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

1、第3 3節(jié)DNADNA的復制第4 4節(jié)基因是有遺傳效應的DNADNA片段1.說出科學家對DNA分子復制作出的推測。2.簡述DNA分子的復制過程并說明DNA分子的半保留復制。3.說出DNA分子攜帶遺傳信息的方式并說明DNA攜帶豐富遺傳信息的原因。4.總結基因與DNA的關系和基因的概念。5.簡述DNA半保留復制的實驗證據(jù)。一二三四一、DNA的復制1.概念DNA的復制是以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2.時間DNA分子的復制是在細胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期,隨著染色體的復制而完成的。洋蔥根尖分生區(qū)細胞進行DNA復制的場所有哪些?提示:主要是細胞核,還有線粒體。3.場所和過程(1

2、)場所:主要在細胞核中,細胞質中也有。(2)過程:解旋合成子鏈形成子代DNA。一二三四4.特點(1)DNA復制是一個邊解旋邊復制的過程。(2)由于新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈,因此,這種復制方式叫半保留復制。5.條件DNA分子復制需要的模板是兩條已解開的DNA單鏈;原料是游離的4種脫氧核苷酸;提供能量的物質是ATP;還需要酶等。DNA是規(guī)則的雙螺旋結構,復制時首先打開堿基對間的什么結構?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分子通過復制,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、準確復制的原因1.DNA分子

3、獨特的雙螺旋結構提供精確的模板。2.通過堿基互補配對,保證了復制準確進行。一二三四三、基因與DNA、染色體的關系1.每個DNA分子上有多個基因,基因是有遺傳效應的DNA片段。2.每條染色體上有多個基因,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(1)多樣性:堿基排列順序的千變?nèi)f化。(2)特異性:每一個DNA分子有特定的堿基排列順序。(3)穩(wěn)定性:DNA分子的結構較穩(wěn)定。3.與生物體多樣性和特異性的關系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基礎。一二一、DNA的復制1.理解DNA的復制(1)復制的場所DNA

4、復制的主要場所是細胞核,在擬核、線粒體、葉綠體中也能進行DNA的復制。(2)外界條件對DNA復制的影響DNA復制的過程中,需要酶的催化和ATP供能,凡是影響酶活性的因素和影響細胞呼吸的因素,都會影響DNA的復制過程。一二(3)復制的過程 一二解旋:在解旋酶的作用下,把兩條螺旋的雙鏈解開。合成子鏈:以解開的每一條母鏈為模板,以游離的4種脫氧核苷酸為原料,遵循堿基互補配對原則,在有關酶的作用下,各自合成與母鏈互補的子鏈。形成子代DNA:每條子鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結構,從而形成2個與親代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雙向復制。從多個起點開始的復制不一定是同

5、步的。每個起點的復制方向均為雙向復制,即從起點向兩側按相反方向復制。一二一二2.半保留復制的驗證:應用放射性同位素示蹤技術和密度梯度離心技術為了證明DNA分子的復制方式,1958年科學家運用同位素示蹤技術,設計了一個非常精巧的實驗。一二(1)實驗材料:大腸桿菌(大約每20 min分裂一次,產(chǎn)生子代)。(2)實驗方法:放射性同位素標記法和離心技術。(3)實驗過程用15N標記的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌,獲得15N/15N-DNA。將大腸桿菌轉移到含14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA。將提取的DNA進行離心,記錄離心后試管中DNA的位置。一二(4)實驗預期: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標記的子代雙鏈DNA(15N/14N)。輕帶(密度最小,離試管底部最遠):兩條鏈都為14N 標記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。(5)結論:實驗證明,在新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈,因此,這種復制方式又稱為半保留復制。一二二、基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體和生物性狀之間的關系一二題型一題型二題型三題型一 DNA復制的特點【例1】 下圖為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖,下列有關敘述

7、錯誤的是()A.圖中DNA分子復制是從多個起點同時開始的B.圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的C.真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶D.真核生物的這種復制方式提高了復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復制起點,但不是同時開始復制,所以A項錯誤。圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的,真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶、DNA聚合酶等參與。這種多起點、半保留復制的模式不僅能保持前后代的穩(wěn)定性,還提高了DNA復制的速率。答案:A反思領悟DNA復制具有半保留復制、邊解旋邊復制、多起點復制(真核生物)、雙向復制等特點。其中,邊解旋邊復制、多起點復制(真核生物)、雙向復制三個特

8、點提高了DNA復制的速率。題型一題型二題型三題型二 DNA復制的有關計算【例2】 假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成,其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌,共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是()A.該過程至少需要3105個鳥嘌呤脫氧核苷酸B.噬菌體增殖需要細菌提供模板、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個題型一題型二題型三解析:DNA分子中含有的鳥嘌呤脫氧核苷酸(G)的數(shù)量是(5 000 2-5 000220%2)2=3 000(個)

9、,復制過程至少需要鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為3 000(100-1)=2.97105 (個),A項錯誤;噬菌體增殖過程中的模板來自噬菌體本身,B項錯誤;經(jīng)過多次復制后,含32P的子代噬菌體為2個,所以含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為2 (100-2)=1 49,C項正確;在雙鏈DNA分子中,胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量等于鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量,即為3 000個。答案:C題型一題型二題型三反思領悟與DNA復制有關的計算規(guī)律DNA不論復制多少次,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。復制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DNA(即作模板的親代DNA)分子中的數(shù)量,n為復制次數(shù)。一定數(shù)量的堿基對所能構成的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系【例3】 下列有關染色體、DNA、基因三者關系的敘述,錯誤的是()A.每條染色體上含有一個或兩個DNA分子,一個DNA分子上含有多個基因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.三者都是生物細胞內(nèi)的主要遺傳物質D.三者都能復制、分離和傳遞解析:D

11、NA是主要的遺傳物質,而染色體不是遺傳物質,染色體上還含有蛋白質。一個DNA分子上有多個基因,基因是有遺傳效應的DNA片段。染色體的行為決定著DNA和基因的行為。在生命活動過程中,基因、DNA都會隨染色體的復制而復制。答案:C題型一題型二題型三反思領悟基因的內(nèi)涵:功能上,基因是遺傳物質的結構和功能的基本單位;本質上,基因是有遺傳效應的DNA片段;結構上,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胞核中的染色體上,質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記法證明DNA半保留復制(1)含15N的DNA在含14N的培養(yǎng)基中復制一次,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)基中生長一代的細胞(原來含15N)中提取DNA,通過熱變性,使DNA雙鏈分開,然后離心,結果觀察到兩條帶,其中一條位于重帶位置,一條位于輕帶位置。這就有力地證實了DNA的半保留復制。探究方法能力展示實例分析:含有32P或31P的磷酸,兩者化學性質幾乎相同,都可參與DNA分子的組成,但32P比31P相對分子質量大?，F(xiàn)將某哺乳動物的細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中,連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移至含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng),經(jīng)過第1、第2次細胞分裂后,分別得到G1、G2代細胞。再從G0、G1、G2代細胞中提取