高三生物一轮复习课件：第二讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质.pptx

第二讲第二讲DNADNA分子的结构、复制及基因的本质分子的结构、复制及基因的本质第六单元 遗传的分子基础考纲要求考纲要求1.DNA分子结构的主要特点()。2.DNA分子的复制()。3.基因的概念()。DNA分子的结构及相关计算考点一作为遗传物质至少具备的条件：在细胞的生长和繁殖过程中能够精确的复制，使得前后代具有一定的连续性能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状具有储存大量遗传信息的能力结构比较稳定DNA分子的双螺旋结构模型构建历程双螺旋和三螺旋-碱基位于螺旋的外部否定双螺旋 磷酸-脱氧核糖骨架在外部，-碱基在内部的双链螺旋，且 相同碱基进行配对构建模型1构建模型2构建模型3DNA以4种脱氧核苷酸为单位组成长链威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱双螺旋-A与T配对，G与C配对，模型 与拍摄的X射线衍射照片相符否定补充：查哥夫提出DNA分子碱基数量关系：A=T,G=C5 5 DNA分子的双螺旋结构1、构建者：构建者：。沃森和克里克（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。1.DNA分子的结构分子的结构层次层次知识梳理C、H、O、N、PA、T、G、C脱氧核糖脱氧核苷酸脱氧核苷酸链DNA两条1.DNA分子的结构分子的结构层次层次知识梳理C、H、O、N、PA、T、G、C脱氧核糖脱氧核苷酸脱氧核苷酸链DNA一条或两条1.DNA分子的结构分子的结构层次层次知识梳理磷酸脱氧核糖碱基氢键ATGC反向平行利用数字利用数字“五、四、三、二、一五、四、三、二、一”巧记巧记A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C脱氧核糖与磷酸交替排列交替连接，排列在外侧，构成基本骨架碱基对的排列顺序是千变万化的。稳定性稳定性多样性多样性每个每个DNADNA分子各自的碱基排列顺序分子各自的碱基排列顺序是特定的是特定的特异性特异性3.DNA3.DNA分子的结构特性分子的结构特性设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可引申为：A+G=T+C,A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA双链DNADNA双链信息：双链信息：A=T G=CA=T G=CDNA1DNA1：A 1 T 1 G1 C1A 1 T 1 G1 C1DNA2DNA2：A 2 T 2 G2 C2A 2 T 2 G2 C2汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品A+GA+GT+CT+C=1 =1 A+GA+GA+T+G+CA+T+G+C=50%50%双链双链DNADNA分子中，分子中，两非两非互补碱基之和互补碱基之和恒等并占碱基总数的恒等并占碱基总数的50%50%。例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%23%=27%可引申为：A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNADNA双链信息：双链信息：A=T G=CA=T G=CDNA1DNA1：A 1 T 1 G1 C1A 1 T 1 G1 C1DNA2DNA2：A 2 T 2 G2 C2A 2 T 2 G2 C2汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品DNA双链在同一DNA中，单链和双链中互补碱基和之比相等例1、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。解：已知解：已知DNADNA：A+TA+TA+T+G+CA+T+G+C=54%54%DNA1DNA1：A A1 1+T+T1 1+G+G1 1+C+C1 1G G1 1=22%22%求：求：DNA2DNA2：A A2 2+T+T2 2+G+G2 2+C+C2 2G G2 2=？C C1 1=？G G2 21 1 G G1 1 （A A1 1+T+T1 1 ）C C1 1=例例2 2、已知在、已知在DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=m(A+G)/(T+C)=m 时时,求求:(1)(1)在另一互补链中这一比例是多少在另一互补链中这一比例是多少?解：已知解：已知DNA1DNA1：T T1 1+C+C1 1A A1 1+G+G1 1=m=m求：求：DNA2DNA2：T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2=？DNADNA：T+CT+CA+GA+G=？汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品(2)(2)这个比例关系在整个分子中又是多少这个比例关系在整个分子中又是多少?DNA 两条链非互补碱基和之比互为倒数规律规律方法方法三步解决三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算分子中有关碱基比例的计算第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。A6、一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44，其中一条链的碱基中，26是A，20是C，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比及双链DNA分子中碱基A所占的比例是 A.28和22、28%B.30和24、28%C.26和20、24%D.30和24、26%BD分析DNA分子结构图像教材热点拓展教材热点拓展提示提示 2个。(1)一个DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团？(2)图中能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？提示提示不能。(3)图中碱基之间是如何连接的？提提示示双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，而同一条链上核苷酸之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的。(4)解旋酶作用于哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于哪个部位？提示提示解旋酶作用于，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于。(5)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？提提示示初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(6)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型？提提示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。(7)若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上ATGC1234，则该DNA分子碱基排列方式共有4100种，对吗？提示提示错。1.判断下列有关DNA分子结构的叙述(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法()(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定()(3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同()(4)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基()常考基础诊断常考基础诊断(5)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连()(6)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的()(7)DNA分子的X光衍射照片属于物理模型()(8)DNA分子中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架()2.判断下列有关DNA分子的特性的叙述(1)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关()(2)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同()(3)同一生物个体不同细胞中DNA分子的(AT)/(CG)的值不同()(4)人体内控制珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种()(5)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因()DNA分子的复制及基因的本质考点二DNA复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA2DNA新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？知识梳理DNA的复制一、一、对DNA分子复制方式的探究最早提出的DNA复制模型有三种：1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。复制一次亲代DNA子代DNA2 2、半保留复制：、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。形成的分子一半是新的，一半是旧的。复制一次复制一次 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制假说：亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA3、弥散复制 分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；复制一次同位素示踪技术同位素示踪技术用实验证明，关键思路是什么？要区分亲代和子代要区分亲代和子代DNADNA如何区分亲子代的DNA？N14N14N15N15你觉得这三种DNA最大的区别是什么？如何依据三种DNA分子质量不同这一特点来区分三种DNA？分子质量N14N15汉水丑生侯伟作品密度梯度离心技术15N14N密度大密度小 离心后，试管内出现几条DNA带呢？请在下图中标出相应位置的DNA类型。14N/14N-DNA14N/15N-DNA15N/15N-DNA演绎推理1：亲代DNA是15N作标记的，放在14N的环境中进行培养，若按照半保留复制的方式进行复制，则子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？离心后位于试管的什么位置呢？请分别在图一和图二相应位置标出DNA类型。15N/14N-DNA14N/14N-DNA(1/2)15N/14N-DNA(1/2)图图1 子一代子一代图图2 子二代子二代演绎推理2：亲代DNA是15N作标记的，放在14N的环境中进行培养，若按照全保留复制的方式进行复制，则子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？离心后位于试管的什么位置呢？请分别在图三和图四相应位置标出DNA类型。14N/14N DNA(1/2)15N/15N DNA(1/2)15N/15N DNA(1/4)14N/14N DNA(3/4)图图3 子一代子一代图图4 子二代子二代实验验证将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使所有的大肠杆菌DNA被15N所标记，离心；离 心1515N/N/1515N N（重带）将15N标记的细菌转移到含有14N标记的NH4Cl培养基中进行培养，繁殖一代之后，离心；将子一代DNA继续在含有14N标记的NH4Cl培养基中进行培养，繁殖，离心；14N/15N14N/15N14N/14N（中带）（中带）（轻带）实验结论：DNA分子的复制方式是半保留复制1.实验方法：同位素示踪法和密度梯度离心技术。2.实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。3.实验假设：DNA以半保留的方式复制。DNA半保留复制的实验分析【小结】DNA半保留复制的实验分析5.实验预期：离心后应出现3条DNA带。(1)重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。(2)中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。4、实验过程作出假设作出假设演绎推理验证假设假说演绎【小结】（1）DNA的复制是半保留复制（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象（3）通过实验进行验证对DNA复制方式的探究 有丝分裂间期2、时间:3、场所：1、概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(体细胞)(生殖细胞)减数第一次分裂前的间期真核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体原核生物：细胞质(拟核和质粒)注意：DNA复制发生于细胞分裂间期和在DNA病毒繁殖时，其中的细胞分裂并非仅指减数分裂和有丝分裂。4.条件：亲代DNA分子的两条母链细胞中游离的4种脱氧核苷酸ATPDNA解旋酶，DNA聚合酶等l能量：l酶：l模板：l原料：5、DNA复制的过程解旋：合成子链：形成子代DNA：利用提供的能量（ATP），在 _的作用下，把两条螺旋的双链解开以解开的每一段 链为 ，以为原料，遵循 原则，在有关酶酶的作用下，合成与母链互补的子链每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成两两个与亲代完全相同的DNA细胞呼吸解旋酶母模板模板四种游离的脱氧核苷酸碱基互补配对解旋酶催化，能量解旋：模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）复制:以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）子链（新链）复制后的DNA:同时进行组成6、DNA复制的特点、原则是一个_的过程 边解旋边复制_半保留复制原则：碱基互补配对原则7、准确复制的原因：DNA独特的双螺旋结构，能为复制提供精确模板；碱基互补配对的能力，能使复制准确无误。8、意义 将遗传信息从亲代传递给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。(1)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。拓展拓展（2）DNA复制需要引物分析DNA复制过程(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？教材热点拓展教材热点拓展提提示示前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行图示过程呢？提提示示蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。(3)右图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？提示提示染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子即位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两条姐妹染色单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。(4)现将含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。请预测绘出若DNA的复制方式为下图所示的全保留方式或分散方式复制时，连续繁殖两代(和)的实验结果中各带的分布图像(重带、中带和轻带)。提示提示提示遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制一定的性状。DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段，在真核细胞中这部分片段所占比例很大，这些片段不是基因。通常的基因是指双链DNA片段，而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。2.2.基因的概念基因的概念基因是具有遗传物质的DNA片段2.2.基因的概念基因的概念一个或两个有遗传效应许多线性许多脱氧核苷酸排列顺序染色体、DNA、基因三者之间的联系1.判断下列有关DNA分子复制过程及特点分析的叙述(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的()(2)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链()(3)DNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则()(4)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间()(5)在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制()常考基础诊断常考基础诊断(6)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物如下图D所示()(7)将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N，又含有15N，则可说明DNA的复制为半保留复制()(8)复制时，子代DNA分子的两条单链中只有一条和亲代DNA分子完全相同()(9)DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用()2.判断下列有关染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸关系的叙述(1)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在细胞核中()(2)DNA分子中每一个片段都是一个基因()(3)非等位基因都位于非同源染色体上()(4)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息()(5)基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体()特别特别提醒提醒“DNA复制复制”相关题目的相关题目的4点点“注意注意”(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。(3)切记在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)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。