DNA分子的结构与复制与基因的本质.pptx

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1、反向平行反向平行 脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 碱基碱基 氢键氢键 第1页/共86页T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)C(胞嘧啶胞嘧啶)第2页/共86页问题探究1：DNA分子的热稳定性与什么有关？提示：与碱基对的种类有关，如果DNA分子中GC碱基对含量高，热稳定性就高。因为G、C之间形成三个氢键，而A、T之间只形成两个氢键。第3页/共86页二、DNA分子的复制概念概念以以 为模板合成为模板合成 分子的过程分子的过程时间时间 的间期和的间期和 间期间期场所场所 (主要主要)条件条件模板：模板：原料：游离的原料：游离的4种种 能量：能量：酶：酶：、DNA聚合酶等聚合酶等亲代亲代DNA 子代子代DNA 有丝分裂有

2、丝分裂 减数第一次分裂减数第一次分裂 细胞核细胞核 DNA的两条链的两条链脱氧核苷酸脱氧核苷酸 ATP 解旋酶解旋酶 第4页/共86页原则原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则过程过程 合成互补子链合成互补子链形成形成 特点特点 复制复制结果结果1个个DNA分子分子2个个 意义意义确保了亲子代之间确保了亲子代之间 解旋解旋 子代子代DNA分子分子 边解旋边复制边解旋边复制 半保留半保留 子代子代DNA分子分子 遗传信息的连续性遗传信息的连续性 第5页/共86页问题探究2：为什么在细胞有丝分裂的分裂期，核DNA不能复制？提示：在有丝分裂的分裂期，核DNA存在于高度螺旋化的染色体上，不能解旋。第6页

3、/共86页有遗传效应有遗传效应 多样性多样性 第7页/共86页问题探究3：基因的载体有哪些？提示：主要是细胞核中的染色体，另外还有线粒体、叶绿体、原核生物的拟核、质粒、病毒的核酸(DNA或RNA)。第8页/共86页【解析】DNA分子两条链之间通过氢键形成碱基对连接，从而形成双螺旋结构，而一条链中的相邻的两个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接，一条链中相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接。【答案】第9页/共86页2DNA分子结构稳定，其结构不会发生改变。()【解析】DNA分子结构的稳定性是相对的，在某些条件下，也可发生结构的改变，如高温时解旋。【答案】3减数第一次分裂过程中，非姐妹染色单体

4、发生交叉互换，染色体的形态结构没有改变，因此，DNA的结构也没有发生改变。【解析】DNA的空间结构没有改变，但化学结构(脱氧核苷酸的排列顺序)发生了改变。【答案】第10页/共86页4DNA的双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板。()【答案】5DNA复制的原料为四种核苷酸。()【解析】DNA复制的原料为：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸，共四种。【答案】第11页/共86页6DNA复制是细胞增殖的物质基础，在细胞周期的分裂期，没有DNA的复制。()【解析】在细胞周期的分裂期，没有核DNA复制，但还有细胞质DNA的复制，如线粒体DNA的复制。【答案】第12页

5、/共86页二、选择题7用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出16个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体()A1个B2个C15个D16个【解析】标记了一个噬菌体，等于标记了两个DNA链，由于DNA为半保留复制，各进入两个噬菌体内，以后不管复制多少次，最终都只有2个噬菌体被标记。【答案】B第13页/共86页8(2011日照)下列有关DNA的叙述，正确的是()在人的白细胞中，DNA上含有人的全部遗传信息同一物种的个体之间的DNA完全相同DNA是一切生物的遗传物质一个DNA分子可以控制许多性状精子中含有的遗传信息量与卵细胞中的遗传信息量相同ABCD第14页/共86页【解析】

6、人的白细胞是体细胞，来自于受精卵，故其含有人的全部遗传信息；一个DNA分子含有多个基因，可以控制许多性状；同一物种的不同个体之间的DNA是不同的；一切生物的遗传物质的核酸，而不是DNA；卵细胞中的遗传信息量包括核中DNA和线粒体中的DNA，故其总量比精子多。【答案】C第15页/共86页9(2011烟台烟台)据右图回答：据右图回答：第16页/共86页(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处碱基分别是_、_、_、_、_。(3)假如经过科学家的测定，A链上的一段(M)中的ATCG为2113，能不能说明该科学家的测定是错误的？_，原因是_。(4)

7、如果以A链的M为模板，复制出的B链碱基比例应该是_。第17页/共86页【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AT，GC。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。第18页/共86页【答案】(1)DNA复制细胞核(2)ATCCT(3)不能在单链中不一定AT、GC(4)TAGC2113第19页/共86页第20页/

8、共86页腺嘌呤(A)腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤(G)鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶(C)胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶(T)胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3)DNA分子的组成层次第21页/共86页第22页/共86页(5)DNA双螺旋结构DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺旋结构。基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。DNA分子的双螺旋结构及其特点使DNA分子具有相对的稳定性。第23页/共86页2DNA分子的多样性与特异性(1)多样性：碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化，构成

9、了DNA的多样性。(2)特异性：每个DNA分子的碱基对的排列顺序是特定的。(3)与生物多样性的关系：DNA多样性决定,蛋白质多样性体现,生物多样性。第24页/共86页第25页/共86页【解析】和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架；中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸；是氢键，的形成不需要连接酶。【答案】D第26页/共86页第27页/共86页第28页/共86页化学键化学键切断切断连接连接方法方法说明说明方法方法说明说明磷酸二磷酸二酯键酯键DNA水解水解酶酶使使DNA水解成基本单位水解成基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA聚合聚合酶酶在在DNA复

10、制时利用复制时利用母链为模板，将脱氧母链为模板，将脱氧核苷酸连接成单链核苷酸连接成单链限制性核限制性核酸内切酶酸内切酶对特定序列的特定位点对特定序列的特定位点进行切割，可得到进行切割，可得到DNA片段，是基因工程的重片段，是基因工程的重要工具酶要工具酶DNA连接连接酶酶连接被限制酶切割形连接被限制酶切割形成的黏性末端或平末成的黏性末端或平末端，是基因工程的重端，是基因工程的重要工具酶要工具酶氢键氢键解旋酶解旋酶DNA复制时将复制时将DNA解旋，解旋，需消耗能量需消耗能量通过碱基通过碱基配对自然配对自然形成形成遵循碱基互补配对原遵循碱基互补配对原则则高温高温高温变性解旋，常温处高温变性解旋，常温

11、处理可复性，在理可复性，在PCR技术技术中用此法解旋中用此法解旋第29页/共86页第30页/共86页【解析】GC碱基对含3个氢键，结构稳定。若被破坏，需要较多能量。【答案】A第31页/共86页2(2012苏州质检)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%。其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A32.9%和17.1%B31.3%和18.7%C18.7%和31.3%D17.1%和32.9%第32页/共86页【解析】由于整个DNA分子中GC35.8%，则每条链中GC35.8%，AT64.2%；由于其中一条链中T

12、与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出该链中，G18.7%，A31.3%，则其互补链中T和C分别占该链碱基总数的31.3%和18.7%。【答案】B第33页/共86页3(2012山东济南期末)基因芯片技术是近几年发展起来的新技术，将待测DNA分子用放射性同位素或荧光物质标记，如果能与芯片上的单链DNA探针配对，它们就会结合起来，并出现“反应信号”。下列说法中不正确的是()A基因芯片的工作原理是碱基互补配对B待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用基因芯片测序第34页/共86页C“反应信号”是由待测DNA分子与基因芯片上的放射性探针结合产生的D由于基因芯片技术可以检测待测D

13、NA分子，因而具有广泛的应用前景第35页/共86页【解析】A项正确，基因探针的工作原理是碱基互补配对；B项正确，待测DNA分子必须是单链的，才能与探针进行碱基互补配对；C项错误，在该技术中，放射性同位素或荧光物质标记的是待测分子。【答案】C第36页/共86页1.复制场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也进行DNA复制。2复制条件复制除模板、原料、能量、酶外，还需相对稳定的细胞内部条件以保证酶的活性，如：一定的温度、pH等。3同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制(或DNA分子连续复制的计算规律)第37页/共86页已知某一DNA分子用15N标记(0代)，

14、将含有该标记DNA分子的细胞(或某种细菌)转移到只含14N的培养基中培养(进行DNA复制)若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如下表：第38页/共86页第39页/共86页第40页/共86页第41页/共86页.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。请回答相关问题：(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是_；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是_。(2)中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有_条，每个DNA分子中，有_条链带有放射性。第42页/共86页中，若

15、观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制_次，该细胞含有_个染色体组。(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是_。第43页/共86页【解析】(1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，导致染色体不能被拉向两极，从而形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染

16、色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。(3)该实验证明DNA分子的复制是半保留复制。第44页/共86页【答案】(1)有丝分裂抑制纺锤体的形成(2)2124(3)半保留复制第45页/共86页1.复制的“精确性”：DNA分子之所以能自我复制，取决于DNA的双螺旋结构，它为复制提供了模板；同时，由于碱基具有互补配对的特性，因此能确保复制的完成。2复制“差错”：在复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性，但也可能发生差错即发生碱基对的增添、缺失或改变基因突变。这种稳定性与可变性的统一，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。第46页/共86页3DN

17、A复制中的相关计算DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有第47页/共86页(3)消耗的脱氧核苷酸数若一个亲代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为m(2n1)个。复制第n次所需该脱氧核苷酸数为m2n1。第48页/共86页第49页/共86页【解析】根据DNA分子半保留复制的特点，完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次形成4个DNA分子，其中2个DNA分子的两条链都没有放射性；另2个DNA分子都是一条链含有放射性，另一条链无放射性。两次复制过程如下图所示。第50页/共86页2(2012山东滨州一模)一个DNA分子在15N的环境中复制

18、，若子一代DNA的一条单链出现差错，则子二代DNA中，差错DNA单链和含15N的DNA分子分别占()A1/3,1 B1/4,1C1/3,1/2 D1/4,1/2【解析】一条初始DNA分子有两条链，没被标记，在15N的环境中复制两次后，形成4个DNA分子，全部被标记。若子代DNA一条单链出现差错，则子二代DNA中会有两条单链出现差错，因此选B。【答案】B第51页/共86页3(2012潍坊质检)真核细胞内某基因由1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%，下列说法正确的是()A该基因一定存在于染色体上B该基因的一条脱氧核苷酸链中(CG)/(AT)为32CDNA解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷

19、酸D该基因复制3次，需游离鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个第52页/共86页【解析】该基因可能存在于染色体上，也可能存在于细胞DNA上，故A错；其中AT20%，故基因中AT40%，CG60%，故双链(CG)/(AT)32，单链中(CG)/(AT)为32，B正确；DNA解旋酶催化氢键断裂，形成DNA单链，C错；A20%2000400个，AG50%，G600个，复制3次，需G600(231)4200个，故D错。【答案】B第53页/共86页1.对基因本质的理解(1)从结构上看基因是DNA上一个个特定的片段，一个DNA分子上有许多个基因。基因与DNA结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双

20、螺旋结构。基因中脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序代表遗传信息。第54页/共86页(2)从功能上看基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。2染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系第55页/共86页第56页/共86页4基因的基本功能(1)遗传信息的传递：发生在传种接代过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。(2)遗传信息的表达：发生在生物个体发育过程中，是通过转录和翻译控制蛋白质的合成过程，通过遗传信息的表达控制个体发育过程。第57页/共86页第58页/共86页【解析】基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因

21、不一定位于染色体上，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，故D正确。【答案】A第59页/共86页上有很多片段，其中有遗传效应的片段才叫基因，没有遗传效应的片段不叫基因。2对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体是基因的次要载体。3对于原核细胞来说，基因在拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并

22、没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。第60页/共86页4位于染色体上的基因随染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传定律。5位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给后代，是细胞质遗传的基础。第61页/共86页第62页/共86页AA是脱氧核糖BG是蛋白质CD在E中的排列顺序代表遗传信息DF的基本组成单位是图中的E【解析】E是F中有遗传效应的片段，F和E的基本单位都是D。【答案】D第63页/共86页2科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HM

23、IGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明()A基因在DNA上 B基因在染色体上C基因具有遗传效应 DDNA具有遗传效应第64页/共86页【解析】正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。【答案】C第65页/共86页第66页/共86页A白眼基因含有多个核糖核苷酸B白眼基因是有遗传效应的DNA片段C白眼基因位于细胞质内D白眼基因基本组成单位是4种碱基【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位与DNA相同，即为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸共有4种；每个DNA分子上含有

24、很多个基因，每个基因中含有许多个脱氧核苷酸；由题干可知，白眼基因位于染色体上，是细胞核基因。【答案】B第67页/共86页第68页/共86页【错因分析】审题不清。误认为复制次数与代数相同。【正确解答】若设复制次数为n，则(2n1)2003000；解得n4。复制了四次，是第五代。选D。第69页/共86页第70页/共86页【解析】本题主要考查DNA分子的半保留复制和DNA分子中有关碱基的计算。每个DNA分子中的G的个数为：800600200个，用去了6200个，即增加了31个DNA,2n131，得n5，复制了5次，为第6代个体。【答案】C第71页/共86页第72页/共86页【错因分析】错选A项或C项

25、的具体分析如下：易错易错选项选项错因分析错因分析A项项审题不清。没有审清审题不清。没有审清“蚕豆根尖细胞在含蚕豆根尖细胞在含3H标记的标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期”的题的题目条件，误认为目条件，误认为DNA两条链都被放射性标记。两条链都被放射性标记。C项项受思维定势的影响。考虑到受思维定势的影响。考虑到DNA半保留复制误认为半保留复制误认为只有半数染色体中一条单体被标记。没有充分挖掘题只有半数染色体中一条单体被标记。没有充分挖掘题干中的信息。干中的信息。第73页/共86页【正确解答】由“蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中

26、完成一个细胞周期”可知，DNA复制第一次，根据半保留复制特点，每个DNA分子中有一条链含放射性；由“在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期”可知，DNA复制第二次，根据半保留复制，一个着丝点连接的两个DNA分子一个含放射性，一个不含放射性，每条染色单体含一个DNA分子，所以每条染色体中都只有一条染色单体含放射性。选B。第74页/共86页第75页/共86页【解析】掌握DNA半保留复制及减数分裂的过程和特点是解决本题的关键。精原细胞的一个DNA分子被15N标记，与此DNA所在染色体相配对的另一条染色体上的DNA不含15N，但它们均以14N为原料进行复制，结合DNA半保留复制的特点，子代DNA均含

27、有14N，减数分裂结束后子代DNA均分到4个精子中，形成的4个精子均含14N,2个含15N。【答案】D第76页/共86页研究DNA半保留复制的方法研究DNA的半保留复制，常见的有两种方法：1密度梯度离心法，是指用超速离心机对小分子物质溶液长时间加一个离心力，使其达到沉降平衡，在沉降池内从液面到底部出现一定的密度梯度。若在该溶液里加入少量大分子溶液，则溶液内比溶剂密度大的部分就产生大分子沉降，比溶剂密度小的部分就会上浮，最后在重力和浮力平衡的位置，集聚形成大分子带状物。第77页/共86页因此根据离心后DNA分子带所处的位置，很容易判定其组成(如图为将15N标记的DNA分子放入14N培养基中连续培

28、养2代的情况)。第78页/共86页2同位素示踪法，是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。放射性元素能不断地发射具有一定特征的射线，因此通过放射性探测方法，可随时追踪含有放射性元素的标记物在体内或体外的位置及其数量的变化情况。将15N标记的DNA分子放入14N培养基中连续培养n代，其后代DNA的情况如表所示：第79页/共86页第80页/共86页第81页/共86页第82页/共86页【解析】本题以噬菌体的增殖为话题，考查DNA复制的原料、条件、结果与性状控制。噬菌体DNA含有10000个碱基，腺嘌呤占全部碱基的20%，可推知：AT2000，GC3000，在噬菌体的增殖过程中，

29、DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸的数量为993000297000(个)；第83页/共86页噬菌体增殖过程中的模板来自其自身的DNA，原料和酶则由细菌提供；这个被32P标记的噬菌体DNA有两条链，根据半保留复制方式，在子代的100个DNA中，有2个含32P和31P，有98个只含31P，即含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为149；DNA发生突变，其突变的位置可能不在有遗传效应的片段(即基因)中，也可能突变后的基因与原基因控制的性状相同，因此，其控制的性状不一定发生改变。【答案】C第84页/共86页课时作业课时作业(十九十九)第85页/共86页感谢您的观看！第86页/共86页