dna的結(jié)構(gòu)和dna的復(fù)制(蘇教版必修2).ppt

第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制 第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制 基礎(chǔ)自主梳理 核心要點(diǎn)突破 實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新 課標(biāo)領(lǐng)航 知能過關(guān)演練 通過本節(jié)的學(xué)習(xí) 我能夠1 概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 2 制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 3 概述DNA分子的復(fù)制過程 4 掌握有關(guān)DNA分子復(fù)制的相關(guān)計(jì)算 情景導(dǎo)引坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑 以簡潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往的行人 很少有誰注意到它的旋轉(zhuǎn)是順時(shí)針方向還是逆時(shí)針方向 但同樣是一座以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的雕塑 卻因旋轉(zhuǎn)方向的問題 曾引發(fā)一起北京世紀(jì)盛典文化藝術(shù)交流有限公司起訴北京大學(xué)的雕塑合同糾紛案件 案件是由于DNA空間結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向問題引起的 那DNA到底有什么樣的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)呢 基礎(chǔ)自主梳理 一 解開DNA結(jié)構(gòu)之謎1 20世紀(jì)30年代后期 瑞典的科學(xué)家們證明了DNA是 的 二戰(zhàn)后 科學(xué)家們用電子顯微鏡測出DNA分子直徑約為2nm 不對稱 2 1951年美國生物化學(xué)家查戈夫發(fā)現(xiàn) A 的量總是等于胸腺嘧啶 T 的量 鳥嘌呤 G 的量總是等于 C 的量 3 1952年英國化學(xué)家富蘭克林等用X射線衍射技術(shù)拍攝到DNA結(jié)構(gòu)的照片 確認(rèn)DNA為 結(jié)構(gòu) 并且是由不止一條鏈所構(gòu)成的 4 1953年美國科學(xué)家沃森和英國科學(xué)家 提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 腺嘌呤 胞嘧啶 螺旋 克里克 二 DNA的結(jié)構(gòu)1 DNA的組成單位 脫氧核糖 磷酸 含氮堿基 2 DNA的空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋而成的 1 外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架 2 內(nèi)側(cè)由兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成 即 氫鍵有2個(gè) 氫鍵有3個(gè) 雙螺旋結(jié)構(gòu) 堿基對 A和T配對 G和C配對 3 DNA分子的多樣性和特異性 1 多樣性 排列順序千變?nèi)f化 2 特異性 每個(gè)DNA分子 排列順序 構(gòu)成了DNA分子的特異性 堿基對 堿基對的特定 思考感悟1 隨著商品防偽難度的增大和DNA有關(guān)知識的普及 近幾年來 許多商家嘗試著用DNA作防偽標(biāo)記 其原理是什么 提示 DNA分子的特異性 即每個(gè)DNA分子都有其特定的堿基對排列順序 三 DNA的復(fù)制1 含義 以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程 2 時(shí)期 細(xì)胞 和減數(shù)分裂的間期 3 場所 細(xì)胞核 主要 有絲分裂的間期 4 過程解旋 在 等的作用下 把兩條螺旋的雙鏈解開 合成子鏈 以解開的母鏈為模板 按照 各自合成與母 鏈互補(bǔ)的一條子鏈 形成新的DNA分子 每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu) 形成兩個(gè)新的DNA分子 堿基互補(bǔ)配對原則 解旋酶 5 結(jié)果 1個(gè)DNA 2個(gè)DNA 6 條件 4種脫氧核苷酸 7 特點(diǎn) 1 邊解旋邊復(fù)制 2 新形成的DNA分子中 保留了原來DNA分子中的一條鏈 8 意義 使遺傳信息從親代傳給子代 確保了遺傳信息的連續(xù)性 半保留復(fù)制 思考感悟2 孩子既像父親 又像母親 知道是什么原因嗎 提示 父母的原始生殖細(xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂之前細(xì)胞內(nèi)的DNA都要經(jīng)過復(fù)制 然后經(jīng)過減數(shù)分裂形成精子和卵細(xì)胞 精子和卵細(xì)胞通過受精作用形成受精卵 受精卵通過有絲分裂產(chǎn)生子代 所以子代細(xì)胞中含有父母的DNA 所以表現(xiàn)的性狀和父母相似 四 DNA分子準(zhǔn)確復(fù)制的原因1 DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板 2 通過 保證了復(fù)制能夠精確地進(jìn)行 堿基互補(bǔ)配對 核心要點(diǎn)突破 1 DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 1 主側(cè)鏈的比較 2 DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 兩條鏈反向平行 DNA的外側(cè)為脫氧核糖與磷酸交替排列 內(nèi)部為堿基互補(bǔ)配對 2 有關(guān)DNA分子中堿基計(jì)算的問題 1 堿基互補(bǔ)配對原則 A T G C 即 規(guī)律四 DNA分子中1鏈中 A T 占1鏈堿基總數(shù)的百分比 2鏈中 A T 占2鏈堿基總數(shù)的百分比 整個(gè)DNA分子中 A T 占雙鏈堿基總數(shù)的百分比 即 A1 T1 A2 T2 A T 總 同理 G1 C1 G2 C2 G C 總 2011年常州高一檢測 某DNA分子中A T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的44 其中一條鏈 a 上的G占該鏈堿基總數(shù)的21 那么 對應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈 b 上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是 A 35 B 29 C 28 D 21 思路點(diǎn)撥 本題考查DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及堿基配對關(guān)系 解答該題應(yīng)明確以下三點(diǎn) 一條鏈上所有堿基的比例之和為1 整個(gè)DNA分子中G C所占比例與每一條鏈上G C占該鏈堿基總數(shù)的比例相等 一條鏈上C所占比例與互補(bǔ)鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的比例相等 嘗試解答 A 解析 整個(gè)DNA中的A T占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的44 則G C占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的56 又因整個(gè)DNA分子中G C所占比例與每一條鏈上G C所占該鏈堿基總數(shù)的比例相等 可知b鏈上G C 56 其中G a鏈 21 可知C b鏈 21 推出G b鏈 35 故選A 跟蹤訓(xùn)練已知DNA的一條單鏈中 A G T C 0 4 上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)DNA分子中分別是 A 0 4和0 6B 2 5和1 0C 0 4和0 4D 0 6和1 0 1 DNA復(fù)制的基本條件 1 模板 解旋的DNA分子的兩條單鏈分別作模板 2 原料 游離的四種脫氧核苷酸 3 能量 通過水解ATP提供 4 酶 是指一個(gè)酶系統(tǒng) 不僅僅是指解旋酶 還包括DNA聚合酶等 2 影響DNA復(fù)制的外界因素DNA復(fù)制還需要適宜的溫度和酸堿度 3 DNA復(fù)制的過程DNA分子復(fù)制的示意圖分三步 4 特點(diǎn) 1 邊解旋邊復(fù)制 即解旋 合成子鏈 子鏈與模板鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) 2 半保留復(fù)制 新合成的每個(gè)DNA分子中 都保留了原來DNA分子中的一條鏈 模板鏈 3 多起點(diǎn)復(fù)制 5 DNA分子復(fù)制對DNA作為遺傳物質(zhì)的意義 1 邊解旋 邊復(fù)制 多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行 節(jié)省時(shí)間 效率高 2 新DNA分子雙鏈為 一母一子 因此復(fù)制更為精確 致使遺傳信息更加穩(wěn)定 穩(wěn)定的遺傳信息從親代傳遞給子代 從而使生物的前后代保持了一定的連續(xù)性 但是 這并不意味著復(fù)制時(shí)毫無差錯(cuò) 否則 自然界便沒有了變異 生物界就不會向前發(fā)展 如圖為DNA的復(fù)制圖解 請據(jù)圖回答下列問題 1 DNA復(fù)制主要發(fā)生在 期 2 過程稱為 3 中的子鏈?zhǔn)?4 過程必須遵循 原則 5 子代DNA分子中只有一條鏈來自親代DNA分子 由此說明DNA的復(fù)制具有 的特點(diǎn) 6 已知原來DNA中有100個(gè)堿基對 其中含A40個(gè) 則復(fù)制4次 在復(fù)制過程中將需要 個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 嘗試解答 1 細(xì)胞分裂間 2 解旋 3 4 堿基互補(bǔ)配對 5 半保留復(fù)制 6 900 解析 DNA復(fù)制主要發(fā)生在細(xì)胞分裂間期 復(fù)制過程包括解旋 復(fù)制子鏈 合成子代DNA分子 復(fù)制的特點(diǎn)是半保留復(fù)制 復(fù)制時(shí)嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則 故子代DNA與親代DNA一模一樣 DNA分子復(fù)制4次可獲得24 16個(gè)DNA分子 其中有兩個(gè)DNA分子含有原DNA分子的一條鏈 DNA分子中有100個(gè)堿基對 A為40個(gè) 則T有40個(gè) C和G均為60個(gè) 復(fù)制4次需要C的數(shù)目為 24 1 60 900個(gè) 跟蹤訓(xùn)練如圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖 有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A 圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的B 圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C 真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D 真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率解析 選A 圖示DNA分子的不同片段解旋程度不同 所以多起點(diǎn)復(fù)制不是同步進(jìn)行的 1 若取一個(gè)全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子 0代 轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng) 復(fù)制 若干代 其結(jié)果分析如下表 2 DNA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) 子代DNA分子數(shù) 2n個(gè) 含有親代DNA鏈的子代DNA分子 2個(gè) 不含親代鏈的子代DNA分子數(shù) 2n 2 個(gè) 2 脫氧核苷酸鏈數(shù) 子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù) 2n 1條 親代脫氧核苷酸鏈數(shù) 2條 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)若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè) 經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸m 2n 1 個(gè) 特別提醒 在進(jìn)行DNA復(fù)制的計(jì)算時(shí) 注意DNA的代數(shù)與復(fù)制次數(shù)的關(guān)系 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)DNA分子為0代時(shí) 則復(fù)制次數(shù)和代數(shù)一致 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)DNA分子為1代時(shí) 復(fù)制次數(shù)比代數(shù)少1 分析被標(biāo)記DNA分子的比例時(shí) 應(yīng)注意求的是DNA分子數(shù) 還是脫氧核苷酸鏈數(shù) 還應(yīng)注意培養(yǎng)基中化學(xué)元素的轉(zhuǎn)換 DNA分子復(fù)制中計(jì)算所需某種核苷酸數(shù)量時(shí) 應(yīng)注意原來的DNA分子兩條母鏈不需消耗核苷酸 無論DNA分子復(fù)制多少次 親代脫氧核苷酸鏈數(shù)都是2條 已知某DNA分子含有1000個(gè)堿基對 其中一條鏈上A G T C 1 2 3 4 該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次 共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)是 A 600個(gè)B 900個(gè)C 1200個(gè)D 1800個(gè) 嘗試解答 D 解析 DNA分子中含有2000個(gè)堿基 又知其中一條鏈中A G T C 1 2 3 4 該DNA分子中A T C G 則求出該DNA分子中鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)為600 該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次 共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)為 22 1 600 1800個(gè) 跟蹤訓(xùn)練具有100個(gè)堿基對的某DNA分子區(qū)段內(nèi)含40個(gè)胸腺嘧啶 如果連續(xù)復(fù)制兩次 則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 A 60B 80C 120D 180 解析 選D 首先要通過計(jì)算 弄清親代DNA分子中各種堿基或脫氧核苷酸的數(shù)量 并要明確子代DNA的結(jié)構(gòu)與親代DNA一樣 在親代DNA分子中 共有60個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸 復(fù)制兩次可產(chǎn)生4個(gè)子代DNA分子 在四個(gè)子代DNA分子中的胞嘧啶脫氧核苷酸為240 4 60 240 由于是半保留復(fù)制 子代DNA分子中保留了親代的60個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸 所以復(fù)制所需的胞嘧啶脫氧核苷酸為180個(gè) 240 60 180 實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新 設(shè)計(jì)和制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1 實(shí)驗(yàn)原理DNA分子獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化記憶DNA分子的基本單位種類 化學(xué)結(jié)構(gòu)組成及空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在此基礎(chǔ)上選擇適當(dāng)?shù)牟牧?易得 經(jīng)濟(jì) 便于操作 設(shè)計(jì)簡圖 然后按順序制作四種基本單位 再組裝 通過模型的制作 強(qiáng)化對DNA分子的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和掌握 2 制作程序 1 通過討論確定本組制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的大小 如高度與直徑的比例 確定使用的各種材料 部分同學(xué)進(jìn)行構(gòu)思或設(shè)計(jì) 部分同學(xué)做好物質(zhì)準(zhǔn)備 2 討論設(shè)計(jì)方案 包括立體構(gòu)型及其大小的設(shè)計(jì)依據(jù) 維持立體構(gòu)型的方式等 確定制作模型的實(shí)施過程和具體分工 3 按照具體分工制作部分配件 然后將各種配件整合在一起 逐步完成DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作 4 按照設(shè)計(jì)方案對制作的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行檢查 適當(dāng)修補(bǔ)模型的某些缺陷 5 鑒賞各組的制作成果 開展交流活動(dòng) 3 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)操作程序 按結(jié)構(gòu)層次從小到大 從簡單到復(fù)雜依次完成 2 制作磷酸 脫氧核糖和含氮堿基的模型時(shí)注意各分子的大小比例 3 A與T的一端應(yīng)剪成相互吻合的形狀 G與C也如此 這兩種堿基對模型的長度應(yīng)相等 以保證DNA分子中兩條平行鏈之間的距離相等 4 兩條鏈的長度 堿基總數(shù)一致 堿基互補(bǔ) 方向相反 5 磷酸 脫氧核糖 堿基三者之間的連接部位要正確 6 制作中各零件連接應(yīng)牢固 避免旋轉(zhuǎn)中脫落 7 各組模型制作以不同數(shù)量