202X_202X學(xué)年高中生物第3章第3節(jié)DNA的復(fù)制第4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的課件新人教版必修2

1、第3 3節(jié)DNADNA的復(fù)制第4 4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段1.說(shuō)出科學(xué)家對(duì)DNA分子復(fù)制作出的推測(cè)。2.簡(jiǎn)述DNA分子的復(fù)制過(guò)程并說(shuō)明DNA分子的半保留復(fù)制。3.說(shuō)出DNA分子攜帶遺傳信息的方式并說(shuō)明DNA攜帶豐富遺傳信息的原因。4.總結(jié)基因與DNA的關(guān)系和基因的概念。5.簡(jiǎn)述DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。一二三四一、DNA的復(fù)制1.概念DNA的復(fù)制是以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。2.時(shí)間DNA分子的復(fù)制是在細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期,隨著染色體的復(fù)制而完成的。洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)行DNA復(fù)制的場(chǎng)所有哪些?提示:主要是細(xì)胞核,還有線粒體。3.場(chǎng)所和過(guò)程(1

2、)場(chǎng)所:主要在細(xì)胞核中,細(xì)胞質(zhì)中也有。(2)過(guò)程:解旋合成子鏈形成子代DNA。一二三四4.特點(diǎn)(1)DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過(guò)程。(2)由于新合成的每個(gè)DNA分子中,都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈,因此,這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制。5.條件DNA分子復(fù)制需要的模板是兩條已解開(kāi)的DNA單鏈;原料是游離的4種脫氧核苷酸;提供能量的物質(zhì)是ATP;還需要酶等。DNA是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),復(fù)制時(shí)首先打開(kāi)堿基對(duì)間的什么結(jié)構(gòu)?需要的條件是什么?提示:氫鍵,需要解旋酶和ATP。一二三四6.意義DNA分子通過(guò)復(fù)制,將遺傳信息從親代傳給子代,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。一二三四二、準(zhǔn)確復(fù)制的原因1.DNA分子

3、獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確的模板。2.通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì),保證了復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行。一二三四三、基因與DNA、染色體的關(guān)系1.每個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。2.每條染色體上有多個(gè)基因,基因在染色體上呈線性排列。一二三四四、DNA片段中的遺傳信息1.遺傳信息:DNA分子中 4種堿基的排列順序。2.特點(diǎn)(1)多樣性:堿基排列順序的千變?nèi)f化。(2)特異性:每一個(gè)DNA分子有特定的堿基排列順序。(3)穩(wěn)定性:DNA分子的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。3.與生物體多樣性和特異性的關(guān)系DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。一二一、DNA的復(fù)制1.理解DNA的復(fù)制(1)復(fù)制的場(chǎng)所DNA

4、復(fù)制的主要場(chǎng)所是細(xì)胞核,在擬核、線粒體、葉綠體中也能進(jìn)行DNA的復(fù)制。(2)外界條件對(duì)DNA復(fù)制的影響DNA復(fù)制的過(guò)程中,需要酶的催化和ATP供能,凡是影響酶活性的因素和影響細(xì)胞呼吸的因素,都會(huì)影響DNA的復(fù)制過(guò)程。一二(3)復(fù)制的過(guò)程 一二解旋:在解旋酶的作用下,把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)。合成子鏈:以解開(kāi)的每一條母鏈為模板,以游離的4種脫氧核苷酸為原料,遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,在有關(guān)酶的作用下,各自合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。形成子代DNA:每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu),從而形成2個(gè)與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子。特別提醒真核生物中一般是多起點(diǎn)雙向復(fù)制。從多個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始的復(fù)制不一定是同

5、步的。每個(gè)起點(diǎn)的復(fù)制方向均為雙向復(fù)制,即從起點(diǎn)向兩側(cè)按相反方向復(fù)制。一二一二2.半保留復(fù)制的驗(yàn)證:應(yīng)用放射性同位素示蹤技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)為了證明DNA分子的復(fù)制方式,1958年科學(xué)家運(yùn)用同位素示蹤技術(shù),設(shè)計(jì)了一個(gè)非常精巧的實(shí)驗(yàn)。一二(1)實(shí)驗(yàn)材料:大腸桿菌(大約每20 min分裂一次,產(chǎn)生子代)。(2)實(shí)驗(yàn)方法:放射性同位素標(biāo)記法和離心技術(shù)。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程用15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌,獲得15N/15N-DNA。將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA。將提取的DNA進(jìn)行離心,記錄離心后試管中DNA的位置。一二(4)實(shí)驗(yàn)預(yù)期:離心后出現(xiàn)3條DN

6、A帶。重帶(密度最大,最靠近試管底部):兩條鏈都為15N 標(biāo)記的親代雙鏈DNA(15N/15N)。雜交帶(密度居中,位置也居中,也稱中帶):一條鏈為15N、另一條鏈為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA(15N/14N)。輕帶(密度最小,離試管底部最遠(yuǎn)):兩條鏈都為14N 標(biāo)記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。(5)結(jié)論:實(shí)驗(yàn)證明,在新合成的每個(gè)DNA分子中,都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈,因此,這種復(fù)制方式又稱為半保留復(fù)制。一二二、基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體和生物性狀之間的關(guān)系一二題型一題型二題型三題型一 DNA復(fù)制的特點(diǎn)【例1】 下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過(guò)程示意圖,下列有關(guān)敘述

7、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(kāi)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(guò)程需要解旋酶D.真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率題型一題型二題型三解析:從題圖中可以看出有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn),但不是同時(shí)開(kāi)始復(fù)制,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤。圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的,真核生物DNA分子復(fù)制過(guò)程需要解旋酶、DNA聚合酶等參與。這種多起點(diǎn)、半保留復(fù)制的模式不僅能保持前后代的穩(wěn)定性,還提高了DNA復(fù)制的速率。答案:A反思領(lǐng)悟DNA復(fù)制具有半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制、多起點(diǎn)復(fù)制(真核生物)、雙向復(fù)制等特點(diǎn)。其中,邊解旋邊復(fù)制、多起點(diǎn)復(fù)制(真核生物)、雙向復(fù)制三個(gè)特

8、點(diǎn)提高了DNA復(fù)制的速率。題型一題型二題型三題型二 DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算【例2】 假設(shè)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體DNA由5 000個(gè)堿基對(duì)組成,其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌,共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是()A.該過(guò)程至少需要3105個(gè)鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸B.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等C.含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1 49D.該噬菌體DNA分子中含有的胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量是2 000個(gè)題型一題型二題型三解析:DNA分子中含有的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸(G)的數(shù)量是(5 000 2-5 000220%2)2=3 000(個(gè))

9、,復(fù)制過(guò)程至少需要鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為3 000(100-1)=2.97105 (個(gè)),A項(xiàng)錯(cuò)誤;噬菌體增殖過(guò)程中的模板來(lái)自噬菌體本身,B項(xiàng)錯(cuò)誤;經(jīng)過(guò)多次復(fù)制后,含32P的子代噬菌體為2個(gè),所以含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為2 (100-2)=1 49,C項(xiàng)正確;在雙鏈DNA分子中,胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量等于鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量,即為3 000個(gè)。答案:C題型一題型二題型三反思領(lǐng)悟與DNA復(fù)制有關(guān)的計(jì)算規(guī)律DNA不論復(fù)制多少次,產(chǎn)生的子代DNA分子中含有親代脫氧核苷酸鏈的總是2個(gè)。復(fù)制n次產(chǎn)生的子代DNA分子數(shù)為2n,產(chǎn)生的DNA單鏈為2n2=2n+1。故復(fù)制n次后,含親代DN

10、A鏈的DNA分子數(shù)占子代DNA分子總數(shù)的比例為1/2n-1。復(fù)制所需的脫氧核苷酸數(shù)=a(2n-1),其中的a為所求的脫氧核苷酸在原來(lái)DNA(即作模板的親代DNA)分子中的數(shù)量,n為復(fù)制次數(shù)。一定數(shù)量的堿基對(duì)所能構(gòu)成的DNA分子種類數(shù)或所攜帶的遺傳信息的種類數(shù)=4n(n為堿基對(duì)數(shù))。題型一題型二題型三題型三 基因、染色體和遺傳信息的關(guān)系【例3】 下列有關(guān)染色體、DNA、基因三者關(guān)系的敘述,錯(cuò)誤的是()A.每條染色體上含有一個(gè)或兩個(gè)DNA分子,一個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因B.在生物的遺傳中,染色體的行為決定著DNA和基因的行為C.三者都是生物細(xì)胞內(nèi)的主要遺傳物質(zhì)D.三者都能復(fù)制、分離和傳遞解析:D

11、NA是主要的遺傳物質(zhì),而染色體不是遺傳物質(zhì),染色體上還含有蛋白質(zhì)。一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。染色體的行為決定著DNA和基因的行為。在生命活動(dòng)過(guò)程中,基因、DNA都會(huì)隨染色體的復(fù)制而復(fù)制。答案:C題型一題型二題型三反思領(lǐng)悟基因的內(nèi)涵:功能上,基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位;本質(zhì)上,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段;結(jié)構(gòu)上,基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列;位置上,真核生物的核基因存在于細(xì)胞核中的染色體上,質(zhì)基因存在于線粒體或葉綠體中。探究方法能力展示用同位素標(biāo)記法證明DNA半保留復(fù)制(1)含15N的DNA在含14N的培養(yǎng)基中復(fù)制一次,形成的DNA分子經(jīng)密度梯度離心后形成的帶位于重帶和輕帶中間。(2)從在含14N的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)一代的細(xì)胞(原來(lái)含15N)中提取DNA,通過(guò)熱變性,使DNA雙鏈分開(kāi),然后離心,結(jié)果觀察到兩條帶,其中一條位于重帶位置,一條位于輕帶位置。這就有力地證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制。探究方法能力展示實(shí)例分析:含有32P或31P的磷酸,兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同,都可參與DNA分子的組成,但32P比31P相對(duì)分子質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動(dòng)物的細(xì)胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中,連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細(xì)胞。然后將G0代細(xì)胞移至含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng),經(jīng)過(guò)第1、第2次細(xì)胞分裂后,分別得到G1、G2代細(xì)胞。再?gòu)腉0、G1、G2代細(xì)胞中提取