生物必修ⅱ苏教版dna的结构和dna的复制课件

1、生物必修苏教版课件第二节第二节DNA的结构和的结构和DNA的复制的复制第二节第二节DNA的结构和的结构和DNA的复制的复制基础自主梳理基础自主梳理核心要点突破核心要点突破实验探究创新实验探究创新课标领航课标领航知能过关演练知能过关演练通过本节的学习，我能够通过本节的学习，我能够1概述概述DNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。2制作制作DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。3概述概述DNA分子的复制过程。分子的复制过程。4掌握有关掌握有关DNA分子复制的相关计算。分子复制的相关计算。情景导引情景导引坐落于北京中关村高科技园区的坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简雕塑，以简洁而独特

2、的双螺旋造型吸引着过往的行人，很少洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，很少有谁注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方有谁注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方向。但同样是一座以向。但同样是一座以DNA双螺旋结构为基础设计双螺旋结构为基础设计的雕塑，却因旋转方向的问题，曾引发一起北京的雕塑，却因旋转方向的问题，曾引发一起北京世纪盛典文化艺术交流有限公司起诉北京大学的世纪盛典文化艺术交流有限公司起诉北京大学的雕塑合同纠纷案件。案件是由于雕塑合同纠纷案件。案件是由于DNA空间结构的空间结构的旋转方向问题引起的，那旋转方向问题引起的，那DNA到底有什么样的化到底有什么样的化学组成和空间结构呢？学组成

3、和空间结构呢？基础自主梳理基础自主梳理一、解开一、解开DNA结构之谜结构之谜120世纪世纪30年代后期，瑞典的科学家们证明了年代后期，瑞典的科学家们证明了DNA是是_的。二战后，科学家们用电子的。二战后，科学家们用电子显微镜测出显微镜测出DNA分子直径约为分子直径约为2 nm。不对称不对称21951年美国生物化学家查戈夫发现年美国生物化学家查戈夫发现_ (A)的量总是等于胸腺嘧啶的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤的量，鸟嘌呤(G)的的量总是等于量总是等于_ (C)的量。的量。31952年英国化学家富兰克林等用年英国化学家富兰克林等用X射线衍射技射线衍射技术拍摄到术拍摄到DNA结构的照片，确

4、认结构的照片，确认DNA为为_结结构，并且是由不止一条链所构成的。构，并且是由不止一条链所构成的。41953年美国科学家沃森和英国科学家年美国科学家沃森和英国科学家_提出提出DNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。腺嘌呤腺嘌呤胞嘧啶胞嘧啶螺旋螺旋克里克克里克二、二、DNA的结构的结构1DNA的组成单位的组成单位脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基2DNA的空间结构的空间结构结构特点：由两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋结构特点：由两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成的而成的_。(1)外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。骨架。(2)内侧由两条链上的碱

5、基通过氢键连接成内侧由两条链上的碱基通过氢键连接成_，即，即_ (氢键有氢键有2个个)，_ (氢键有氢键有3个个)。双螺旋结构双螺旋结构碱基对碱基对A和和T配对配对G和和C配对配对3DNA分子的多样性和特异性分子的多样性和特异性(1)多样性：多样性：_排列顺序千变万化。排列顺序千变万化。(2)特异性：每个特异性：每个DNA分子分子_排排列顺序，构成了列顺序，构成了DNA分子的特异性。分子的特异性。碱基对碱基对碱基对的特定碱基对的特定思考感悟思考感悟1随着商品防伪难度的增大和随着商品防伪难度的增大和DNA有关知识有关知识的普及，近几年来，许多商家尝试着用的普及，近几年来，许多商家尝试着用DNA作

6、作防伪标记。其原理是什么？防伪标记。其原理是什么？【提示提示】DNA分子的特异性，即每个分子的特异性，即每个DNA分分子都有其特定的碱基对排列顺序。子都有其特定的碱基对排列顺序。三、三、DNA的复制的复制1含义：以亲代含义：以亲代DNA分子为模板合成子代分子为模板合成子代DNA分子的过程。分子的过程。2时期：细胞时期：细胞_和减数分裂和减数分裂的间期。的间期。3场所：细胞核场所：细胞核(主要主要)。有丝分裂的间期有丝分裂的间期4过程过程解旋：在解旋：在_等的作用下，把两条螺旋的等的作用下，把两条螺旋的 双链双链 解开。解开。 合成子链：以解开的母链为模板，按照合成子链：以解开的母链为模板，按照

7、 _各自合成与母各自合成与母 链互补的一条子链。链互补的一条子链。形成新的形成新的DNA分子：每条子链与其对应的母链盘分子：每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，形成两个新的绕成双螺旋结构，形成两个新的DNA分子。分子。碱基互补配对原则碱基互补配对原则解旋酶解旋酶5结果：结果：1个个DNA2个个DNA。6条件条件模块模块DNA分子的两条链分子的两条链原料原料游离的游离的_能量能量ATP酶酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚合酶等4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸7.特点：特点：(1)边解旋边复制。边解旋边复制。(2)_ ，新形成的，新形成的DNA分子中，分子中，保留了原来保留了原来DNA分子中的

8、一条链。分子中的一条链。8意义：使遗传信息从亲代传给子代，确保意义：使遗传信息从亲代传给子代，确保了遗传信息的连续性。了遗传信息的连续性。半保留复制半保留复制思考感悟思考感悟2孩子既像父亲，又像母亲，知道是什么原孩子既像父亲，又像母亲，知道是什么原因吗？因吗？【提示提示】父母的原始生殖细胞在进行减数分父母的原始生殖细胞在进行减数分裂之前细胞内的裂之前细胞内的DNA都要经过复制，然后经过都要经过复制，然后经过减数分裂形成精子和卵细胞，精子和卵细胞通减数分裂形成精子和卵细胞，精子和卵细胞通过受精作用形成受精卵，受精卵通过有丝分裂过受精作用形成受精卵，受精卵通过有丝分裂产生子代。所以子代细胞中含有父

9、母的产生子代。所以子代细胞中含有父母的DNA，所以表现的性状和父母相似。所以表现的性状和父母相似。四、四、DNA分子准确复制的原因分子准确复制的原因1DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。精确的模板。2通过通过_，保证了复制能，保证了复制能够精确地进行。够精确地进行。碱基互补配对碱基互补配对核心要点突破核心要点突破DNA规则的双螺旋结构和碱基计算规则的双螺旋结构和碱基计算要点一要点一1DNA规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构(1) 主侧链的比较：主侧链的比较：主链主链侧链侧链构成构成方式方式磷酸与脱氧核糖交互磷酸与脱氧核糖交互排列，两条主链呈反排列，两

10、条主链呈反向平行，规则地盘绕向平行，规则地盘绕成双螺旋成双螺旋主链上对应碱基以氢主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱键连接成对，对应碱基之间互补基之间互补(AT，GC)碱基对平面之碱基对平面之间平行间平行排列排列位置位置双螺旋结构外侧双螺旋结构外侧双螺旋结构内侧双螺旋结构内侧动态动态变化变化相对稳定相对稳定碱基比率和碱基序列碱基比率和碱基序列可变可变(2)DNA规则的双螺旋结构的特点：两条链反向规则的双螺旋结构的特点：两条链反向平行；平行；DNA的外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列；的外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列；内部为碱基互补配对。内部为碱基互补配对。2有关有关DNA分子中碱基计算的问题分子中碱基

11、计算的问题(1)碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：AT，GC，即，即规律四：规律四：DNA分子中分子中1链中链中(AT)占占1链碱基链碱基总数的百分比总数的百分比2链中链中(AT)占占2链碱基总数的链碱基总数的百分比整个百分比整个DNA分子中分子中(AT)占双链碱基总占双链碱基总数的百分比，即数的百分比，即(A1T1)(A2T2)(AT)总总。同理：同理：(G1C1)(G2C2)(GC)总总。 (2011年常州高一检测年常州高一检测)某某DNA分子中分子中AT占整个占整个DNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%，其中一条链，其中一条链(a)上的上的G占该链碱基总数的占该链碱基总数的21%，那

12、么，对应的，那么，对应的另一条互补链另一条互补链(b)上的上的G占该链碱基总数的比例是占该链碱基总数的比例是()A35%B29%C28%D21%【思路点拨思路点拨】本题考查本题考查DNA分子的结构特点分子的结构特点及碱基配对关系，解答该题应明确以下三点：及碱基配对关系，解答该题应明确以下三点：一条链上所有碱基的比例之和为一条链上所有碱基的比例之和为1。整个整个DNA分子中分子中GC所占比例与每一条链所占比例与每一条链上上GC占该链碱基总数的比例相等。占该链碱基总数的比例相等。一条链上一条链上C所占比例与互补链上所占比例与互补链上G占该链碱占该链碱基总数的比例相等。基总数的比例相等。【尝试解答尝

13、试解答】_A_【解析解析】整个整个DNA中的中的AT占整个占整个DNA碱碱基总数的基总数的44%，则，则GC占整个占整个DNA碱基总数碱基总数的的56%，又因整个，又因整个DNA分子中分子中GC所占比例所占比例与每一条链上与每一条链上GC所占该链碱基总数的比例所占该链碱基总数的比例相等。可知相等。可知b链上链上GC56%，其中，其中G(a链链)21%，可知，可知C(b链链)21%，推出，推出G(b链链)35%，故选故选A。跟踪训练跟踪训练已知已知DNA的一条单链中的一条单链中(AG)/(TC)0.4，上述比例在其互补单链和整个，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是分子中分别是()A0.

14、4和和0.6 B2.5和和1.0C0.4和和0.4 D0.6和和1.0DNA的复制的复制要点二要点二1DNA复制的基本条件复制的基本条件(1)模板：解旋的模板：解旋的DNA分子的两条单链分别作模分子的两条单链分别作模板。板。(2)原料：游离的四种脱氧核苷酸。原料：游离的四种脱氧核苷酸。(3)能量：通过水解能量：通过水解ATP提供。提供。(4)酶：是指一个酶系统。不仅仅是指解旋酶，酶：是指一个酶系统。不仅仅是指解旋酶，还包括还包括DNA聚合酶等。聚合酶等。2影响影响DNA复制的外界因素复制的外界因素DNA复制还需要适宜的温度和酸碱度。复制还需要适宜的温度和酸碱度。3DNA复制的过程复制的过程DN

15、A分子复制的示意图分三步：分子复制的示意图分三步：4特点特点(1)边解旋边复制：即解旋边解旋边复制：即解旋合成子链合成子链子链与子链与模板链盘旋成双螺旋结构。模板链盘旋成双螺旋结构。(2)半保留复制：新合成的每个半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都分子中，都保留了原来保留了原来DNA分子中的一条链分子中的一条链(模板链模板链)。(3)多起点复制。多起点复制。5DNA分子复制对分子复制对DNA作为遗传物质的意义作为遗传物质的意义(1)边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省时间、效率高。时间、效率高。(2)新新DNA分子双链为分子双链为“一母一子一母一子”

16、，因此复制更，因此复制更为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。但是，这并不意味着复保持了一定的连续性。但是，这并不意味着复制时毫无差错，否则，自然界便没有了变异，制时毫无差错，否则，自然界便没有了变异，生物界就不会向前发展。生物界就不会向前发展。 如图为如图为DNA的复制图解，请据图回答下的复制图解，请据图回答下列问题：列问题：(1)DNA复制主要发生在复制主要发生在_期。期。(2)过程称为过程称为_。(3)中的子链是中的子链是_。(4)过程必须遵循过程

17、必须遵循_原则。原则。(5)子代子代DNA分子中只有一条链来自亲代分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明分子，由此说明DNA的复制具有的复制具有_的特点。的特点。(6)已知原来已知原来DNA中有中有100个碱基对，其中含个碱基对，其中含A 40个，则复制个，则复制4次，在复制过程中将需要次，在复制过程中将需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。【尝试解答尝试解答】(1)细胞分裂间细胞分裂间(2)解旋解旋(3)、(4)碱基互补配对碱基互补配对(5)半保留复制半保留复制(6)900【解析解析】DNA复制主要发生在细胞分裂间期，复制主要发生在细胞分裂间期，复制过程包括解旋、复

18、制子链、合成子代复制过程包括解旋、复制子链、合成子代DNA分分子。复制的特点是半保留复制，复制时严格遵循子。复制的特点是半保留复制，复制时严格遵循碱基互补配对原则，故子代碱基互补配对原则，故子代DNA与亲代与亲代DNA一模一模一样，一样，DNA分子复制分子复制4次可获得次可获得2416个个DNA分子，分子，其中有两个其中有两个DNA分子含有原分子含有原DNA分子的一条链。分子的一条链。DNA分子中有分子中有100个碱基对，个碱基对，A为为40个，则个，则T有有40个，个，C和和G均为均为60个，复制个，复制4次需要次需要C的数目为的数目为(241)60900个。个。跟踪训练跟踪训练如图为真核生

19、物染色体上如图为真核生物染色体上DNA分子分子复制过程示意图，有关叙述错误的是复制过程示意图，有关叙述错误的是()A图中图中DNA分子复制是从多个起点同时开始分子复制是从多个起点同时开始的的B图中图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析：解析：选选A。图示。图示DNA分子的不同片段解旋程分子的不同片段解旋程度不同，所以多起点复制不是同步进行的。度不同，所以多起点复制不是同步进行的。DNA半保留复制的有关计算半保留复制的有关计

20、算要点三要点三1若取一个全部若取一个全部N原子被原子被15N标记的标记的DNA分分子子(0代代)，转移到含，转移到含14N的培养基中培养的培养基中培养(复制复制)若干代，其结果分析如下表若干代，其结果分析如下表2.DNA的复制为半保留复制，一个的复制为半保留复制，一个DNA分子复分子复制制n次，则有：次，则有：(1)DNA分子数分子数子代子代DNA分子数分子数2n个。个。含有亲代含有亲代DNA链的子代链的子代DNA分子分子2个。个。不含亲代链的子代不含亲代链的子代DNA分子数分子数(2n2)个。个。(2)脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数子代子代DNA分子中脱氧核苷酸链数分子中脱氧核苷酸链数2n1条

21、。条。亲代脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数2条。条。新合成的脱氧核苷酸链数新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。条。(3)消耗的脱氧核苷酸数消耗的脱氧核苷酸数若一亲代若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个，个，经过经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n1)个。个。特别提醒特别提醒在进行在进行DNA复制的计算时，注意复制的计算时，注意DNA的代数与的代数与复制次数的关系，当第一个复制次数的关系，当第一个DNA分子为分子为0代时，代时，则复制次数和代数一致，当第一个则复制次数和代数一致，当第一个DNA分子为分子为1代时，复制次数比代数少代时，复制

22、次数比代数少1。分析被标记分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养基中化学元素的转换。养基中化学元素的转换。DNA分子复制中计算所需某种核苷酸数量时，分子复制中计算所需某种核苷酸数量时，应注意原来的应注意原来的DNA分子两条母链不需消耗核苷分子两条母链不需消耗核苷酸。酸。无论无论DNA分子复制多少次，亲代脱氧核苷酸分子复制多少次，亲代脱氧核苷酸链数都是链数都是2条。条。 已知某已知某DNA分子含有分子含有1000个碱基对，其个碱基对，其中一条链上中一条链上AGTC1234。该。该DN

23、A分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是苷酸分子数是()A600个个B900个个C1200个个D1800个个【尝试解答尝试解答】_D_【解析解析】DNA分子中含有分子中含有2000个碱基，又知其个碱基，又知其中一条链中中一条链中AGTC1234。该。该DNA分子中分子中AT，CG，则求出该，则求出该DNA分子中鸟嘌分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为呤脱氧核苷酸分子数为600，该，该DNA分子连续复制分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为(221)6001800个。个。跟踪训练跟踪训练具有具有100个碱基对的

24、某个碱基对的某DNA分子区段内分子区段内含含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的胞嘧啶脱氧核苷酸()A60 B80C120 D180解析：解析：选选D。首先要通过计算，弄清亲代。首先要通过计算，弄清亲代DNA分分子中各种碱基或脱氧核苷酸的数量，并要明确子子中各种碱基或脱氧核苷酸的数量，并要明确子代代DNA的结构与亲代的结构与亲代DNA一样。在亲代一样。在亲代DNA分子分子中，共有中，共有60个胞嘧啶脱氧核苷酸，复制两次可产个胞嘧啶脱氧核苷酸，复制两次可产生生4个子代个子代DNA分子。在四个子代分子。在四个子代DNA分子中的胞分子中

25、的胞嘧啶脱氧核苷酸为嘧啶脱氧核苷酸为240(460240)，由于是半保，由于是半保留复制，子代留复制，子代DNA分子中保留了亲代的分子中保留了亲代的60个胞嘧个胞嘧啶脱氧核苷酸，所以复制所需的胞嘧啶脱氧核苷啶脱氧核苷酸，所以复制所需的胞嘧啶脱氧核苷酸为酸为180个个(24060180)。实验探究创新实验探究创新设计和制作设计和制作DNADNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型1实验原理实验原理DNA分子独特的空间结构及结构特点。通过实分子独特的空间结构及结构特点。通过实验强化记忆验强化记忆DNA分子的基本单位种类，化学结分子的基本单位种类，化学结构组成及空间结构特点，在此基础上选择适当构组成

26、及空间结构特点，在此基础上选择适当的材料的材料(易得、经济、便于操作易得、经济、便于操作)，设计简图，设计简图，然后按顺序制作四种基本单位，再组装。通过然后按顺序制作四种基本单位，再组装。通过模型的制作，强化对模型的制作，强化对DNA分子的化学组成和空分子的化学组成和空间结构特点的理解和掌握。间结构特点的理解和掌握。2制作程序制作程序(1)通过讨论确定本组制作的通过讨论确定本组制作的DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型的大小的大小(如高度与直径的比例如高度与直径的比例)，确定使用的各种材，确定使用的各种材料，部分同学进行构思或设计，部分同学做好物料，部分同学进行构思或设计，部分同学做好物质准备。质准备。(2)讨论设计方案，包括立体构型及其大小的设计讨论设计方案，包括立体构型及其大小的设计依据、维持立体构型的方式等。确定制作模型的依据、维持立体构型的方式等。确定制作模型的实施过程和具体分工。实施过程和具体分工。(3)按照具体分工制作部分配件，然后将各种配件按照具体分工制作部分配件，然后将各种配件整合在一起，逐步完成整合在一起，逐步完成DNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型的制作。的制作。(4)按照设计方案对制作的按照设计方案对制作的DNA分子双螺旋结构模分子双螺旋结构模型进行检查，适当修