高中生物 第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人教版必修2.ppt

第三章 基因的本质 第3 4节dna的复制与基因是有遗传效应的dna片段 自主学习 沃森和克里克 双螺旋 两条单链 脱氧核甘酸 碱基互补配对 氢键 2 dna分子复制的过程 1 概念 以 为模板合成 的过程 2 时间 细胞有丝分裂的 和减数第一次分裂前的 3 场所 主要是 亲代dna 子代dna 间期 间期 细胞核 4 过程 5 结果 一个dna分子形成了 个与亲代 的dna分子 6 特点 7 意义 将 从亲代传给子代 从而保持了 的连续性 两 完全相同 边解旋边复制 半保留复制 遗传信息 遗传信息 二 基因是有遗传效应的dna片段1 基因与dna的关系 2 dna片段中的遗传信息 1 遗传信息 dna分子中 的排列顺序 2 dna分子的特性 多样性 的千变万化 特异性 每一个dna分子有 3 dna分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 4种碱基 碱基排列顺序 特定的碱基排列顺序 物质基础 1 在复制形成的两个子代dna分子中 两条子链的碱基排列顺序相同吗 提示 不相同 因为都和母链互补 两条母链是互补的 因此两条子链也互补 2 dna分子上的非基因片段的碱基排列顺序有特异性吗 提示 有 现在常对这些片段进行dna测序可以用于对犯罪嫌疑人的确定及追踪 思考 1 dna复制只发生在有丝分裂间期 提示 还有减 前的间期 但减 间期不进行 2 dna双螺旋全部解链后 开始dna复制 提示 边解旋边复制 3 单个脱氧核苷酸在dna酶的作用下连接成子链 并且2条子链形成子代dna分子 提示 在dna聚合酶的作用下 而不是dna酶 子代dna是亲代1条模板链和子链形成的 判断题 4 构成基因的碱基总数与dna分子的碱基总数相等 提示 前者远远小于后者 5 某dna片段中有100个脱氧核苷酸 则可能的排列顺序为2100种 提示 100个 50对 即应为450种6 不同dna分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 新知解读 1 dna分子的半保留复制 1 复制过程dna分子复制时 dna分子的双螺旋将解开 互补的碱基之间的氢键断裂 解开的两条单链作为复制的模板 游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则 通过形成氢键 结合到作为模板的dna单链上 2 复制方式 半保留复制新合成的每个dna分子中 都保留了原来dna分子中的一条链 因此这种复制方式被称做半保留复制 知识点1dna分子复制的推测与证据 2 半保留复制的证据 1 实验方法 同位素示踪技术 2 实验假设 dna以半保留的方式复制 3 实验预期 离心后应出现3条dna带 重带 密度最大 最靠近试管底部 15n标记的亲代双链dna 15n 15n 杂交带 密度居中 位置也居中 也称中带 一条链为15n标记 另一条链为14n标记的子代双链dna 15n 14n 轻带 密度最小 离试管底部最远 两条链都为14n标记的子代双链dna 14n 14n 4 实验过程 大肠杆菌在含有15n标记的nh4cl培养液中繁殖几代 将含15n的大肠杆菌转到14n标记的普通培养液中培养 在不同时刻收集大肠杆菌并提取dna 运用dna半保留复制特点 分析被标记dna分子的比例时 应注意求的是dna分子数 还是脱氧核苷酸链数 知识贴士 2016 衡阳检测 细菌在含15n的培养基中繁殖数代后 细菌dna的含氮碱基皆含有15n 然后再将其移入含14n的培养基中培养 抽取亲代及子代的dna离心分离 如图 为可能的结果 下列叙述错误是 a 子一代dna应为 b 子二代dna应为 c 子三代dna应为 d 亲代的dna应为 典题1 c 变式训练1 科学家用15n标记的nh4cl培养液来培养大肠杆菌 让大肠杆菌繁殖两代 然后收集并提取dna 再将提取的dna进行密度梯度离心 离心后试管中dna的位置是 a 全部位于下层b 一半居中 一半位于上层c 全部居中d 一半居中 一半位于下层 解析 dna为半保留复制 以含15n的nh4cl培养大肠杆菌 大肠杆菌繁殖两代后 含有母链的大肠杆菌的dna一条链含普通的n 另一条链含15n 经过密度梯度离心 位于试管的中层 而其他大肠杆菌中的dna都含有15n 位于试管的下层 d 1 dna复制的概念 以亲代dna为模板合成子代dna的过程 2 时期 有丝分裂间期 减数第一次分裂前的间期 随染色体的复制而完成 3 场所 细胞核 说明 dna复制的主要场所是细胞核 其他如真核细胞的线粒体 叶绿体及原核细胞的拟核区等也含dna 也能进行dna的复制 知识点2dna分子的复制 5 条件 1 模板 亲代dna的两条链 2 原料 四种脱氧核苷酸 3 酶 dna解旋酶 dna聚合酶等 4 能量 atp 6 特点 边解旋边复制 半保留复制 7 结果 一个dna分子变成两个完成相同的dna分子 1 2 4 2n 提示 dna准确复制的原因 1 dna分子具有独特的双螺旋结构 能为复制提供精确的模板 2 进行严格的碱基互补配对 保证了复制能够准确地进行 8 意义 将遗传信息从亲代传递给子代 从而保持了遗传信息的连续性 1 运用dna半保留复制特点 解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时 应注意亲代dna分子的两条母链被保留下来 不需消耗原料 2 在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制 知识贴士 用15n标记细菌中的dna 然后又用普通的14n来供给这种细菌 于是该细菌便用14n来合成dna 假设细菌在含14n的营养基上连续分裂2次 产生了4个新个体 它们dna中的14n链与15n链的比例是 a 3 1b 2 1c 1 1d 7 1 解析 用15n标记的dna分子在含14n的环境中复制2次合成的4个dna分子中 有2个dna分子各有一条脱氧核苷酸单链含15n 另一条单链为14n 另2个dna分子两条链均为14n 故14n链 15n链为 2 2 2 2 3 1 典题2 a 变式训练2 用32p标记一个t2噬菌体的双链dna分子 它侵染一个含31p的细菌后释放出了200个后代 则后代中含32p的噬菌体最多占总数的 a 2 b 1 c 0 5 d 50 解析 一个噬菌体中只有一个dna分子 当它侵染含31p的细菌后就以被32p标记的dna为模板进行复制 不过利用的酶 原料 atp等均是由细菌提供的 dna分子的复制方式为半保留复制 故在最终形成的200个噬菌体的dna中 最多只有2个dna分子含32p 即在200个噬菌体中含32p的噬菌体最多占1 b 知识点3基因与dna的关系 遗传信息并不只存在于dna分子中 以rna作遗传物质的生物 遗传信息存在于rna分子中 知识贴士 典题3 a 变式训练3 下列有关染色体 dna 基因 脱氧核苷酸的说法 不正确的是 a 在dna分子结构中 与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基b 基因是具有遗传效应的dna片段 一个dna分子上可含有成百上千个基因c 一个基因含有许多个脱氧核苷酸 基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的d 染色体是dna的主要载体 一条染色体上含有1个或2个dna分子 解析 dna分子的基本骨架是由磷酸与脱氧核糖相连接形成的 所以与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基和一个碱基 a 1 遗传信息 1 概念 基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 2 分析 生物的遗传性状以遗传信息形式编排在dna分子上 表现为特定的碱基排列顺序 由于基因是有遗传效应的dna片段 因此基因中脱氧核苷酸的排列顺序可以代表遗传信息 由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序 碱基顺序 不同 因此不同的基因就含有不同的遗传信息 知识点4dna片段中的遗传信息 2 dna分子的特性 1 稳定性 指dna分子双螺旋空间结构的相对稳定性 稳定性产生的原因 dna分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成 从头至尾没有变化 碱基配对方式始终不变 即a与t配对 g与c配对 dna分子碱基对间的氢键维持着两条链的偶联 2 多样性 构成dna分子的碱基只有4种 配对方式只有2种 但是碱基对的数目却可以成千上万 形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化 如一个由1000个碱基对组成的dna分子 它的碱基对可能的排列方式就有41000种 从而构成了dna分子的多样性 也决定了遗传信息的多样性 3 特异性 每个特定的dna分子都有特定的碱基排列顺序 而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息 所以每个特定的dna分子中都贮存着特定的遗传信息 因此这种特定的碱基排列顺序就构成了dna分子的特异性 dna分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础 生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性 生物界多样性的根本原因是核酸的多样性 知识贴士 下列关于遗传信息的说法 不确切的是 a 基因的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息b 遗传信息的传递是通过染色体上的基因传递的c 生物体内的遗传信息主要储存在dna分子上d 遗传信息即生物表现出来的性状 解析 生物的性状是指生物体表现出来的形态结构特点和生理特性 而遗传信息是指基因 代表遗传物质 中脱氧核苷酸的排列顺序 遗传信息和性状是两个层面的内容 典题4 d 变式训练4 由80个碱基组成的dna分子片段 可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息 其种数最多可达 a 4120b 1202c 440d 260 解析 dna分子中特定的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息 在dna分子内部碱基互补配对的方式虽然只有两种 但碱基对的排列顺序有多种 因为dna分子的两条链是遵循碱基互补配对原则结合而成的 所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列 根据数学的排列知识 n个不同碱基对的排列有4n种 由于在一条单链上有40个碱基 其排列的种类就有440种之多 c 指点迷津 一 解答dna分子复制中相关计算题的规律方法dna分子的复制方式为半保留复制 若将一个被15n标记的dna转移到含14n的培养基中培养 复制 n代 其结果分析如图所示 1 dna分子数 1 子代dna分子总数 2n个 2 含15n的dna分子数 2个 3 含14n的dna分子数 2n个 4 只含15n的dna分子数 0个 5 只含14n的dna分子数 2n 2 个 2 脱氧核苷酸链数 1 子代dna分子中脱氧核苷酸链数 2n 1条 2 含15n的脱氧核苷酸链数 2条 3 含14n的脱氧核苷酸链数 2n 1 2 条 3 dna复制消耗游离的脱氧核苷酸数的计算设亲代dna分子中含有某种脱氧核苷酸m个 则 1 经过n次复制 共需消耗游离的该种脱氧核苷酸为m 2n 1 个 2 在第n次复制时 共需消耗游离的该脱氧核苷酸为m 2n 1个 特别提示 1 运用dna半保留复制特点分析被标记dna分子的比例时 应注意求的是dna分子数 还是脱氧核苷酸链数 还应注意培养液中化学元素的转换 2 运用dna半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时 应注意亲代dna分子的两条母链被保留下来 不需消耗原料 3 在计算消耗某种游离核苷酸数时要明确是 经过n次复制 还是 第n次复制 根据所学知识回答问题 1 用15n标记含有100个碱基对的dna分子 其中有胞嘧啶60个 若该dna分子在含14n的培养基中连续复制4次 则结果不可能是 a 含有15n的dna分子占1 8b 含有14n的dna分子占7 8c 复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个d 共产生16个dna分子 典题5 b 2 具有n个碱基对的一个dna分子片段中 含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸 该片段完成n次复制需要 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 该片段完成第n次复制需要 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 a 2n 1 n m b 2n 1 n m c 2n 1 n 2 m d 2n n 2 m a b 解析 1 由于dna的复制方式是半保留复制 经过4次复制形成的16个dna分子中 有2个dna分子的一条链上含有15n 另一条链上含有14n 其余14个dna分子的两条链上全部含有14n 该dna分子中含有胞嘧啶60个 则有鸟嘌呤60个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各40个 复制4次需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40 16 1 600个 a c d三项正确 b项错误 2 根据题意 该dna分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸数为 2n 2m 2 n m 该片段完成n次复制 共产生2n个dna分子 新增dna分子 2n 1 个 故其完成n次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 2n 1 n m 个 选a项 该片段完成 n 1 次复制时共产生dna分子2n 1个 若再完成一次复制 也就是第n次复制 新增dna分子数为2n 1个 故其完成第n次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸2n 1 n m 个 选b项 二 不能将细胞分裂和dna复制有机结合对细胞分裂和dna复制相结合的知识的理解 可通过构建模式图解答 如取1个含有1对同源染色体的细胞 用15n标记细胞核中的dna 然后放在含14n的培养基中培养 让其连续进行两次有丝分裂 形成4个细胞 这4个细胞中含15n的细胞个数可能是多少个 提醒 涉及染色体复制中dna复制问题时 要根据半保留复制的原则 绘制dna双链示意图 如上图所示 联系不同细胞分裂方式中的染色体行为进行分析 蚕豆根尖细胞在含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期 然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期 其染色体的放射性标记分布情况是 a 每条染色体的两条染色单体都被标记b 每条染色体中都只有一条染色单体被标记c 只有半数的染色体中一条染色单体被标记d 每条染色体的两条染色单体都不被标记 典题6 b 分析下图 回答有关问题 典题7 1 图中b是 c是 d是 f是 g是 2 f的基本组成单位是图中的 共有 种 f与h的关系是 3 图中e和f的关系是 决定f结构特异性的是图中 的排列顺序 4 通常情况下 1条h中含有 个f 1个f中含有 个e 1个e中含有 个d 脱氧核糖 含氮碱基 脱氧核苷酸 dna 蛋白质 d 4 h是f的主要载体 e是有遗传效应的f片段 d 1 许多 成百上千 解析 dna的基本组成单位是脱氧核苷酸 它由1分子磷酸 1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成 基因是有遗传效应的dna片段 染色体是遗传物质dna的主要载体 1条染色体上通常含有1个dna分子 1个dna分子上含有许多个基因 1个基因由成百上千个脱氧核苷酸构成 核心素养 科学家以大肠杆菌为实验对象 运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了dna复制方式的探究实验 实验内容及结果见表 确定区分半保留复制和全保留复制的关键 探究dna复制方式 案例 请分析并回答 1 要得到dna中的n全部被放射性同位素标记的大肠杆菌b 必须经过 代培养 且培养液中的 是唯一氮源 2 综合分析本实验的dna离心结果 第 组结果对得到的结论起到了关键作用 但需把它与第 组和第 组的结果进行比较 才能说明dna分子的复制方式是 多 15nh4cl 3 1 2 半保留复制 3 分析讨论 若子 代dna的离心结果为 轻 和 重 两条密度带 则 重带 dna来自于 据此可判断dna分子的复制方式不是 复制 若将子 代dna双链分开后再离心 其结果是 选填 能 或 不能 判断dna的复制方式 若在同等条件下将子 代dna继续培养 子n代dna离心的结果是 密度带的数量和位置 放射性强度发生变化的是 带 若某次实验的结果中 子i代dna的 中带 比以往实验结果的 中带 略宽 可能的原因是新合成的dna单链中的n尚有少部分为 b 半保留 不能 没有变化 轻 15n 方法警示 得分要点 1 必须为 多 2 第一个空必须为 3 第二 三个空必须为 2和1 错因案例 1 答为 2 错因 把得到15n的分子 而理解为出现含 15n 的分子 2 答为 4 错因 认为复制次数越多 对区分半保留复制和全保留复制越好 或答为 4组和2组 错因 认为与它们的亲代和子代比较更为合适 而忘记了 中带 与 轻带 重带 的区别是关键 技法提炼 1 如何确定实验组和对照组 在所设的4组实验中 发现2组和3组 4组是存在亲子代关系的 它们在实验中属于一类 而1组是单独存在的 所以它是对照组 而2组是实验组 所以本实验的难度在于1 2 3 4组之间不是平行关系 而存在着一定的递进关系 2 如何获得两条链全部被标记的dna分子 把含有dna分子的大肠杆菌放在只含有15n的环境中进行培养 不管dna分子进行的是半保留复制 还是全保留复制 子代中都会含有14n的dna分子 若是半保留复制 后代中有2个含有14n 若是全保留复制 则后代中会有1个含有14n 所以复制次数越多含有14n的dna分子所占比例就会越小 直至可以忽略 3 确定区分半保留复制和全保留复制的关键 运用假说 演绎的方法是确定两者区别的重要方法 将只含15n的dna分子放在含有14n的培养基中培养 预测所得后代 若是半保留复制 则后代会出现一条链是15n另一条链为14n的dna分子 在经过离心之后会出现中带 若是全保留复制 则后代中出