高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第16課時(shí) DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制(Ⅱ)課件 蘇教版必修2.ppt

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,,,遺傳的分子基礎(chǔ),1.閱讀教材P71，分析DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 2.結(jié)合教材圖4－11，歸納DNA分子的復(fù)制過程和特點(diǎn)，探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。,目標(biāo)導(dǎo)讀,,DNA分子的復(fù)制過程和特點(diǎn)。,,重難點(diǎn)擊,,一 DNA分子復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù),二 DNA分子復(fù)制的過程,當(dāng)堂檢測,DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制(Ⅱ),三 有關(guān)DNA分子復(fù)制的計(jì)算,沃森和克里克構(gòu)建了DNA分子結(jié)構(gòu)(如圖1)，DNA分子作為遺傳物質(zhì)必須能夠自我復(fù)制傳遞給下一代，沃森和克里克又根據(jù)其特點(diǎn)，提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說。,一 DNA分子復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù),1.對DNA分子復(fù)制的推測,假說：DNA分子復(fù)制時(shí)，DNA分子的雙螺旋將解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)____________原則，通過形成 ，結(jié)合到作為模板的單鏈上。 由于新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式被稱做____ (如圖2)。,堿基互補(bǔ)配對,氫鍵,半保,留復(fù)制,科學(xué)家的假說是否正確呢？ 1957年，科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用 技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)，證明DNA是以半保留的方式進(jìn)行復(fù)制的。,同位素示蹤,2.DNA分子復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù) (1)實(shí)驗(yàn)方法： 法和離心技術(shù)。 (2)實(shí)驗(yàn)原理：如果DNA的兩條鏈中都用15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子質(zhì)量大，離心時(shí)應(yīng)該在試管的 部；兩條鏈中都含有14N，那么這樣的DNA分子質(zhì)量小，離心時(shí)應(yīng)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(zhì)量 ，離心時(shí)應(yīng)該在試管的 部。,放射性同位素標(biāo)記,底,上,居中,中,3.DNA的復(fù)制方式 科學(xué)家以細(xì)菌(約每20分鐘分裂一次，產(chǎn)生子代)為實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用同位素標(biāo)記技術(shù)，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)： (1)實(shí)驗(yàn)方法過程,由圖示過程來看，實(shí)驗(yàn)的基本步驟為： ①用含 標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)細(xì)菌。 ②將細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含 的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 ③在不同時(shí)刻收集細(xì)菌并提取DNA分子。 ④將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中 。,15N,14N,DNA的位置,(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測 如果DNA的兩條鏈中都含有15N，那么這樣的DNA分子質(zhì)量 ，離心時(shí)應(yīng)該在試管的 部；兩條鏈中都含有14N，那么這樣的DNA分子質(zhì)量 ，離心時(shí)應(yīng)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(zhì)量 ，離心時(shí)應(yīng)該在試管的 部。,大,底,小,上,居中,中,(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,親代的結(jié)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(shí) 。 (4)由以上結(jié)果可以判斷，DNA復(fù)制時(shí)總是保留一條 鏈，新合成一條 鏈，這樣的復(fù)制方式叫做 復(fù)制。,DNA分子還沒有復(fù)制,DNA復(fù)制了一次,DNA分子復(fù)制了兩次,母,子,半保留,歸納提煉,DNA分子在復(fù)制時(shí)，以解旋形成的兩條鏈(舊鏈)為模板，按照堿基互補(bǔ)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(gè)新的DNA分子，所以稱之為半保留復(fù)制。,活學(xué)活用,1.以DNA的一條鏈“—A—T—C—”為模板，推測經(jīng)復(fù)制后的子鏈?zhǔn)? ) A.“—T—A—G—” B.“—U—A—G—” C.“—T—A—C—” D.“—T—U—C—”,問題導(dǎo)析 (1)DNA復(fù)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(fù)制按照堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行。 答案 A,A與T,G與,C,U,RNA,二 DNA分子復(fù)制的過程,通過以上實(shí)驗(yàn)，我們了解到DNA分子復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，右圖為DNA分子復(fù)制的過程。結(jié)合該圖，思考下列內(nèi)容。,1.時(shí)間：DNA分子復(fù)制是在細(xì)胞的 和______ 進(jìn)行的，是隨著 的復(fù)制而完成的。 2.在真核生物的細(xì)胞中，DNA復(fù)制發(fā)生的場所有________ ______________，主要場所是 。 3.條件：DNA復(fù)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(shù)第,一次分裂間期,染色體,細(xì)胞核、,線粒體和葉綠體,細(xì)胞核,兩條,四種脫氧核苷酸,DNA聚合酶,(1)解旋酶的作用是 。實(shí)質(zhì)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(bǔ)的子鏈,4.過程：(1)解旋：復(fù)制開始時(shí)，DNA分子首先利用細(xì)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(bǔ)的一條子鏈。,解旋,兩條解開的母鏈,脫氧核苷酸,堿基互補(bǔ)配對,(3)形成子代DNA：新合成的子鏈不斷地延伸，同時(shí)，每條子鏈同與其對應(yīng)的母鏈盤繞形成 結(jié)構(gòu)，各自形成一個(gè)新的DNA分子。,雙螺旋,DNA分子復(fù)制的特點(diǎn) (1)半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)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(fù)制：DNA復(fù)制時(shí)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(fù)制。,,小貼士,(3)多起點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行復(fù)制,①圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)開始的。 ②圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的。,③在復(fù)制速率相同的前提下，圖中DNA分子是從其最右邊開始復(fù)制的。 ④真核生物的這種復(fù)制方式提高了DNA復(fù)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(fù)制，而左上段與右下段的復(fù)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(fù)制的意義：DNA分子通過復(fù)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(zhǔn)確復(fù)制的原因有：(1)DNA分子________ 為復(fù)制提供了精確的模板；(2) 原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。,遺傳信息,遺傳信息,遺傳信息,獨(dú)特的雙,螺旋結(jié)構(gòu),堿基互補(bǔ)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?zhǔn)? 的，因此子鏈的延伸方向也是 的。 9.從DNA分子復(fù)制的過程和結(jié)果兩個(gè)方面總結(jié)其特點(diǎn)分別為 和 。,不同,反向平行,相反,邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制,歸納提煉,1.過程,2.巧記DNA分子復(fù)制的“一、二、三、四”,2.判斷下列說法的正誤。 (1)DNA復(fù)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(fù)制( ) (3)單個(gè)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(xué)活用,(4)DNA的復(fù)制需要消耗能量( ) (5)單個(gè)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(dǎo)析 (1)DNA復(fù)制發(fā)生在 期，不只是有絲分裂間期。 (2)DNA復(fù)制為邊解旋邊復(fù)制，并且是 起點(diǎn)復(fù)制。 (3)DNA復(fù)制為一條 與一條新合成的子鏈結(jié)合形成一個(gè)新的DNA分子。,細(xì)胞分裂間,多,母鏈,(4)DNA復(fù)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?zhǔn)窃? 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(shù)第一次分裂間期也發(fā)生DNA復(fù)制。 (2)DNA邊解旋邊復(fù)制。 (3)DNA半保留復(fù)制。 (4)DNA復(fù)制是一個(gè)消耗能量的過程。 (5)單個(gè)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(guān)DNA分子復(fù)制的計(jì)算,如果用15N標(biāo)記DNA分子的兩條鏈，讓其在含有14N的環(huán)境中復(fù)制。結(jié)合DNA分子半保留復(fù)制的特點(diǎn)，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(jù)上表歸納：若培養(yǎng)n代，結(jié)果是： 1.DNA分子數(shù) (1)子代DNA分子總數(shù)＝ 個(gè)。 (2)含15N的DNA分子數(shù)＝ 個(gè)。 (3)含14N的DNA分子數(shù)＝ 個(gè)。 (4)只含15N的DNA分子數(shù)＝ 個(gè)。 (5)只含14N的DNA分子數(shù)＝ 個(gè)。,2n,2,2n,0,2n－2,2.脫氧核苷酸鏈數(shù) (1)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝ 條。 (2)含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝ 條。 (3)含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝ 條。,2n＋1,2,2n＋1－2,3.消耗的脫氧核苷酸數(shù) 設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則： (1)經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸 個(gè)。 (2)在第n次復(fù)制時(shí)，共需消耗游離的該脫氧核苷酸 個(gè)。,m(2n－1),m2n－1,歸納提煉,1.子代DNA分子中，含14N的有2n個(gè)，只含14N的有(2n－2)個(gè)，做題時(shí)應(yīng)看準(zhǔn)是“含”還是“只含”。 2.無論復(fù)制多少次，含15N的DNA分子始終是2個(gè)，占總數(shù)比例為 。 3.子代DNA分子中，DNA總鏈數(shù)2n2＝2n＋1條。含15N的鏈?zhǔn)冀K是2條，占總數(shù)比例為 做題時(shí)，應(yīng)看準(zhǔn)是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”。,3.某一個(gè)DNA分子中，A為200個(gè)，復(fù)制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含A的脫氧核苷酸3 000個(gè)，該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了幾次( ) A.4次 B.3次 C.5次 D.6次,活學(xué)活用,問題導(dǎo)析 經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸 個(gè)。 解析 利用DNA復(fù)制規(guī)律得知，經(jīng)過n次復(fù)制利用腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目3 000＝(2n－1)200，得n＝4。 答案 A,200(2n－1),,課堂 小結(jié),邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制,當(dāng)堂檢測,1,2,3,4,1.下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的順序，正確的是( ) ①互補(bǔ)堿基對之間氫鍵斷裂 ②互補(bǔ)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(jìn)行堿基互補(bǔ)配對 ⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) A.①③④②⑤ B.③①⑤④② C.①④②⑤③ D.③①④②⑤,,1,2,3,4,解析 DNA復(fù)制的基本過程是：解旋→合成子鏈→雙鏈螺旋化，在解旋時(shí)互補(bǔ)堿基對之間氫鍵斷裂，在合成子鏈時(shí)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(fù)制過程的是( ),1,2,3,4,解析 DNA復(fù)制時(shí)，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，它們是A與T配對、G與C配對，依據(jù)這個(gè)原理可判斷B正確。 答案 B,1,2,3,4,3.用15N標(biāo)記細(xì)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(shí)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(biāo)記細(xì)菌DNA分子，放在含14N的培養(yǎng)基上復(fù)制4次形成16個(gè)DNA分子。則：①只含15N的DNA分子：0個(gè)；②同時(shí)含15N、14N的DNA分子：2個(gè)；③只含14N的DNA分子：14個(gè)。 答案 D,1,2,3,4,4.含有32P或31P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，但32P比31P質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動(dòng)物的細(xì)胞放在含有 31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細(xì)胞。然后將G0代細(xì)胞移至含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1、2次細(xì)胞分裂后，分別得到G1、G2代細(xì)胞。,1,2,3,4,再從G0、G1、G2代細(xì)胞中提取DNA，經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果(如圖)。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)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(jù)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(shù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA的復(fù)制方式是 。DNA的自我復(fù)制能使生物的 保持相對穩(wěn)定。 解析 首先應(yīng)該看懂圖解，知道輕、中、重3種DNA劃分的標(biāo)準(zhǔn)：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(fù)制是半保留復(fù)制，即復(fù)制后形成的子代DNA中，每個(gè)DNA分子都只含有一條子鏈，另一條則為母鏈。根據(jù)題意：G0代細(xì)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(xì)胞中的DNA為模板，以含32P的脫氧核苷酸為原料形成的兩個(gè)DNA分子，每一個(gè)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(gè)DNA分子，有2個(gè)DNA分子母鏈含31P，子鏈含32P，是中DNA，另2個(gè)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(fù)制 遺傳特性,