2020版高考生物第5單元遺傳的分子基礎(chǔ)16DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì)課件【新人教版】.pptx

1、第16講DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制 與基因的本質(zhì),1.概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 2.概述DNA分子通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制。 3.概述多數(shù)生物的基因是DNA分子功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。 4.活動(dòng):制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。,-3-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,DNA半保留復(fù)制與基因的本質(zhì) 1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成,-4-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,-5-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,2.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu) (1)DNA由兩條脫氧核苷酸鏈組成,這些鏈按反向平行的方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (2)外側(cè):脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成主鏈基本骨架。 (3)內(nèi)側(cè):兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵

2、連接成堿基對(duì)。堿基互補(bǔ)配對(duì)遵循以下原則:A=T(兩個(gè)氫鍵)、GC(三個(gè)氫鍵)。 巧記利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子結(jié)構(gòu),-6-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,3.DNA分子的特性 (1)相對(duì)穩(wěn)定性:DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變,兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變。 (2)多樣性:不同的DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目不同,排列順序多種多樣。若某DNA分子中有n個(gè)堿基對(duì),則排列順序有4n種。 (3)特異性:每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA的特定的 堿基對(duì)排列順序,代表了特定的遺傳信息。,-7-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過(guò)掌握DNA分子的結(jié)構(gòu)與功

3、能,形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。 2.科學(xué)思維運(yùn)用模型建構(gòu)的方法,逐步認(rèn)識(shí)DNA分子的空間結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)以及化學(xué)組成,培養(yǎng)空間想象能力。 3.科學(xué)探究通過(guò)分析沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的研究過(guò)程,感悟兩位科學(xué)家所運(yùn)用的多種研究方法,獲得科學(xué)研究的思想和科學(xué)研究的精神。,-8-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,(生命觀念、科學(xué)思維)下圖為DNA分子結(jié)構(gòu)圖像,據(jù)圖分析下列問(wèn)題。,-9-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)圖中不能(填“能”或“不能”)表示胞嘧啶脫氧核苷酸,一個(gè)DNA分子片段中有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。 (2)雙鏈DNA中,反向平行的兩條鏈之間的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì),而同一條鏈

4、上核苷酸之間是通過(guò)磷酸二酯鍵相連的。 (3)解旋酶作用的部位是(填數(shù)字),限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用的部位是(填數(shù)字)。 (4)DNA初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸,DNA徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基。 (5)根據(jù)堿基的種類確定是DNA還是RNA,若含有堿基U則是RNA,若含有堿基T而不含有堿基U,則是DNA;根據(jù)堿基的比例確定是單鏈還是雙鏈,若嘌呤數(shù)/嘧啶數(shù)=(填“=”或“”)1,則一般是雙鏈,若嘌呤數(shù)/嘧啶數(shù)(填“=”或“”)1,則是單鏈。,-10-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,考向1DNA分子的結(jié)構(gòu) 1.(2018陜西故城一中月考)20世紀(jì)50年代初,查哥夫?qū)Χ喾N

5、生物DNA做了堿基定量分析,發(fā)現(xiàn)(A+T)/(C+G)的比值如下表。結(jié)合所學(xué)知識(shí),你認(rèn)為能得出的結(jié)論是( ) A.豬的DNA結(jié)構(gòu)比大腸桿菌的DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定一些 B.小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同 C.小麥DNA中(A+T)的數(shù)量是鼠DNA中(C+G)數(shù)量的1.21倍 D.同一生物不同組織的DNA堿基組成相同,答案,解析,-11-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,“三看法”判斷DNA分子結(jié)構(gòu)的正誤,-12-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,考向2DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算 2.(2018山東淄博萬(wàn)杰朝陽(yáng)學(xué)校月考)下列關(guān)于雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是( ) A.某DNA分子含有500個(gè)堿基,可

6、能的排列方式有4500種 B.若質(zhì)粒含有2 000個(gè)堿基,則該分子同時(shí)含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán) C.某DNA分子內(nèi)胞嘧啶占25%,則每條單鏈上的胞嘧啶占25%50% D.某DNA分子上有胸腺嘧啶312個(gè),占總堿基比例為26%,則該DNA分子上有鳥嘌呤288個(gè),答案,解析,-13-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,-14-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,2.DNA分子中有關(guān)堿基比例計(jì)算的解題步驟 (1)搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個(gè)DNA分子堿基的比例,還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。 (2)畫一個(gè)DNA分子模式圖,并在圖中標(biāo)出已知和所求的堿基: (3)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

7、,-15-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,DNA半保留復(fù)制及相關(guān)實(shí)驗(yàn) 1.DNA復(fù)制的假說(shuō)與證據(jù) (1)沃森和克里克的假說(shuō):半保留復(fù)制。,-16-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,以上實(shí)驗(yàn)證明DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)是 半保留復(fù)制 。,-17-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,2.DNA的復(fù)制過(guò)程,-18-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,3.基因的概念 基因是有遺傳效應(yīng)的遺傳物質(zhì)的片段。在絕大多數(shù)生物中,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段;在RNA病毒中,基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。 (1)絕大多數(shù)生物的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 (2)RNA病毒的基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。研究證明,遺傳物質(zhì)除了DNA以

8、外,還有RNA。有些病毒不含有DNA,只含有蛋白質(zhì)和RNA,如煙草花葉病毒。從煙草花葉病毒中提取出來(lái)的蛋白質(zhì),不能使煙草感染病毒,但是,從這些病毒中提取出來(lái)的RNA,卻能使煙草感染病毒。因此,在這些病毒中,RNA是遺傳物質(zhì)。引起傳染性非典型肺炎(SARS)的病原體是一種冠狀病毒(corona virus),該病毒就屬于RNA病毒。除了冠狀病毒之外,造成人類疾病的RNA病毒還有小兒麻痹病毒(polio virus)、腦炎病毒(cerebritis virus)和流感病毒(influenza virus)等,其中的遺傳物質(zhì)都是RNA。,-19-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,基因是有遺傳效應(yīng)的遺傳物

9、質(zhì)的片段,是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位。在絕大多數(shù)生物中,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,在RNA病毒中,基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。,一個(gè)或兩個(gè),有遺傳效應(yīng),許多,線性,許多,脫氧核苷酸排列順序,-20-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過(guò)對(duì)DNA復(fù)制過(guò)程的分析,建立起結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念;通過(guò)分析基因與DNA的關(guān)系,建立起基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段的觀念。 2.科學(xué)思維運(yùn)用假說(shuō)演繹的方法,根據(jù)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,推測(cè)DNA分子的自我復(fù)制過(guò)程,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)DNA半保留復(fù)制機(jī)制。,-21-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,(生命觀念、科學(xué)思維)下圖為染色體上DNA

10、分子的復(fù)制過(guò)程,據(jù)圖分析下列問(wèn)題。,-22-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)請(qǐng)完成圖中填空。 (2)蛙的紅細(xì)胞進(jìn)行無(wú)絲分裂,能(填“能”或“不能”)進(jìn)行DNA分子的復(fù)制;哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核,也無(wú)各種細(xì)胞器,不能(填“能”或“不能”)進(jìn)行DNA分子的復(fù)制。 (3)染色體復(fù)制后形成兩條姐妹染色單體,剛復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子即位于兩條姐妹染色單體中,由著絲點(diǎn)相連,其對(duì)應(yīng)片段所含基因在無(wú)突變等特殊情況下應(yīng)完全相同,兩個(gè)子代DNA分子將于有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)分裂時(shí),隨兩條姐妹染色單體分離而分開(kāi),分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。,-23-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,考向1DN

11、A復(fù)制過(guò)程分析 1.(2019廣東深圳調(diào)研)正常情況下,DNA分子在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制時(shí),雙螺旋解開(kāi)后會(huì)產(chǎn)生一段單鏈區(qū),DNA結(jié)合蛋白(SSB)能很快地與單鏈結(jié)合,防止解旋的單鏈重新配對(duì),而使DNA呈伸展?fàn)顟B(tài),SSB在復(fù)制過(guò)程中可以重復(fù)利用,下列有關(guān)推理合理的是( ) A.SSB是一種解開(kāi)DNA雙螺旋的解旋酶 B.SSB與單鏈的結(jié)合將不利于DNA復(fù)制 C.SSB與DNA單鏈既可結(jié)合也可分開(kāi) D.SSB與單鏈的結(jié)合遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,答案,解析,-24-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,1.生物體中DNA分子復(fù)制的場(chǎng)所 (1)真核生物:細(xì)胞核(主要場(chǎng)所)、葉綠體、線粒體。 (2)原核生物:擬核、細(xì)胞質(zhì)(如

12、質(zhì)粒中DNA的復(fù)制)。 (3)DNA病毒:宿主細(xì)胞內(nèi)。 2.子代DNA隨姐妹染色單體分開(kāi)的時(shí)間 (1)有絲分裂:后期。 (2)減數(shù)分裂:減數(shù)第二次分裂后期。,-25-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,考向2DNA分子復(fù)制的相關(guān)計(jì)算 2.(2018山東德州夏津一中月考)下列關(guān)于DNA的相關(guān)計(jì)算中,正確的是( ) A.具有1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA,腺嘌呤有600個(gè),則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個(gè) B.具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段,復(fù)制n次后共需要2nm個(gè)胸腺嘧啶 C.具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段,第n次復(fù)制需要2n-1m個(gè)胸腺嘧啶 D.無(wú)論是雙鏈DNA還是單鏈DNA,A+G所占的比例均是1/2,答

13、案,解析,-26-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,3.用15N標(biāo)記含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子,其中有胞嘧啶60個(gè)。該DNA分子在14N培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次,其結(jié)果可能是( ) A.含有14N的DNA分子占100% B.復(fù)制過(guò)程中需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸640個(gè) C.含15N的鏈占1/8 D.子代DNA中嘌呤與嘧啶之比是23,答案,解析,-27-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,DNA分子復(fù)制中的相關(guān)計(jì)算 DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制,一個(gè)DNA分子復(fù)制n次,則有: 1.DNA分子數(shù) (1)子代DNA分子數(shù)=2n個(gè); (2)含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)=2個(gè); (3)不含親代DNA鏈的子代

14、DNA分子數(shù)=(2n-2)個(gè)。,-28-,必備知識(shí)梳理,關(guān)鍵能力突破,2.脫氧核苷酸鏈數(shù) (1)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1條; (2)親代脫氧核苷酸鏈數(shù)=2條; (3)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)=(2n+1 -2)條。 3.消耗的脫氧核苷酸數(shù) (1)若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè),經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m(2n-1)個(gè); (2)n次復(fù)制需該脫氧核苷酸數(shù)=m2n個(gè),n-1次復(fù)制需該脫氧核苷酸數(shù)=m2n-1個(gè),則第n次復(fù)制需該脫氧核苷酸數(shù)=2nm-m2n-1=m(2n-2n-1)=m2n-1個(gè)。,-29-,1,2,3,4,5,1.下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確

15、的是() A.DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的單鏈結(jié)構(gòu) B.DNA分子中的每個(gè)磷酸均連接著一個(gè)脫氧核糖和一個(gè)堿基 C.DNA分子兩條鏈之間總是嘌呤與嘧啶形成堿基對(duì) D.DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過(guò)磷酸脫氧核糖磷酸相連,答案,解析,-30-,1,2,3,4,5,2.某雙鏈DNA分子中,鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的比率為a,其中一條鏈上鳥嘌呤占該鏈全部堿基的比例為b,則() A.互補(bǔ)鏈中含2個(gè)游離的磷酸基團(tuán) B.互補(bǔ)鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比例為a C.互補(bǔ)鏈中鳥嘌呤占該鏈堿基的比率為(a-b)/2 D.以互補(bǔ)鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的某mRNA中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比率為a,答案,解析,-

16、31-,1,2,3,4,5,3.真核細(xì)胞中DNA復(fù)制如下圖所示,下列表述錯(cuò)誤的是() A.多起點(diǎn)雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時(shí)間內(nèi)完成 B.每個(gè)子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來(lái)自親代 C.復(fù)制過(guò)程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化 D.DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,答案,解析,-32-,1,2,3,4,5,4.下列關(guān)于基因、DNA和染色體關(guān)系的敘述,錯(cuò)誤的是 () A.染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成 B.每條染色體上都有許多個(gè)DNA分子 C.一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因 D.基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,答案,解析,-33-,1,2,3,4,5,5.DNA的復(fù)制方式,可以

17、通過(guò)設(shè)想來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè),可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散)復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢?用下面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明DNA的復(fù)制方式。,-34-,1,2,3,4,5,實(shí)驗(yàn)步驟: a.在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的大腸桿菌,其DNA分子均為14N-DNA(對(duì)照); b.在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的大腸桿菌,其DNA分子均為15N-DNA(親代); c.將親代15N大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為14N的培養(yǎng)基中,再連續(xù)繁殖兩代(和),用密度梯度離心法分離,不同相對(duì)分子質(zhì)量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。,-35-,1,2,3,4,5,實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè): (1)如果與對(duì)照(14N/14N)相比,子代能分辨出兩條DNA帶: 一條帶和一條帶,則可以排除和分散復(fù)制。 (2)如果子代只有一條中密度帶,則可以排除,但不能肯定是。 (3)如果子代只有一條中密度帶,再繼續(xù)做子代DNA密度鑒定:若子代可以分出和,則可以排除分散復(fù)制,同時(shí)肯定是半保留復(fù)制;如果子代不能分出兩條密度帶,則排除,同時(shí)確定為。,-36-,1,2,