高中生物 第四章 遺傳的分子基礎 第16課時 DNA分子的結構和復制(Ⅱ)課件 蘇教版必修2.ppt
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,,,遺傳的分子基礎,1.閱讀教材P71,分析DNA半保留復制的實驗證據。 2.結合教材圖4-11,歸納DNA分子的復制過程和特點,探討DNA復制的生物學意義。,目標導讀,,DNA分子的復制過程和特點。,,重難點擊,,一 DNA分子復制的實驗證據,二 DNA分子復制的過程,當堂檢測,DNA分子的結構和復制(Ⅱ),三 有關DNA分子復制的計算,沃森和克里克構建了DNA分子結構(如圖1),DNA分子作為遺傳物質必須能夠自我復制傳遞給下一代,沃森和克里克又根據其特點,提出了遺傳物質自我復制的假說。,一 DNA分子復制的實驗證據,1.對DNA分子復制的推測,假說:DNA分子復制時,DNA分子的雙螺旋將解開,互補的堿基之間的氫鍵斷裂,解開的兩條單鏈作為復制的模板,游離的脫氧核苷酸依據____________原則,通過形成 ,結合到作為模板的單鏈上。 由于新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈,因此,這種復制方式被稱做____ (如圖2)。,堿基互補配對,氫鍵,半保,留復制,科學家的假說是否正確呢? 1957年,科學家以大腸桿菌為實驗材料,運用 技術,設計了一個巧妙的實驗,證明DNA是以半保留的方式進行復制的。,同位素示蹤,2.DNA分子復制的實驗證據 (1)實驗方法: 法和離心技術。 (2)實驗原理:如果DNA的兩條鏈中都用15N標記,那么這樣的DNA分子質量大,離心時應該在試管的 部;兩條鏈中都含有14N,那么這樣的DNA分子質量小,離心時應該在試管的 部;兩條鏈中一條含有15N,一條含有14N,那么這樣的DNA分子質量 ,離心時應該在試管的 部。,放射性同位素標記,底,上,居中,中,3.DNA的復制方式 科學家以細菌(約每20分鐘分裂一次,產生子代)為實驗材料,運用同位素標記技術,設計了以下實驗: (1)實驗方法過程,由圖示過程來看,實驗的基本步驟為: ①用含 標記的NH4Cl培養(yǎng)細菌。 ②將細菌轉移到含 的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 ③在不同時刻收集細菌并提取DNA分子。 ④將提取的DNA進行離心,記錄離心后試管中 。,15N,14N,DNA的位置,(2)實驗結果預測 如果DNA的兩條鏈中都含有15N,那么這樣的DNA分子質量 ,離心時應該在試管的 部;兩條鏈中都含有14N,那么這樣的DNA分子質量 ,離心時應該在試管的 部;兩條鏈中一條含有15N,一條含有14N,那么這樣的DNA分子質量 ,離心時應該在試管的 部。,大,底,小,上,居中,中,(3)實驗結果分析,親代的結果說明 ;子一代試管中為雜合鏈帶說明 。子二代試管中既有雜合鏈帶又有輕鏈帶,說明這時 。 (4)由以上結果可以判斷,DNA復制時總是保留一條 鏈,新合成一條 鏈,這樣的復制方式叫做 復制。,DNA分子還沒有復制,DNA復制了一次,DNA分子復制了兩次,母,子,半保留,歸納提煉,DNA分子在復制時,以解旋形成的兩條鏈(舊鏈)為模板,按照堿基互補配對原則吸收脫氧核苷酸與之配對,形成兩條新鏈(子鏈),新鏈與舊鏈螺旋形成一個新的DNA分子,所以稱之為半保留復制。,活學活用,1.以DNA的一條鏈“—A—T—C—”為模板,推測經復制后的子鏈是( ) A.“—T—A—G—” B.“—U—A—G—” C.“—T—A—C—” D.“—T—U—C—”,問題導析 (1)DNA復制中堿基配對原則為 配對,___ ___配對。 (2)DNA分子中不含有堿基 ,這種堿基只在 中含有。 解析 DNA復制按照堿基互補配對原則進行。 答案 A,A與T,G與,C,U,RNA,二 DNA分子復制的過程,通過以上實驗,我們了解到DNA分子復制具有半保留復制的特點,右圖為DNA分子復制的過程。結合該圖,思考下列內容。,1.時間:DNA分子復制是在細胞的 和______ 進行的,是隨著 的復制而完成的。 2.在真核生物的細胞中,DNA復制發(fā)生的場所有________ ______________,主要場所是 。 3.條件:DNA復制需要的模板是親代DNA的 鏈,原料是 ,需要解旋酶和 等。,有絲分裂間期,減數第,一次分裂間期,染色體,細胞核、,線粒體和葉綠體,細胞核,兩條,四種脫氧核苷酸,DNA聚合酶,(1)解旋酶的作用是 。實質是破壞了堿基對之間的 鍵。 (2)DNA聚合酶的作用是_____________________________ 。,將兩條螺旋的雙鏈解開形成單鏈,氫,將四種脫氧核苷酸按照一定的順序,連接成和母鏈互補的子鏈,4.過程:(1)解旋:復制開始時,DNA分子首先利用細胞提供的能量,在 酶作用下,把兩條螺旋的雙鏈解開。 (2)合成子鏈:以 為模板,在DNA聚合酶等酶的作用下,以周圍環(huán)境中游離的四種 為原料,按照 原則,各自合成與母鏈互補的一條子鏈。,解旋,兩條解開的母鏈,脫氧核苷酸,堿基互補配對,(3)形成子代DNA:新合成的子鏈不斷地延伸,同時,每條子鏈同與其對應的母鏈盤繞形成 結構,各自形成一個新的DNA分子。,雙螺旋,DNA分子復制的特點 (1)半保留復制:新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈(模板鏈)。 (2)邊解旋邊復制:DNA復制時并不是先將母鏈全部解開為單鏈后再合成子鏈的,而是邊解旋邊復制。,,小貼士,(3)多起點同時進行復制,①圖中DNA分子復制是從多個起點開始的。 ②圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的。,③在復制速率相同的前提下,圖中DNA分子是從其最右邊開始復制的。 ④真核生物的這種復制方式提高了DNA復制的效率。 ⑤從圖中箭頭指向來看,子鏈的合成方向與母鏈的方向相反;且其右上段與左下段連續(xù)復制,而左上段與右下段的復制不連續(xù)。最終這些不連續(xù)的片段,需要在DNA連接酶的作用下連接成完整子鏈。,5.功能:傳遞 。 6.DNA分子復制的意義:DNA分子通過復制,將________從親代傳給了子代,從而保持了 的連續(xù)性。 7.DNA分子能夠準確復制的原因有:(1)DNA分子________ 為復制提供了精確的模板;(2) 原則保證了復制的準確進行。,遺傳信息,遺傳信息,遺傳信息,獨特的雙,螺旋結構,堿基互補配對,8.兩條子鏈延伸的方向 ,其原因可能是DNA分子中的兩條鏈是 的,因此子鏈的延伸方向也是 的。 9.從DNA分子復制的過程和結果兩個方面總結其特點分別為 和 。,不同,反向平行,相反,邊解旋邊復制,半保留復制,歸納提煉,1.過程,2.巧記DNA分子復制的“一、二、三、四”,2.判斷下列說法的正誤。 (1)DNA復制只發(fā)生在有絲分裂間期( ) (2)DNA的雙螺旋全部解鏈后,開始DNA復制( ) (3)單個脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下連接成子鏈,并且2條子鏈形成子代DNA分子( ),活學活用,(4)DNA的復制需要消耗能量( ) (5)單個脫氧核苷酸借助DNA聚合酶通過氫鍵彼此連接成DNA鏈( ),問題導析 (1)DNA復制發(fā)生在 期,不只是有絲分裂間期。 (2)DNA復制為邊解旋邊復制,并且是 起點復制。 (3)DNA復制為一條 與一條新合成的子鏈結合形成一個新的DNA分子。,細胞分裂間,多,母鏈,(4)DNA復制過程中 和形成磷酸二酯鍵都需要消耗能量。 (5)脫氧核苷酸鏈是在 酶的作用下通過形成磷酸二酯鍵而連接起來的。,解旋,DNA聚合,解析 (1)減數第一次分裂間期也發(fā)生DNA復制。 (2)DNA邊解旋邊復制。 (3)DNA半保留復制。 (4)DNA復制是一個消耗能量的過程。 (5)單個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接,不是氫鍵。 答案 (1) (2) (3) (4)√ (5),三 有關DNA分子復制的計算,如果用15N標記DNA分子的兩條鏈,讓其在含有14N的環(huán)境中復制。結合DNA分子半保留復制的特點,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,根據上表歸納:若培養(yǎng)n代,結果是: 1.DNA分子數 (1)子代DNA分子總數= 個。 (2)含15N的DNA分子數= 個。 (3)含14N的DNA分子數= 個。 (4)只含15N的DNA分子數= 個。 (5)只含14N的DNA分子數= 個。,2n,2,2n,0,2n-2,2.脫氧核苷酸鏈數 (1)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數= 條。 (2)含15N的脫氧核苷酸鏈數= 條。 (3)含14N的脫氧核苷酸鏈數= 條。,2n+1,2,2n+1-2,3.消耗的脫氧核苷酸數 設親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個,則: (1)經過n次復制,共需消耗游離的該脫氧核苷酸 個。 (2)在第n次復制時,共需消耗游離的該脫氧核苷酸 個。,m(2n-1),m2n-1,歸納提煉,1.子代DNA分子中,含14N的有2n個,只含14N的有(2n-2)個,做題時應看準是“含”還是“只含”。 2.無論復制多少次,含15N的DNA分子始終是2個,占總數比例為 。 3.子代DNA分子中,DNA總鏈數2n2=2n+1條。含15N的鏈始終是2條,占總數比例為 做題時,應看準是“DNA分子數”還是“鏈數”。,3.某一個DNA分子中,A為200個,復制數次后,消耗周圍環(huán)境中含A的脫氧核苷酸3 000個,該DNA分子已經復制了幾次( ) A.4次 B.3次 C.5次 D.6次,活學活用,問題導析 經過n次復制,共需消耗游離的該脫氧核苷酸 個。 解析 利用DNA復制規(guī)律得知,經過n次復制利用腺嘌呤脫氧核苷酸數目3 000=(2n-1)200,得n=4。 答案 A,200(2n-1),,課堂 小結,邊解旋邊復制,半保留復制,當堂檢測,1,2,3,4,1.下列關于DNA復制過程的順序,正確的是( ) ①互補堿基對之間氫鍵斷裂 ②互補堿基對之間氫鍵合成 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對 ⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結構 A.①③④②⑤ B.③①⑤④② C.①④②⑤③ D.③①④②⑤,,1,2,3,4,解析 DNA復制的基本過程是:解旋→合成子鏈→雙鏈螺旋化,在解旋時互補堿基對之間氫鍵斷裂,在合成子鏈時重新形成新的氫鍵。 答案 D,1,2,3,4,2.下列能正確表示DNA復制過程的是( ),1,2,3,4,解析 DNA復制時,遵循堿基互補配對原則,它們是A與T配對、G與C配對,依據這個原理可判斷B正確。 答案 B,1,2,3,4,3.用15N標記細菌的DNA分子,再將其放入含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖4代,a、b、c為三種DNA分子:a只含15N,b同時含14N和15N,c只含14N。圖中表示這三種DNA分子的比例正確的是( ),1,2,3,4,解析 15N標記細菌DNA分子,放在含14N的培養(yǎng)基上復制4次形成16個DNA分子。則:①只含15N的DNA分子:0個;②同時含15N、14N的DNA分子:2個;③只含14N的DNA分子:14個。 答案 D,1,2,3,4,4.含有32P或31P的磷酸,兩者化學性質幾乎相同,都可參與DNA分子的組成,但32P比31P質量大?,F將某哺乳動物的細胞放在含有 31P磷酸的培養(yǎng)基中,連續(xù)培養(yǎng)數代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移至含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng),經過第1、2次細胞分裂后,分別得到G1、G2代細胞。,1,2,3,4,再從G0、G1、G2代細胞中提取DNA,經密度梯度離心后得到結果(如圖)。由于DNA分子質量不同,因此在離心管內的分布不同。若①、②、③分別表示輕、中、重3種DNA分子的位置,請據圖回答下列問題。,1,2,3,4,(1)G0、G1、G23代DNA離心后的試管分別是圖中的: G0 、G1 、G2 。 (2)G2代在①、②、③3條帶中的DNA數的比例是 。 (3)圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是:條帶① ,條帶② 。,1,2,3,4,(4)上述實驗結果證明DNA的復制方式是 。DNA的自我復制能使生物的 保持相對穩(wěn)定。 解析 首先應該看懂圖解,知道輕、中、重3種DNA劃分的標準:由兩條含31P的脫氧核苷酸鏈組成的是輕DNA;由一條含31P的脫氧核苷酸鏈和另一條含32P的脫氧核苷酸組成的鏈形成的是中DNA;由含32P的脫氧核苷酸鏈形成,1,2,3,4,的是重DNA。DNA分子的復制是半保留復制,即復制后形成的子代DNA中,每個DNA分子都只含有一條子鏈,另一條則為母鏈。根據題意:G0代細胞中的DNA全部由含31P的脫氧核苷酸組成,是輕DNA;G1代是以G0代細胞中的DNA為模板,以含32P的脫氧核苷酸為原料形成的兩個DNA分子,每一個DNA分子中,母鏈含31P,子鏈含32P,,1,2,3,4,是中DNA;G2代是以G1代為模板,以含32P的脫氧核苷酸為原料形成的4個DNA分子,有2個DNA分子母鏈含31P,子鏈含32P,是中DNA,另2個DNA分子母鏈、子鏈都含有32P,是重DNA。,1,2,3,4,答案 (1)A B D (2)0∶1∶1 (3)31P 31P、32P (4)半保留復制 遺傳特性,- 配套講稿:
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