高中生物第六单元遗传的分子基础第18讲DNA的结构复制及基因的本质课件.ppt

1、第18讲DNA的结构、复制及基因的本质,考情分析备考导航,1.DNA分子的结构 (1)DNA双螺旋模型构建者: 和 。 (2)DNA的分子组成,考点一DNA分子的结构及基因的本质,知识梳理 自主学习 夯实基础,沃森,克里克,磷,脱氧核苷酸,(3)DNA的双螺旋结构内容 DNA由 条脱氧核苷酸链组成,这些链按 方式盘旋成双螺旋结构。 外侧: 和 交替连接构成基本骨架。 内侧:两碱基通过氢键连接成 。碱基互补配对遵循以下原则: (两个氢键)、GC(三个氢键)。,两,反向平行,脱氧核糖,磷酸,碱基对,【深挖教材】 (1)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么? 提示:初步水解产物是4种脱氧核

2、苷酸,彻底水解产物是磷酸,脱氧核糖和4种含氮碱基。,(2)DNA分子中存在几种化学键,这些化学键分别是如何形成和断开的?,提示:,(3)含G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较高,为什么? 提示:G、C碱基对中含三个氢键,断裂时所需能量多。 (4)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型? 提示:根据碱基的种类确定是DNA还是RNA,若含有碱基U则是RNA,若含有碱基T而不含有碱基U,则是DNA;根据碱基的比例确定是单链还是双链,若嘌呤数/嘧啶数=1,则一般是双链,若嘌呤数/嘧啶数1,则是单链。,2.DNA分子的特性 (1)多样性:不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,排列顺序多种多样。若某D

3、NA分子中有n个碱基对,则其碱基对排列顺序有 种。 (2)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的 ,代表了特定的遗传信息。 (3) 性:如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对构成方式不变等。 3.基因与染色体、DNA的关系 (1)基因与染色体的关系:基因在染色体上呈 性排列。 (2)染色体主要由DNA和蛋白质构成。一个DNA上有 个基因。构成基因的碱基数 (填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。 (3)基因的本质是有 的DNA片段。遗传信息蕴藏在 的排列顺序之中。,碱基对排列顺序,4n,稳定,线,许多,小于,遗传效应,4种碱基,【深挖教材】 对于HIV等R

4、NA病毒来说,基因指的是什么? 提示:有些病毒的遗传物质是RNA,其基因就是有遗传效应的RNA片段。,1.两种DNA结构模型解读,重点透析 剖析考点 拓展深化,(1)由图1可解读以下信息:,(2)图2是图1的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于部位。,酸的化学键,1.(2016河北冀州期末)如图为DNA分子结构示意图,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.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,DNA聚合酶用 于的形成 C.DNA片段中每个脱氧核糖都连着2个磷酸,每个 DNA片段中,游离的磷酸基因有2个 D.DNA分子

5、中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息,题组一,DNA分子结构及特点分析,D,题组例练 分类例练 提炼方法,解析:磷酸和脱氧核糖的交替排列构成了DNA分子的基本骨架;图中不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸,、和下一个磷酸才能构成胞嘧啶脱氧核苷酸;DNA聚合酶用于磷酸二酯键的形成,而不是氢键的形成;DNA片段中,两端各有一个脱氧核糖只连接1个磷酸;DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。,解析:DNA分子具有多样性,脱氧核苷酸排列顺序的种类数为4n,n代表碱基对的数目,如果一个DNA分子由2 000个脱氧核苷酸组成,则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有 41 000种;对于同种生物的不同个体,某一特定的

6、基因的脱氧核苷酸排列顺序一般是相同的;DNA中脱氧核苷酸的排列顺序具有特异性,因此大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内,而有些特殊序列则重复出现。,2.(2016四川乐山二模)DNA是主要的遗传物质,其脱氧核苷酸序列储存着大量的遗传信息。下列叙述正确的是( ) A.如果一个DNA分子由2 000个脱氧核苷酸组成,则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有21 000种 B.某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序,对于不同的生物个体也是各不相同的 C.大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内,而有些特殊序列则重复出现 D.控制性状的基因与生物的性状,除了一一对应的关系外,还要受环境因素的影响,

7、C,题组二,碱基互补配对原则的应用,D,4.(2014山东卷,5)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是( ),解析:DNA分子中(A+C)/(T+G)应始终等于1;一条单链中(A+C)/(T+G)与其互补链中(A+C)/(T+G)互为倒数,一条单链中(A+C)/(T+G)=0.5时,互补链中(A+C)/(T+G)=2;一条单链中(A+T)/(G+C)与其互补链中(A+T)/(G+C)及DNA分子中(A+T)/(G+C)都相等。,C,题组三,染色体、DNA、基因与脱氧核苷

8、酸关系的判断,5.(2016山西临汾期末)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是( ) A.小分子脱氧核苷酸蕴含着遗传信息 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:基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有多个基因;遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序;脱氧核苷酸的排列顺序决定了基因的特异性;基因在染色体上,并且在染色体上呈线性排列,DNA主要存在染色体上,除此之外线粒体和叶绿

9、体中也存在少量DNA,因此染色体是DNA的主要载体;染色体未复制时每条染色体含1个DNA分子,染色体复制后,每条染色体含2个DNA分子。,A,6.图示为科学家对果蝇一条染色体上的基因测定结果,下列有关说法正确的是( ) A.控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因 B.基因在该染色体上的排列具有一定的空间结构 C.该染色体上的基因都不能自由组合 D.一条染色体上只能有一个黄身基因,解析:朱红眼与深红眼基因是同一条染色体上且不是控制相对性状的基因,不是等位基因;基因在染色体上呈线性排列;非同源染色体上的基因才能自由组合;一条染色体上一般有一个黄身基因,复制后一条染色体上有两个染色单体,含有两个黄身基因

10、。,C,考点二DNA分子的复制过程、特点及相关计算,1.概念、时间和场所,知识梳理 自主学习 夯实基础,亲代DNA,有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期,细胞核,线粒体和叶绿体,2.复制过程图解,(1)图中解旋时需要的酶是解旋酶,它与DNA聚合酶的作用的不同有 、 、 。,解旋,酶使氢键打开,DNA双链解螺旋形成两条单链;DNA聚合酶催化脱氧核苷,酸间形成磷酸二酯键,从而形成新的子链,脱氧核苷酸,DNA聚合酶,(2)结合图示从复制的过程看,DNA分子复制有 的特点;从复制的结果看,DNA分子复制有 的特点。 (3)DNA分子能准确复制的原因是 、 。 (4)DNA分子复制的结果是形成两个 的DN

11、A分子;意义是 、 。,边解旋边复制,半保留复制,DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提,供精确的模板;碱基互补配对原则,保证了复制能准确进行,完全相同,DNA分,子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性,【深挖教材】 (1)所有的细胞都存在核DNA分子复制吗?复制后的两个子DNA将在细胞分裂的何时分开? 提示:不一定。如哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器而不能进行核DNA分子复制;不分裂的细胞不存在DNA分子复制。复制后的两个子DNA分子将在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时,随两单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。,(2)不同生物中DNA分子复制的

12、场所都相同吗? 提示:不都相同。真核生物中,DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体;原核生物中,DNA分子复制的场所有拟核、细胞质。,1.DNA复制的相关问题整合,重点透析 剖析考点 拓展深化,【深化拓展】 DNA分子的多起点、双向复制 一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。下图中,从3个复制起点进行双向复制,明显提高了DNA分子复制的速率;图中的复制环大小不一,因此它们的复制时间有先后,右侧最早,左侧最晚。,2.细胞有丝分裂与DNA复制的相互关系 此类问题可通过构建模型图解答,如下图:,3.DNA复制过程中的相关计算 DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其

13、结果分析如下:,(1)子代DNA分子数为2n个。 含有亲代链的DNA分子数为2个。 只含亲代链的DNA分子数为0个。 不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。 含子代链的DNA分子数有2n个。,(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。 亲代脱氧核苷酸链数为2条。 新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1-2)条。 (3)若模板DNA中含有m个碱基,其中A有a个,则: 连续复制n次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为(m/2-a)(2n-1)个。 第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为 (m/2-a)2n-1个。,【易错点拨】 准确把握DNA复制的相关计算问题 (1)复制次数:“DNA复制了n次”和“

14、第n次复制”的区别:前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。 (2)碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)复制模板:在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。 (4)关键词语:看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词。,1.(2016湖南岳阳一模)如图为真核细胞DNA复制过程模式图,下列分析错误的是( ) A.酶是DNA聚合酶,它能催化脱氧核苷酸链的形成 B.洋葱表皮细胞中无此过程的发生 C.酶是解旋酶,染色体解旋成染色质时需要酶 来断开碱基之间的氢键 D.由图可知引物能与模板进行碱基互补配对,其本质是核苷酸链,

15、题组一,DNA分子复制过程及特点分析,C,题组例练 分类例练 提炼方法,解析:酶是DNA聚合酶,它能将游离的脱氧核苷酸结合在一起形成子链DNA;能进行分裂的细胞,才有DNA的复制。洋葱表皮细胞不能进行分裂;酶为解旋酶,其作用于DNA的两条母链之间,使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开,形成两条链,而非使染色体解旋为染色质;引物是一段能与模板进行碱基互补配对的核苷酸链。,2.(2016江西师大附中联考)在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3HdT)的培养基中,3HdT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3HdT的培养基中培

16、养一段时间。收集、裂解细胞,提取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测( ) A.复制起始区在高放射性区域 B.DNA复制为半保留复制 C.DNA复制从起始点向两个方向延伸 D.DNA复制方向为ac,解析:复制起始区应在低放射性区域;中间为低放射性区域,两边为高放射性区域,说明DNA复制从起始点向两个方向延伸;而根据放射性自显影检测无法得出DNA复制为半保留复制;DNA复制方向为abc。,C,3.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14N培养基中连续复制4次,其结果可能是( ) A.含15N的链占1/8 B.含有14N的DN

17、A占100% C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个 D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23,题组二,DNA分子复制过程的有关计算,B,解析:在14N培养基中连续复制4次,得到24=16个DNA分子,32条链,其中含14N的DNA占100%,含15N的链有2条,占1/16;根据已知条件,每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有(1002-602)/2=40(个),复制过程中消耗A=40(24-1)=600(个);每个DNA分子中嘌呤和嘧啶互补配对,数量相等,两者之比是11。,4.下列关于DNA的相关计算中,正确的是( ) A.具有1 000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有

18、胞嘧啶400个 B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次后共需要2nm个胸腺嘧啶 C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制需要2n-1m个胸腺嘧啶 D.无论是双链DNA还是单链DNA,A+G所占的比例均是l/2,C,解析:双链DNA分子中,A=T,G=C,所以A=T=600,G=C=(1 0002-6002)/2 =400,但两条链上的胞嘧啶并不一定均等;复制n次后所形成的DNA分子数为2n,每个DNA片段中有m个胸腺嘧啶,则所需的胸腺嘧啶数目为(2n-1)m;第n次复制所形成的DNA为2n-2n-1,即(22n-1-2n-1)=2n-1,因此第n次复制需要胸腺嘧啶数为 2n-1m;双链

19、DNA中A=T,G=C,A+G所占的比例均是1/2,单链则无法确定。,5.(2016河北邢台月考)用32P标记某二倍体生物体(含20条染色体)的增殖细胞的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养一段时间后,取出细胞检查其染色体,发现某细胞染色体条数为40条,且均不含32P,则此细胞正在进行的分裂至少是第几次分裂?( ) A.第一次B.第二次C.第三次D.第四次,题组三,DNA复制与细胞分裂的关系,C,解析:细胞进行第一次有丝分裂时,染色体复制形成的2个DNA分子都有一条含32P的单链、一条不含有32P的单链,分裂形成的子细胞的染色体上的DNA都有一条含32P的单链、一条不含有3

20、2P的单链;细胞进行第二次分裂,染色体复制,一条染色体上的两个DNA分子,一个DNA分子含有32P、一个DNA分子不含有32P,分别位于2条染色单体上,进入有丝分裂后期,着丝点分裂,染色体暂时加倍,细胞中的40条染色体有20条含有32P、20条不含有32P,细胞分裂结束,子细胞中染色体上含有32P的数目是020,不含有32P的染色体数目是200,当细胞中不含有32P的染色体数目是20时,进行第三次有丝分裂后期不含有32P的染色体数目是40条。,6.将某精原细胞(2N=8)的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养,经过连续两次细胞分裂后,检测子细胞中的情况,下列推断正确的是( ) A

21、.若进行有丝分裂,则含15N染色体的子细胞比例为1/2 B.若进行减数分裂,则含15N染色体的子细胞比例为1 C.若进行有丝分裂,则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条 D.若进行减数分裂,则减中期含15N的染色单体有8条,B,解析:若进行有丝分裂,根据DNA分子的半保留复制,经过一次有丝分裂后所形成的2个子细胞中,每个DNA分子都是由一条含14N的单链和一条含15N的单链组成;再经过第二次有丝分裂,1个DNA分子复制形成的2个DNA分子中,其中之一的2条链均含14N,另一个由一条含14N的单链和一条含15N的单链组成,在有丝分裂中期,这两个DNA分子分别存在于同一条染色体的2条姐妹染色单体

22、上,因此第二次分裂中期含14N的染色单体有16条,其中有8条染色单体既含14N又含有15N;在有丝分裂末期,这16个子染色体随机地进入两个子细胞中,所以形成的子细胞中含15N染色体的子细胞比例为1/2或1;若进行减数分裂,在减数第一次分裂前的间期,染色体完成复制后,每个DNA分子复制所形成的两个DNA分子都是由一条含14N的单链和一条含15N的单链组成,这两个DNA分子分别存在于同一条染色体的2条姐妹染色单体上,在减中期的细胞中含15N的染色单体有16条,减数分裂形成的子细胞中都含有15N。,方法突破,减数分裂中子染色体标记情况判断 (1)过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如

23、下图:,(2)规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。,7.(2016宁夏石嘴山模拟)如下所示是研究DNA复制方式的实验: 菌种:大肠杆菌 培养条件与方法: (1)在含15N的培养基培养若干代,使DNA均被15N标记(甲图) (2)转到14N的培养基培养,每30分钟繁殖一代。 (3)取出每代DNA样本,并离心。 下列根据这些实验结果进行的推论,正确的是( ) 丙是转入14N培养基中复制一代的结果 乙是转入14N培养基中复制二代的结果 出现丁的结果至少需要60分钟 戊图表示复制三代后不再具有15N标记DNA A. B. C. D.,题组四,DNA分子复

24、制方式的实验探究,B,解析:根据DNA半保留复制特点,转入14N培养基中复制一代后所得DNA分子都是一条链含有15N,另一条链含有14N,离心后都分布在中带上,即丙图所示结果,正确;转入14N培养基中复制二代后所得DNA分子中,有一半DNA分子只含14N,另一半DNA分子是一条链含有15N,一条链含有14N,离心后分布在中带和轻带上,即丁图所示结果,错误;由可知,出现丁的结果至少要复制两次,而细菌每30分钟复制一次,因此至少需要60分钟,正确;根据DNA半保留复制特点,无论复制多少代,子代中始终有15N标记的DNA,错误。,8.在研究DNA复制机制的过程中,为检验“DNA半保留复制”假说是否成立,研究者用蚕豆根尖进行实验,主要步骤如下:,请回答问题:,(1)步骤目的是标记细胞中的分子。依据“DNA半保留复制”假说推测,DNA分子复制的产物应符合图甲中的(选填字母)。,解析:分析图甲:a表示半保留复制;b表示全保留复制;c表示混合复制。分析图乙:A染色体的两条姐妹染色单体均含有放射性;B染色体的两条姐妹染色单体中只有