2027届高三一轮复习生物课件：第18讲DNA分子的结构复制及基因的本质

第18讲 DNA的结构、复制 及基因的本质 课标内容　 (1)概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 (2)概述DNA分子由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 (3)概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 (4)活动：制作DNA分子双螺旋结构模型。 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 1.DNA双螺旋结构模型的构建 (1)构建者： (2)构建过程 脱 A＝T，G＝C T C 相反的 氧核苷酸 沃森和克里克 DNA双螺旋结构 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 碱基 A与T配对 G与C配对 1.脱氧核苷酸与核糖核苷酸的区别？ 2.DNA彻底水解的产物种类数？ 数量关系： 位置关系： 化学键： ①每个DNA分子片断中，游离的磷 酸基团数？ ②A-T，G-C间的氢键个数？ ③一个磷酸基团连接的脱氧核糖数？ ①单链中相邻碱基连接方式？ ②互补链中相邻碱基连接方式？ ①氢键的形成、断裂所需酶？ ②磷酸二酯键的形成、断裂所需酶？ DNA的结构特点及其内涵： ①多样性 ②特异性 ③稳定性 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 1.DNA半保留复制的实验证据 （1）推测可能的复制方式： 全保留复制、半保留复制、分散复制 大肠杆菌 同位素示踪技术和离心技术 假说-演绎法 含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中 DNA以半保留的方式复制（沃森和克里克提出） 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 1..DNA半保留复制的实验证据 注： 1.要论证DNA的复制方式，需在14N中进行至少2代的培养。 2.繁殖1代的结果，可以排除全保留；繁殖2代的结果，可以排除分散复制。 半保留 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 2. DNA的复制 概 念 场 所 时 间 条 件 模 板 原 料 能 量 酶 碱基互补配对 特 点 结 果 2. DNA的复制 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA→DNA ①真核生物主要在细胞核(线粒体.叶绿体)；②原核生物主要在拟核；③病毒在宿主细胞 细胞分裂前的间期（有丝分裂间期.减数第一次分裂前的间期） 亲代DNA的两条链各自为模板 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 ATP提供 A=T， C=G 边解旋边复制 (从过程上看)；半保留复制 (从结果上看) 形成两个完全相同的DNA分子 dNTP 耐高温的DNA聚合酶 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 2. DNA的复制 思考以下问题： 1.DNA准确复制的原因？ 2.DNA能快速复制的原因？ 3.DNA复制的意义？ 4.DNA复制过程中能否形成核酸—蛋白质的复合体结构？其变化如何？ 1.DNA复制过程中解旋酶的作用是什么？解旋酶的数量如何？氢键如何生成？ 2.DNA复制过程中能否形成核酸—蛋白质的复合体结构？其变化如何？ 能形成，如DNA—解旋酶 间期会增多，分裂期这些复合体结构会减少 　　①DNA独特的双螺旋结构，提供精确的模板。 　　②碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。 　　①多起点，双向复制 　　②边解旋边复制 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞， 从而保持了遗传信息的连续性（使亲子代保持连续性）。 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 2. DNA的复制 5. 什么是引物？引物有什么特点？引物有什么作用？ 你能解释DNA复制时子链产生的方向？及其原因？细胞中DNA的复制需要引物吗？ ①实质：短单链核酸片段，通常由DNA或RNA组成。 ②特点：能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。 ③作用：使DNA聚合酶能够从引物3’端开始连接脱氧核苷酸。 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 2. DNA的复制 5. 什么是引物？引物有什么特点？引物有什么作用？ 你能解释DNA复制时子链产生的方向？及其原因？细胞中DNA的复制需要引物吗？ 6.PCR中所需引物的设计依据？ 7.PCR中引物与接入的限制酶识别序列的位置关系，以及去向 ①实质：短单链核酸片段，通常由DNA或RNA组成。 ②特点：能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。 ③作用：使DNA聚合酶能够从引物3’端开始连接脱氧核苷酸。 ①自身内部碱基不会发生碱基互补配对（自连）。 ②两种引物不会发生碱基互补配对。 ③与模板链一段碱基序列互补配对。 应位于引物的5’端。 不能重复使用，因为参与了子链的合成。 四、DNA分子复制的计算 3、DNA分子复制的计算 （1）.亲代DNA分子经 n 次复制后 ①子代DNA分子数： ②含亲代母链的DNA分子数： ③不含亲代母链的DNA分子数： 2n个 2个 2n-2个 例1：一个DNA被15N标记的大肠杆菌，在只含14N的培养液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有___个，不含15N的DNA分子有___个，含有14N的DNA分子有____个，不含14N的DNA分子有____个，只含有14N的DNA分子有___个。 2 6 8 0 6 ⑤母链和子链的条数分别是： 2条 2n＋1-2 条 ④子代DNA分子中脱氧核苷酸条数是： 2n＋1 条 第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质 一、DNA的结构及其计算 1. 模型的构建 2. DNA的结构 二. DNA的复制 1..DNA半保留复制的实验证据 2. DNA的复制 3. 相关计算 （2）.消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个， 则经过n次复制后共需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m（ 2n－1） 则第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m ·2n－1 　实战训练　 1.一个DNA，一对引物（A与B），复制n次： （1）子代DNA分子等长的DNA分子数为：_________个 （2）子代DNA分子中不等长链DNA分子数为：_________个 （3）子代DNA分子中含模板链DNA分子数为：__________个 （4）子代DNA分子中含2种引物的DNA分子数为：____个 （5）子代DNA分子中含有A引物的DNA分子数为：____个 （6）复制过程中共需引物________个 （7）第n次复制需要引物_________个 2n-2n 2n 2 2n-2 2n＋1-2 2n 2n-1 （3）DNA分子复制与染色体复制的关系 有丝分裂 过程图解(一般只研究一条染色体) 母链被标记，放在不含标记同位素的培养液中复制一次 标记类问题：细胞分裂与DNA复制 染色体变化 DNA变化 对应 复制前，一条染色体上一个DNA分子 复制后，一条染色体上两个DNA分子 着丝点分裂，每条子染色体上一个DNA分子 DNA 分子进入子细胞核，进而进入子细胞 规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记 继续放在不含标记同位素的培养液中复制第二次 若该细胞中染色体2n=8，试分析两次分裂过程中期、后期染色体带有标记的情况，两次分裂子细胞带有标记情况 有丝分裂产生子细胞的标记情况 减数分裂中染色体标记情况分析 过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象 3.DNA分子复制的有关实验和有关计算 （3）DNA分子复制与染色体复制的关系 规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此 产生的子染色体都带有标记。 母链被标记，放在不含标记同位素的培养液 答案 解析 若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是 A.每条染色体中的两条染色单体均含3H B.每个DNA 分子的两条脱氧核苷酸链均含3H C.每个 DNA 分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H D.每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H √ 1 3 4 5 2 一个精原细胞（2n=6）母链被15N标记，放在含14N的培养液中，先进行一次有丝分裂，再进行减数分裂，试分析减数第一次和第二次分裂中、后染色体的标记情况，以及形成的子细胞标记的情况 将马蛔虫(2n＝4)的甲、乙两个精原细胞核DNA双链用32P标记，接着置于不含32P的培养液中培养，在特定的条件下甲细胞进行两次连续的有丝分裂、乙细胞进行减数分裂。下列相关叙述正确的是 A.甲在第一个细胞周期后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体 数为0～4 B.甲在第二个细胞周期后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞含有32P的染色 体数为0～4 C.乙在减数第一次分裂后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体 数为0～2 D.乙在减数第二次分裂后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞中含有32P的染 色体数为0～2 B （2）DNA分子中的碱基数量的计算规律 4.DNA分子中的碱基数量的应用 ①在DNA双链中 总数与 总数相同，即A＋G＝T＋C。 ②___碱基之和的比例在任意一条链和整个DNA分子中都相同, ③___ 碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA 分子中为1 嘌呤 嘧啶 互补 非互补 1.某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比率为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则 A.互补链中含2个游离的磷酸基团 B.以互补链为模板转录产生的某mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比率为a C.互补链中鸟嘌呤占该链碱基的比率为 D.互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a √ 2.某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子 A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7 B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的 n/m(m>2n)，则G的个数为 －p C．碱基排列方式共有4200种 D．含有4个游离的磷酸 √ A 3.质粒是一种在细菌中独立存在于拟核DNA之外，能够自主复制的小型双链环状DNA分子，也是微生物遗传、分子遗传、基因工程等研究领域常用的实验对象。某质粒中含有400个碱基，其中一条链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述正确的是(　　) A.该质粒分子中的碱基数、脱氧核苷酸数与磷酸二酯键数相同 B.该质粒分子连续复制两次，共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸320个 C.该质粒分子中4种碱基的比例为A∶G∶T∶C＝3∶4∶1∶2 D.该质粒分子中的携带的遗传信息蕴藏在4种碱基排列方式之中 4、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量 24% 5、从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,又知DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( ) Ａ、26%　Ｂ、24% Ｃ、14% Ｄ、13%　 A D 该DNA中全部碱基数的 $