2018-2019學(xué)年高中生物 第三章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第三節(jié) 遺傳信息的傳遞課件 浙科版必修2.ppt

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第三章遺傳的分子基礎(chǔ),第三節(jié)遺傳信息的傳遞,[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)及實(shí)驗(yàn)證據(jù)。2.歸納DNA分子的復(fù)制過(guò)程，并探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。,,,內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué),達(dá)標(biāo)檢測(cè),新知導(dǎo)學(xué),一、探究DNA的復(fù)制過(guò)程,1.實(shí)驗(yàn)方法：。2.實(shí)驗(yàn)原理(1)含15N的雙鏈DNA密度較大，離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的。(2)含14N的雙鏈DNA密度較小，離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的。(3)兩條鏈分別含15N和14N的雙鏈DNA密度介于雙鏈均含15N的DNA和雙鏈均含14N的DNA之間，離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的。,同位素示蹤法,下部,上部,中部,3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)大腸桿菌在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖若干代。(2)將上述大腸桿菌轉(zhuǎn)到以為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。(3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，即分別取完成細(xì)胞分裂和細(xì)胞分裂的大腸桿菌，并將其中的DNA分子分離出來(lái)。(4)將提取的DNA進(jìn)行和分析，記錄離心后離心管中DNA的位置。,14NH4Cl,一次,兩次,密度梯度超速離心,4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖示),(1)離心管a：立即取出提取DNA→離心→離心管底部。(2)離心管b：繁殖一代后取出提取DNA→離心→離心管中部(___________)。(3)離心管c：繁殖二代后取出提取DNA→離心→離心管上部和離心管中部(和)。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為復(fù)制。,(15N－15N－DNA),15N－14N－,DNA,14N－14N－DNA,15N－14N－DNA,半保留,例1在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子分別為14N－DNA(相對(duì)分子質(zhì)量為a)和15N－DNA(相對(duì)分子質(zhì)量為b)。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示。下列對(duì)此實(shí)驗(yàn)的敘述不正確的是A.Ⅰ代細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?4N，另一條鏈?zhǔn)?5NB.Ⅱ代細(xì)菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的C.預(yù)計(jì)Ⅲ代細(xì)菌DNA分子的平均相對(duì)分子質(zhì)量為D.上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制,答案,解析,√,解析15N－DNA在14N的培養(yǎng)基上進(jìn)行第一次復(fù)制后，產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子均含有一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈。這樣的DNA用離心法分離后，應(yīng)該全部處在試管的中部。Ⅰ代的兩個(gè)DNA分子再分別進(jìn)行復(fù)制，它們所產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分別為全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。此時(shí)，將該DNA作離心處理，產(chǎn)生的DNA沉淀應(yīng)該分別位于試管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的。培養(yǎng)一個(gè)大腸桿菌，則其Ⅲ代細(xì)菌DNA分子共有8個(gè)，各條鏈的相對(duì)分子質(zhì)量之和為(7a＋b)，平均相對(duì)分子質(zhì)量為。,例2(2018杭州模擬)如圖為科學(xué)家設(shè)計(jì)的DNA合成的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)，利用大腸桿菌來(lái)探究DNA的復(fù)制過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是,答案,解析,A.從獲得試管①到試管③，細(xì)胞內(nèi)的染色體復(fù)制了兩次B.用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提取DNA更方便C.試管③中含有14N的DNA占D.本實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家對(duì)DNA復(fù)制方式假設(shè)的驗(yàn)證,√,解析大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有染色體，A錯(cuò)誤；噬菌體是營(yíng)寄生生活的，不能在培養(yǎng)液中繁殖，不能代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B錯(cuò)誤；試管③中含有14N的DNA占100%，C錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)是對(duì)DNA半保留復(fù)制的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，D正確。,二、DNA分子復(fù)制的過(guò)程,1.概念：產(chǎn)生跟親代DNA相同的新DNA分子的過(guò)程。2.DNA復(fù)制的過(guò)程(1)解旋：在作用下，DNA分子兩條鏈的配對(duì)堿基之間的鍵斷裂，堿基暴露出來(lái)，形成兩條“模板鏈”(母鏈)。(2)合成子鏈：以為模板，在作用下，利用游離的4種為原料，按照原則，合成與母鏈____的子鏈。(3)形成子代DNA：延伸子鏈，母子鏈盤繞成結(jié)構(gòu)。結(jié)果，一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)的子代DNA分子。,兩個(gè),解旋酶,氫,每一條母鏈,DNA聚合酶,脫氧核苷酸,堿基互補(bǔ)配對(duì),互補(bǔ),雙螺旋,完全相同,完全,3.復(fù)制的條件模板：。原料：。酶：。能量：。4.復(fù)制的特點(diǎn)：，即子代DNA雙鏈＝一條母鏈＋一條新子鏈。5.意義：將從親代傳給子代，保持了的連續(xù)性。,親代DNA解旋產(chǎn)生的兩條母鏈,游離的四種脫氧核苷酸,DNA解旋酶、DNA聚合酶,ATP,半保留復(fù)制,遺傳信息,遺傳信息,歸納總結(jié),對(duì)DNA復(fù)制的理解(1)DNA復(fù)制的場(chǎng)所：主要場(chǎng)所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體中也能進(jìn)行DNA復(fù)制。(2)能夠進(jìn)行DNA復(fù)制的生物：一切以DNA為遺傳物質(zhì)的生物。(3)真核生物細(xì)胞核中DNA復(fù)制發(fā)生的時(shí)間：在體細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂間期；在有性生殖過(guò)程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期。(4)復(fù)制所需的酶是指一個(gè)酶系統(tǒng)。①解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。②DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。,例3下列關(guān)于DNA復(fù)制條件的敘述，不正確的是A.DNA復(fù)制時(shí)只有DNA的一條鏈作模板B.以4種游離的脫氧核苷酸為原料C.DNA復(fù)制過(guò)程需要消耗能量D.沒(méi)有酶的催化，細(xì)胞DNA復(fù)制無(wú)法進(jìn)行解析DNA復(fù)制是指DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下將雙鏈解開，以解開的兩條鏈為模板，在DNA聚合酶作用下，利用細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈，每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，最終形成與親代DNA分子相同的子代DNA的過(guò)程。,答案,解析,√,例4(2017浙江4月選考)若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細(xì)胞置于含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，培養(yǎng)至第二次分裂中期。下列敘述正確的是A.每條染色體中的兩條染色單體均含3HB.每個(gè)DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈均含3HC.每個(gè)DNA分子中均只有一條脫氧核苷酸鏈含3HD.每條染色單體均只有一個(gè)DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈含3H,答案,解析,√,解析若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細(xì)胞置于含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，在間期的S期時(shí)DNA復(fù)制1次，所以第一次細(xì)胞分裂完成后得到的2個(gè)子細(xì)胞都是每一條染色體的DNA都只有1條鏈被標(biāo)記，培養(yǎng)至第二次分裂中期，每條染色體中的兩條染色單體均含3H標(biāo)記。,特別提醒,DNA分子復(fù)制特點(diǎn)及子代DNA存在位置與去向(1)復(fù)制特點(diǎn)——半保留復(fù)制，即新DNA分子總有一條鏈來(lái)自親代DNA(即模板鏈)，另一條鏈(子鏈)由新鏈構(gòu)建而成。(2)2個(gè)子代DNA位置：當(dāng)一個(gè)DNA分子復(fù)制后形成兩個(gè)新DNA分子后，這兩個(gè)新DNA恰位于兩條姐妹染色單體上，且由著絲粒連在一起，即：,(3)2個(gè)子代DNA去向：在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分開，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。,例5(2018杭州五校聯(lián)考)下列關(guān)于DNA的相關(guān)計(jì)算，正確的是A.具有1000個(gè)堿基對(duì)的DNA，腺嘌呤有600個(gè)，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個(gè)B.具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后共需2nm個(gè)胸腺嘧啶C.具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復(fù)制需要2n－1m個(gè)胸腺嘧啶D.無(wú)論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，(A＋G)所占的比例均是,答案,解析,√,解析具有1000個(gè)堿基對(duì)的DNA，腺嘌呤有600個(gè)，則DNA中含胞嘧啶400個(gè)，因此一條鏈上的胞嘧啶數(shù)可為0～400個(gè)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后DNA數(shù)由1個(gè)變?yōu)?n個(gè)，因此需要(2n－1)m個(gè)胸腺嘧啶，其第n次復(fù)制DNA數(shù)由2n－1個(gè)變?yōu)?n個(gè)，這一過(guò)程需要(2n－2n－1)m＝2n－1m個(gè)胸腺嘧啶，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；只有在雙鏈DNA中才遵循卡伽夫法則，即A＝T、G＝C，在單鏈DNA中不存在這一關(guān)系，因此只有雙鏈DNA中(A＋G)所占的比例為，單鏈DNA中該比值不一定為，D項(xiàng)錯(cuò)誤。,學(xué)習(xí)小結(jié),間,一,間,邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.保證準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行DNA復(fù)制的關(guān)鍵步驟是A.解旋酶促使DNA的兩條鏈分離B.游離的脫氧核苷酸與母鏈堿基進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)C.配對(duì)的脫氧核苷酸之間連接成與母鏈互補(bǔ)的子鏈D.模板母鏈與互補(bǔ)子鏈盤繞成雙鏈結(jié)構(gòu)解析DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。,√,1,2,3,4,5,答案,解析,2.用15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖四代，a、b、c為三種DNA分子；a只含15N，b同時(shí)含14N和15N，c只含14N，如下圖，這三種DNA分子的比例正確的是,答案,1,2,3,4,5,√,3.DNA分子復(fù)制時(shí)，解旋酶作用的部位應(yīng)該是A.腺嘌呤與鳥嘌呤之間的氫鍵B.腺嘌呤與胸腺嘧啶之間的氫鍵C.脫氧核糖與含氮堿基之間的化學(xué)鍵D.脫氧核糖與磷酸之間的化學(xué)鍵解析DNA復(fù)制過(guò)程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把兩條螺旋的雙鏈解開，破壞的是A與T、G與C之間的氫鍵。,√,答案,解析,1,2,3,4,5,4.細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是,A.第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤B.第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①C.第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③D.親代的DNA應(yīng)為⑤,答案,解析,1,2,3,4,5,√,解析親代DNA為15N－15N，經(jīng)第一次復(fù)制所形成的子代DNA應(yīng)均為15N－14N，應(yīng)如圖②所示。,1,2,3,4,5,5.科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見下表。,答案,1,2,3,4,5,解析,請(qǐng)分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被15N標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過(guò)____代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的____________是唯一氮源。(2)綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第___組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第___組和第____組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說(shuō)明DNA分子的復(fù)制方式是____________。解析在探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)中，“重帶”應(yīng)為兩條單鏈均被15N標(biāo)記，“輕帶”為兩條單鏈均被14N標(biāo)記，“中帶”為一條單鏈被14N標(biāo)記，另一條單鏈被15N標(biāo)記。,多,15N(15NH4Cl),3,1,2,半保留復(fù)制,(3)分析討論：①若B的子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來(lái)自于___，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是________復(fù)制。②若將B的子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果______(填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。③若在同等條件下將B的子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置__________。④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，B的子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N中有少部分含____。,1,2,3,4,5,B,半保留,不能,沒(méi)有變化,15N,答案,