA准确

8、复制的原因：(1)DNA分子具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；(2)进行严格的碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 8意义： 将遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性。,(1)运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。 (2)在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。,知识贴士,用15N标记细菌中的DNA，然后又用普通的14N来供给这种细菌，于是该细菌便用14N来合成DNA，假设细菌在含14N的营养基上连续分裂2次，产生了4个新个体，它们DNA中的14N链与15N链的比例是

9、() A31B21 C11D71 解析用15N标记的DNA分子在含14N的环境中复制2次合成的4个DNA分子中，有2个DNA分子各有一条脱氧核苷酸单链含15N，另一条单链为14N，另2个DNA分子两条链均为14N，故14N链：15N链为(222)231。,典题 2,A,变式训练2 用32P标记一个T2噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了200个后代，则后代中含32P的噬菌体最多占总数的() A2%B1% C0.5%D50% 解析一个噬菌体中只有一个DNA分子，当它侵染含31P的细菌后就以被32P标记的DNA为模板进行复制，不过利用的酶、原料、ATP等均是由细菌提供的。DN

10、A分子的复制方式为半保留复制，故在最终形成的200个噬菌体的DNA中，最多只有2个DNA分子含32P，即在200个噬菌体中含32P的噬菌体最多占1%。,B,知识点3基因与DNA的关系,遗传信息并不只存在于DNA分子中，以RNA作遗传物质的生物，遗传信息存在于RNA分子中。,知识贴士,典题 3,A,变式训练3 下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是() A在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基 B基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因 C一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的 D染色体

11、是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子 解析DNA分子的基本骨架是由磷酸与脱氧核糖相连接形成的，所以与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基和一个碱基。,A,1遗传信息 (1)概念：基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。 (2)分析：生物的遗传性状以遗传信息形式编排在DNA分子上，表现为特定的碱基排列顺序。由于基因是有遗传效应的DNA片段，因此基因中脱氧核苷酸的排列顺序可以代表遗传信息。由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基顺序)不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。,知识点4DNA片段中的遗传信息,2DNA分子的特性 (1)稳定性：指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定

12、性。稳定性产生的原因： DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成，从头至尾没有变化。 碱基配对方式始终不变，即A与T配对、G与C配对。 DNA分子碱基对间的氢键维持着两条链的偶联。,(2)多样性：构成DNA分子的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化(如一个由1 000个碱基对组成的DNA分子，它的碱基对可能的排列方式就有41 000种)，从而构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性。 (3)特异性：每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息，所以每个特定的D

13、NA分子中都贮存着特定的遗传信息，因此这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。,DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性；生物界多样性的根本原因是核酸的多样性。,知识贴士,下列关于遗传信息的说法，不确切的是() A基因的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 B遗传信息的传递是通过染色体上的基因传递的 C生物体内的遗传信息主要储存在DNA分子上 D遗传信息即生物表现出来的性状 解析生物的性状是指生物体表现出来的形态结构特点和生理特性，而遗传信息是指基因(代表遗传物质)中脱氧核苷酸的排列顺序，遗传信息和性状是两个层面的内容。,典题 4

14、,D,变式训练4 由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种数最多可达() A4120B1202 C440D260 解析DNA分子中特定的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息。在DNA分子内部碱基互补配对的方式虽然只有两种，但碱基对的排列顺序有多种。因为DNA分子的两条链是遵循碱基互补配对原则结合而成的，所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列。根据数学的排列知识，n个不同碱基对的排列有4n种，由于在一条单链上有40个碱基，其排列的种类就有440种之多。,C,指 点 迷 津,一、解答DNA分子复制中相关计算题的规律方法 DNA分子的复制方式为半保留复

15、制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，其结果分析如图所示。,1DNA分子数 (1)子代DNA分子总数：2n个。 (2)含15N的DNA分子数：2个。 (3)含14N的DNA分子数：2n个。 (4)只含15N的DNA分子数：0个。 (5)只含14N的DNA分子数：(2n-2)个。 2脱氧核苷酸链数 (1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n1条。 (2)含15N的脱氧核苷酸链数：2条。 (3)含14N的脱氧核苷酸链数：(2n1-2)条。,3DNA复制消耗游离的脱氧核苷酸数的计算 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

16、该种脱氧核苷酸为m(2n-1)个。 (2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸为m2n-1个。 特别提示：(1)运用DNA半保留复制特点分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养液中化学元素的转换。 (2)运用DNA半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。 (3)在计算消耗某种游离核苷酸数时要明确是“经过n次复制”还是“第n次复制”。,根据所学知识回答问题。 (1)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，则结

17、果不可能是() A含有15N的DNA分子占1/8 B含有14N的DNA分子占7/8 C复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D共产生16个DNA分子,典题 5,B,(2)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。 该片段完成n次复制需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。 该片段完成第n次复制需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。 A(2n-1)(N-m)B2n-1(N-m) C2n-1(N/2-m)D2n(N/2-m),A,B,解析(1)由于DNA的复制方式是半保留复制，经过4次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个

18、DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，则有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各40个，复制4次需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40(16-1)600个，A、C、D三项正确，B项错误。(2)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2N-2m)/2N-m。该片段完成n次复制，共产生2n个DNA分子，新增DNA分子(2n-1)个，故其完成n次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(2n-1)(N-m)个，选A项。该片段完成(n-1)次复制时共产生DNA分子2n-1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子数为2n-1个，故其完成第n次复制需要游离的胞嘧啶

19、脱氧核苷酸2n-1(N-m)个，选B项。,二、不能将细胞分裂和DNA复制有机结合 对细胞分裂和DNA复制相结合的知识的理解，可通过构建模式图解答。 如取1个含有1对同源染色体的细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是多少个？,提醒：涉及染色体复制中DNA复制问题时，要根据半保留复制的原则，绘制DNA双链示意图(如上图所示)，联系不同细胞分裂方式中的染色体行为进行分析。,蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体

20、的放射性标记分布情况是() A每条染色体的两条染色单体都被标记 B每条染色体中都只有一条染色单体被标记 C只有半数的染色体中一条染色单体被标记 D每条染色体的两条染色单体都不被标记,典题 6,B,分析下图，回答有关问题。,典题 7,(1)图中B是_，C是_，D是_，F是_，G是_。 (2)F的基本组成单位是图中的_，共有_种。F与H的关系是_。 (3)图中E和F的关系是_。决定F结构特异性的是图中_的排列顺序。 (4)通常情况下，1条H中含有_个F,1个F中含有_个E,1个E中含有_个D。,脱氧核糖,含氮碱基,脱氧核苷酸,DNA,蛋白质,D,4,H是F的主要载体,E是有遗传效应的F片段,D,1

21、,许多,成百上千,解析DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成；基因是有遗传效应的DNA片段；染色体是遗传物质DNA的主要载体；1条染色体上通常含有1个DNA分子，1个DNA分子上含有许多个基因，1个基因由成百上千个脱氧核苷酸构成。,核 心 素 养,科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探究实验，实验内容及结果见表。,确定区分半保留复制和全保留复制的关键 探究DNA复制方式,案 例,请分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被放射性同位素标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。

22、(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。,多,15NH4Cl,3,1,2,半保留复制,(3)分析讨论： 若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。 若将子代DNA双链分开后再离心，其结果是_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。 若在同等条件下将子代DNA继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，放射性强度发生变化的是_带。 若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中

23、带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为_。,B,半保留,不能,没有变化,轻,15N,方法警示 得分要点： (1)必须为“多”。 (2)第一个空必须为“3”，第二、三个空必须为“2和1”。 错因案例 (1)答为“2”。(错因：把得到15N的分子，而理解为出现含“15N”的分子) (2)答为“4”。(错因：认为复制次数越多，对区分半保留复制和全保留复制越好)或答为“4组和2组”。(错因：认为与它们的亲代和子代比较更为合适，而忘记了“中带”与“轻带”“重带”的区别是关键),技法提炼(1)如何确定实验组和对照组： 在所设的4组实验中，发现2组和3组、4组是存在亲子代关系的，它们在实

24、验中属于一类，而1组是单独存在的，所以它是对照组，而2组是实验组。所以本实验的难度在于1、2、3、4组之间不是平行关系，而存在着一定的递进关系。 (2)如何获得两条链全部被标记的DNA分子： 把含有DNA分子的大肠杆菌放在只含有15N的环境中进行培养。不管DNA分子进行的是半保留复制，还是全保留复制，子代中都会含有14N的DNA分子；若是半保留复制，后代中有2个含有14N，若是全保留复制，则后代中会有1个含有14N，所以复制次数越多含有14N的DNA分子所占比例就会越小，直至可以忽略。,(3)确定区分半保留复制和全保留复制的关键： 运用假说演绎的方法是确定两者区别的重要方法。将只含15N的DNA分子放在含有14N的培养基中培养，预测所得后代。若是半保留复制，则后代会出现一条链是15N另一条链为14N的DNA分子，在经过离心之后会出现中带；若是全保留复制，则后代中出