《DNA分子的结构和复制》课件4-1-2

第二节DNA的结构和DNA的复制,课程标准1概述DNA分子结构的主要特点。2概述DNA分子的复制过程。课标解读1理解和表述A、T、G、C四种碱基的匹配关系与DNA分子的双螺旋结构特点。2理解DNA复制的原理。3概述DNA复制的基本过程。4理解和简述DNA复制与遗传信息稳定传递的关系。,(1)20世纪30年代就证明DNA是不对称的。(2)第二次世界大战后用电镜测出DNA分子的直径为2nm。(3)1951年查戈夫定量分析DNA分子的碱基组成及比例。发现_。(4)1952年富兰克林用X射线衍射技术拍摄DNA结构的照片，确认DNA为_结构，并且是由_构成。(5)1953年沃森和克里克提出DNA分子的_模型。,DNA的结构,1DNA结构的发现,AT、GC,螺旋,不止一条链,双螺旋结构,(1)基本组成单位_每单位化学组成由一分子_、一分子_和一分子_构成。(2)碱基种类共有_种：分别是_(A)、_(G)、_(C)和_(T)。(1)结构特点：由两条脱氧核苷酸链按_盘旋而成的_结构。外侧由_和_交替连接形成基本骨架。内侧由两条链上的碱基通过_形成碱基对，即_(氢键有2个)，_(氢键有3个)。,2DNA的结构,3DNA的空间结构,脱氧核苷酸,脱氧核糖,磷酸,碱基,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,反向平行方式,双螺旋,脱氧核糖,磷酸,A与T,G与C配对,4,氢键,配对,(2)DNA的多样性和特异性多样性：_排列顺序千变万化。特异性：每个DNA分子特定的_，构成了DNA分子的特异性。遗传信息：DNA分子的_代表了遗传信息。,碱基对,碱基对排列顺序,碱基对的排列顺序,由n个脱氧核苷酸对构成的DNA分子，可存在多少种脱氧核苷酸序列？基因均位于染色体上吗？提示由n个脱氧核苷酸对构成的DNA分子，可存在4n种排列次序。基因是有遗传效应的DNA片段，它不仅位于染色体上，线粒体、叶绿体DNA分子上也存在大量基因。,思维激活1,DNA分子的结构及特点(1)DNA的分子组成,(2)DNA的结构,(3)DNA分子的结构特性稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变，DNA分子具稳定的双螺旋结构。多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样，由n对脱氧核苷酸可构成4n种排列次序。特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序。,(4)染色体、DNA、基因关系图解,特别提醒(1)DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆五种元素：C、H、O、N、P；四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸；三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；二条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；一种螺旋：规则的双螺旋结构。(2)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。,下列有关DNA分子结构图示中，正确的是()。,【巩固1】,解析本题以图示的形式，考查DNA分子的结构，明确DNA分子中的碱基配对、成键位置、DNA链的方向是正确解题的金钥匙。由图可知：B图因外侧链不反向平行而错误；C图因由磷酸连接成外侧链和内部碱基配对错误而出错；D图因相邻核苷酸之间的成键位置错误而出错；正确的是一分子核苷酸的磷酸基与相邻核苷酸的3号碳原子之间成键。答案A,(1)概念以_为模板合成_的过程。(2)时期细胞_和_。(3)场所_(主要)。,DNA的复制,1DNA复制的概念、时期、场所及条件,亲代DNA分子,有丝分裂间期,减数分裂的间期,细胞核,子代DNA分子,(4)DNA复制的条件模板：DNA分子的_。原料：游离的_。能量：_。酶：_等。(1)过程解旋：在_等的作用下，把_的双链解开。合成子链：以解开的_为模板，按照_各自合成与母链互补的一条子链。,2DNA复制的过程及特点,两条链,4种脱氧核苷酸,ATP,DNA解旋酶、DNA聚合酶,解旋酶,两条螺旋,母链,碱基互补配对,原则,新的DNA分子的形成：每条子链与其对应的母链盘绕成_，形成两个新的DNA分子。(2)特点_。_：新形成的DNA分子中，保留了原来DNA分子中的_。(1)原因DNA分子独特的_为复制提供了精确的模板。通过_，保证了复制能够精确地进行。(2)意义使遗传信息从_，确保了遗传信息的_。,3DNA准确复制的原因及意义,双螺旋结构,边解旋边复制,半保留复制,一条链,双螺旋结构,碱基互补配对原则,亲代传给子代,连续性,在有丝分裂和减数分裂过程中，复制产生的两个子DNA分子存在位置如何？它们何时分开？提示复制产生的两个子DNA分子位于两姐妹染色单体上，它们将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时，彼此分开。,思维激活2,DNA分子的复制及相关计算(1)DNA分子复制,(2)关于DNA复制的相关计算归纳如下：DNA分子复制前后某种碱基数量的计算：若某DNA分子含某碱基x个，则该DNA分子进行n次复制，需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数x(2n1)个；第n次复制时需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数x2n1个。,一个DNA分子连续复制n次后，DNA分子总数为2n，其中有2个DNA分别含亲代DNA一条链。,温馨提示(1)在进行具体计算时应特别关注复制次数为“n次”还是“第n次”，是“DNA分子数”还是“DNA分子单链数”。(2)可用放射性同位素标记“T”追踪DNA复制“T”的消耗时段即DNA复制时段(只有分裂状态的细胞才进行DNA复制)。,下图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题。,【巩固2】,(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是_。(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供_。除了图中所示酶外，丙DNA分子的合成还需要_酶。,(3)细胞中DNA复制的场所_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(4)若上述DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是()。A在第一次复制时，需要(mA)个B在第二次复制时，需要2(mA)个C在第n次复制时，需要2n1(mA)个D在n次复制过程中，总共需要2n(mA)个,答案(1)半保留复制(2)能量(ATP)DNA连接(3)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期、减数第二次分裂后期(4)D,下图为DNA分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是()。,【例1】,示例一DNA分子的结构,A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C当DNA复制时，的形成需要DNA连接酶DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息思维导图：,深度剖析和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误；由于每个DNA分子都是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成，故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构，B错误；是氢键，当DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，的形成不需要DNA连接酶，C错误。答案D,下图是DNA复制图解，请据图回答问题。,【例2】,示例二DNA分子的复制,(1)DNA复制的时期是_。(2)DNA准确复制的结构基础是独特的_结构和_原则。,(3)在实验室内模拟DNA复制所需的一组条件是_。DNA模板解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶ATP和四种脱氧核苷酸RNA引物适宜的温度和酸碱度ABCD(4)一个被15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制三次后，有标记的DNA分子占DNA分子总数的_，有标记的DNA单链占全部DNA单链的_。,(5)一个DNA分子复制完毕后，新形成的DNA分子的子链_。A是DNA母链的片段B和DNA母链之一完全相同C和DNA母链相同，但T被U所取代D和DNA母链稍有不同(6)由(4)题可见，DNA分子复制又称为_复制。思维导图：,深度剖析DNA复制发生于有丝分裂间期或减数分裂间期，独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则保障了DNA复制能精确进行，DNA分子具“半保留”复制特点。,技巧点拨一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数量为2n，增加的DNA分子数为2n1，第n次复制增加的DNA分子数为2n2n12n1，如图所示：,某DNA分子共有a个碱基，其中含腺嘌呤m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶为()。,【例3】,示例三DNA分子结构与复制的相关计算,思维导图：,答案C,1实验方法同位素示踪技术。,DNA分子的复制方式实验探究,技法必备,2实验过程(如下图),(1)大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中繁殖几代；(2)将含15N的大肠杆菌转到用14N标记的NH4Cl的普通培养液中培养；(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA；(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。,3实验结果,4实验结论DNA的复制方式是半保留复制。,科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20min分裂一次)：,能力展示,(1)实验一和实验二的作用是_。(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制_(是/不是)半保留复制。(3)如果实验三的结果都为E，则可判断DNA分子的复制方式_(是/不是)半保留复制。(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。(5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置_，放射性强度不同的是_带。,解析(1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA分子的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。(2)从实验三的结果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原来DNA分子(15N/15N)中的一条链，可见DNA分子复制具有半保留复制的特点。(3)结果E表明原来被15N标记的DNA分子的两条链没有分开。(4)“中带”为15N14N，“中带”略宽，说明新合成的DNA分子之间的相对分子质量有差别，是由新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N引起的。(5)假设原有DNA分子数目为n，结果D和结果E都有2n个DNA分子为15N/14N，结果D有2n个DNA分子为14N/14N，结果E有6n个DNA分子为14N/14N，所以与结果D相比，结果E密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。答案(1)对照作用(2)是(3)不是(4)15N(5)没有变化轻,如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是(多选)()。,1.,A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB核苷酸链中与每个五碳糖直接相连的磷酸基有1个C各核苷酸之间是通过化学键连接起来的D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T,解析核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成，核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。答案AB,已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()。A34%和16%B34%和18%C16%和34%D32%和18%解析根据双链DNA分子的特点，双链中G与C之和或A与T之和占全部碱基总数的比例等于单链中与之相应的比例。因此，双链中，GC17%，AT33%，因其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T66%32%34%，C34%18%16%。答案A,2,下图是某大肠杆菌细胞内DNA分子复制的过程，图中表示不同的脱氧核苷酸链。下列叙述正确的是()。,3,A该过程所需要的能量是由线粒体提供的B该过程所需要的解旋酶是在核糖体上合成的C若某位点上的碱基为A，则相应位点上的碱基为TD该过程主要发生于细胞核中解析大肠杆菌是原核生物，细胞内只有核糖体，没有线粒体等细胞器；链与链上的碱基互补配对，链与链上的碱基互补配对，所以链与链具有相同的碱基序列；大肠杆菌无细胞核，DNA复制主要发生于拟核处。答案B,如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()。,4,A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATPC从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的DDNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制解析DNA分子的复制是边解旋边复制。答案D,5下图是DNA片段的结构图，据图回答下列问题。,(1)图甲是DNA片段的_结构，图乙是DNA片段的_结构。(2)写出图中部分结构的名称：2_、5_。(3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由_和_交替连接形成的。(4)连接碱基对的键是_；碱基配对的方式：_与_配对，_与_配对。(5)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是_的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成_的_结构。,解析(1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成了基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配