第2章 第二节 DNA分子的结构和复制（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一生物必修2（苏教版）

该高中生物学课件聚焦DNA分子的结构和复制，从沃森和克里克等科学家的研究历程切入，系统呈现双螺旋结构的组成、特点及半保留复制的实验证据、过程和相关计算，搭建从科学发现到核心知识的学习支架。 其亮点在于以生命观念中的结构与功能观为统领，结合科学思维（如碱基数量逻辑推理、复制计算模型）和探究实践（同位素标记实验分析、知识辨析题），通过典例解析（如环状DNA复制、细胞分裂标记问题）深化理解，助力学生构建知识网络，教师可高效突破重难点。

第二节　DNA分子的结构和复制 1.沃森和克里克解开了DNA分子结构之谜 (1)20世纪30年代后期,瑞典科学家证明了DNA分子是不对称的。 (2)20世纪40年代后期,科学家又用电子显微镜观察,并通过计算得出DNA分子的直径约为2 nm。 (3)1951年,奥地利科学家查哥夫在定量分析几种生物DNA分子的碱基组成后,发现DNA分子 中腺嘌呤(A)的量总与胸腺嘧啶(T)的量相当,鸟嘌呤(G)的量总与胞嘧啶(C)的量相当。 (4)1952年,英国科学家富兰克林不断地完善研究工作,获得了一张DNA分子的X射线衍射图 片。她通过解析,推断DNA分子可能由两条链组成。 (5)1953年,科学家沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型。 知识点 1 DNA分子的结构 必备知识 清单破 第二章　遗传的分子基础 高中同步 2.DNA分子的双螺旋结构模型 (1)DNA分子的结构   第二章　遗传的分子基础 高中同步 (2)DNA分子的结构特点 ①DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在双螺旋结构的外侧,构成DNA分子的基本骨架。 ②DNA分子两条链上的碱基,通过氢键连接成碱基对,排列在双螺旋结构的内侧。 ③DNA分子中碱基配对规律:A与T配对、G与C配对。 ④A和T之间形成两个氢键,G和C之间形成三个氢键。 (3)DNA分子的特性 ①多样性:DNA分子中碱基对不同的排列顺序可能代表不同的遗传信息,而碱基对排列顺序 的千变万化导致了DNA分子的多样性。 ②特异性:DNA分子能够储存大量的遗传信息,特定碱基对的排列顺序构成了DNA分子的特 异性。 (4)意义:DNA分子双螺旋结构模型,不仅揭示了DNA的分子结构,还为探索遗传物质如何复 制、遗传信息如何传递等重大问题提供了全新思路。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 1.DNA分子的复制:以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。 2.对DNA分子复制的推测 (1)全保留复制模型:亲代的双螺旋形态结构完全不变,其子代只是全新的复制品。 (2)分散复制模型:亲代的DNA会分散进入子代复制品的每条链中,亲代和子代的DNA都是旧 DNA和新DNA的混合体。 (3)半保留复制模型:以亲代DNA的每条链为模板合成一条互补链,再与互补链组成子代 DNA。 3.证明DNA分子半保留复制的实验 (1)实验方法:同位素标记技术和密度梯度离心技术。 知识点 2 DNA分子的复制 第二章　遗传的分子基础 高中同步 (2)实验过程   第二章　遗传的分子基础 高中同步 (3)结果分析 ①离心处理后,子一代DNA分子为杂合链带(含14N和15N),因为新合成的每个DNA分子都含亲 代DNA分子中的一条链(含15N)和以该链为模板新合成的互补链(含14N)。 ②子二代DNA分子为1/2轻链带(含14N)、1/2杂合链带(含14N和15N)。 知识拓展    15N和14N是氮元素的两种稳定同位素(均无放射性),这两种同位素的相对原子质 量不同,含15N的DNA比含14N的DNA密度大。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 4.DNA分子的半保留复制 时间 在细胞分裂前的间期,随染色体的复制而完成 场所 真核生物:主要在细胞核,少数在线粒体和叶绿体;原核生物:主要在拟核 条 件 模板 解旋后的两条DNA单链 原料 游离的4种脱氧核苷酸 能量 直接能源物质——ATP 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 第二章　遗传的分子基础 高中同步 过程   图示   特点 半保留复制;边解旋边复制 精确复制 的原因 DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证了复制 能够准确地进行 第二章　遗传的分子基础 高中同步 知识辨析 1.双链DNA分子中,一条链上的相邻碱基是通过氢键连接的,这种说法正确吗? 　　不正确。双链DNA分子中,一条链上的相邻碱基是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核 糖—”连接的。 2.双链DNA分子中(A+G)/(T+C)的值存在特异性,这种说法正确吗? 　　不正确。双链DNA分子中(A+G)/(T+C)=1,不存在特异性。 3.含有G—C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差,这种说法正确吗? 　　不正确。G与C之间有3个氢键,A与T之间有2个氢键,故含有G—C碱基对较多的DNA分 子热稳定性较强。 提示 提示 提示 第二章　遗传的分子基础 高中同步 4.1个双链均被15N标记的DNA分子,放在含14N的培养液中复制2次后,1/2的DNA含14N,这种说 法正确吗? 　　不正确。1个双链均被15N标记的DNA分子,在含14N的培养液中复制2次后,得到的DNA分 子中有2个含15N,但所有DNA分子都含14N。 5.一个含有m个腺嘌呤的DNA分子复制n次,共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸m·2n-1个,这种说法 正确吗? 　　不正确。一个含有m个腺嘌呤的DNA分子复制n次,共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 m·(2n-1)个。 提示 提示 第二章　遗传的分子基础 高中同步 1.DNA分子的结构及基本数量关系   关键能力 定点破 定点 1 DNA的结构及有关计算  DNA分子的结构层次 第二章　遗传的分子基础 高中同步 (1)每个双链DNA片段中,磷酸数∶脱氧核糖数∶碱基数=1∶1∶1。 (2)每个双链DNA片段中游离的磷酸基团有2个,环状DNA无游离的磷酸基团。 (3)DNA片段中,除游离的磷酸基团外,每个磷酸基团与2个脱氧核糖相连。 (4)DNA片段中,除3'端的两个脱氧核糖外,每个脱氧核糖与2个磷酸基团相连。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 2.DNA分子中有关碱基数量的计算   (1)在双链DNA分子中,互补的两种碱基数量相等,即A=T、C=G。 (2)在双链DNA分子中,任意两种不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%,即A+G=T+C=A+C= T+G=(A+T+C+G)×50%, = =1。 (3)在双链DNA分子中,互补碱基之和在任意一条链及整个DNA分子中所占比例相等。 　　设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1占n%,因为A1=T2,A2=T1,则在另一条链上A2+T2占n%,在DNA双链上A+T占n%。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 (4)在双链DNA分子中,非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数。 设双链DNA分子中,一条链上 =m,因为 = =m,则互补链上 = 。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 1.将一个被15N标记的DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中复制n次,结果如下:   定点 2 DNA复制中的有关计算  第二章　遗传的分子基础 高中同步 (1)DNA分子数 ①第n代DNA分子总数=2n。 ②第n代含15N的DNA分子数=2。 ③第n代含14N的DNA分子数=2n。 ④第n代只含15N的DNA分子数=0。 ⑤第n代只含14N的DNA分子数=2n-2。 (2)脱氧核苷酸链数 ①第n代脱氧核苷酸链总数=2n+1。 ②第n代含15N的脱氧核苷酸链数=2。 ③第n代含14N的脱氧核苷酸链数=2n+1-2。 2.DNA分子复制消耗的脱氧核苷酸数(设亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个) (1)复制n次共消耗该脱氧核苷酸的个数为m·(2n-1)。 (2)第n次复制消耗该脱氧核苷酸的个数为m·2n-1。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 典例　一个含有300个碱基对的环状DNA分子,其中含氮碱基均含有15N,在充足的条件下,该 DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,将全部复制产物离心,得到的结果如图所示。下 列有关分析错误的是 (　    ) A.X层和Y层共包含16个DNA分子 B.含14N的DNA分子仅位于X层 C.该过程共消耗9 000个脱氧核苷酸 D.若将组成全部产物的DNA单链离心,结果与题图类似 B 第二章　遗传的分子基础 高中同步 思路点拨    根据DNA复制的过程和特点,得出复制后子代DNA分子的总数,再逐项分析。 解析    该DNA分子在含14N的培养基中连续复制了4次,所以X层和Y层共包含24=16(个)DNA 分子,A正确;根据DNA半保留复制的特点分析,所有子代DNA分子都含有14N,所以含14N的 DNA分子位于X层和Y层,B错误;该过程共消耗(24-1)×300×2=9 000(个)脱氧核苷酸,C正确;若 将组成全部产物的DNA单链离心,得到2条含15N的单链和30条含14N的单链,结果与题图类似, D正确。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 1.有丝分裂中染色体的标记情况 (1)用15N充分标记细胞的核DNA分子,再将该细胞放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情 况如图所示(只展示细胞中的一对同源染色体)。   定点 3 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 第二章　遗传的分子基础 高中同步 (2)结果分析 ①第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的核DNA分子都呈“杂合”状态,即15N/14N-DNA。 ②第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性,可能子细胞的所有染色体都含15N,也可能子 细胞的所有染色体都不含15N,即子细胞含有15N的染色体为0~2n条(体细胞染色体为2n条)。 ③第一次有丝分裂形成的子细胞中都含15N,第二次有丝分裂形成的4个子细胞中含15N的细胞 可能为2、3、4个。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 2.减数分裂中染色体的标记情况 (1)用15N充分标记细胞的核DNA分子,然后将该细胞放到含14N的培养液中进行减数分裂,情况 如图所示(只展示细胞中的一对同源染色体)。 (2)结果分析:在减数分裂过程中细胞连续分裂两次,DNA只复制一次,所以4个子细胞中所有 的核DNA分子都呈“杂合”状态,即15N/14N-DNA,子细胞的所有染色体都含15N。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 典例　将一个全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P(含 P) 的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞,检测子细胞中的情况。下列推 断正确的是 (　    ) A.若只进行有丝分裂,则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2 B.若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂,则含32P染色体的子细胞比例至少为1/2 C.若子细胞中的染色体都含32P,则一定只进行了有丝分裂 D.若所有子细胞中的染色体都不含32P,则一定进行减数分裂 B 第二章　遗传的分子基础 高中同步 解析    细胞进行有丝分裂时DNA复制一次,细胞分裂一次;细胞进行减数分裂时DNA复制一 次,细胞分裂两次。在细胞分裂成两个子细胞时,细胞中的染色体是随机分配的。若只进行 有丝分裂,细胞分裂三次,则含32P染色体的子细胞比例最少为1/4,最多为1,A错误;若进行一次 有丝分裂再进行一次减数分裂,细胞分裂三次,则含32P染色体的子细胞比例至少为1/2,最多为 1,B正确;若子细胞中的染色体都含32P,则有可能只进行了有丝分裂,也有可能进行了一次有丝 分裂再进行了一次减数分裂,C错误;D选项所述的情况不可能出现,D错误。 第二章　遗传的分子基础 高中同步 $