一轮复习生物：第17课　DNA的结构、复制和基因的本质 ppt课件-2023新人教版(2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、第第1717课课DNA的结构、复制和基因的本质的结构、复制和基因的本质必修2遗传与进化第六单元基因的本质和表达一、一、DNA的结构的结构1DNA双螺旋结构模型的构建者：双螺旋结构模型的构建者：_。2DNA双螺旋结构的形成双螺旋结构的形成沃森和克里克沃森和克里克 脱氧核糖脱氧核糖胸腺嘧啶胸腺嘧啶几个游离的几个游离的磷酸基团磷酸基团C、G含量高的含量高的DNA分子结构更稳定分子结构更稳定233DNA的双螺旋结构的双螺旋结构(1)空间结构：空间结构：DNA由两条由两条_组成组成，这两条链按这两条链按_的方式盘旋成双螺旋结构。的方式盘旋成双螺旋结构。(2)基本骨架：基本骨架：_和和_交替连接构成。交替

2、连接构成。(3)碱基互补配对：两条链上的碱基通过碱基互补配对：两条链上的碱基通过_连接成碱基对。连接成碱基对。脱氧核苷酸链脱氧核苷酸链 反向平行反向平行 脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 氢键氢键(1)有机大分子：碳链。有机大分子：碳链。(2)细胞骨架：蛋白质纤维。细胞骨架：蛋白质纤维。(3)细胞膜基本支架：磷脂双分子层。细胞膜基本支架：磷脂双分子层。(4)DNA双螺旋结构基本骨架：脱氧核糖和磷酸交替连接。双螺旋结构基本骨架：脱氧核糖和磷酸交替连接。基本骨架或基本支架基本骨架或基本支架4DNA的结构特点的结构特点(1)_：具有：具有n个碱基对的个碱基对的DNA共有共有4n种碱基对排列顺序。种碱基对排

3、列顺序。(2)_：如每种：如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)_：DNA分子中分子中_与与_交替连接顺序不变交替连接顺序不变，碱基之间严格按照碱基之间严格按照_的原则进行。的原则进行。多样性多样性 特异性特异性 稳定性稳定性 磷酸磷酸 脱氧核糖脱氧核糖 碱基互补配对碱基互补配对 当当DNA中任意碱基数量有限时中任意碱基数量有限时，碱基的排列顺序都会小于碱基的排列顺序都会小于4n二、二、DNA的复制的复制1方式推测：方式推测：DNA分子复制方式为分子复制方式为_。2实验证据实验证据(1)实验方法：实验方法：_。(2)实验原理：含实验原理：含15N的双

4、链的双链DNA密度大密度大，含含14N的双链的双链DNA密密度小度小，一条链含一条链含14N、一条链含、一条链含15N的双链的双链DNA密度居中。密度居中。(3)实验假设：实验假设：_。半保留复制半保留复制 同位素标记技术和密度梯度离心技术同位素标记技术和密度梯度离心技术 DNA以半保留的方式复制以半保留的方式复制 假假说说演绎法演绎法(4)实验预期：离心后应出现实验预期：离心后应出现3条条DNA带。重带带。重带(密度最大密度最大)：两：两条链都为条链都为15N标记的亲代双链标记的亲代双链DNA；中带；中带(密度居中密度居中)：一条链为：一条链为14N标记标记，另一条链为另一条链为15N标记的

5、子代双链标记的子代双链DNA；轻带；轻带(密度最小密度最小)：两：两条链都为条链都为14N标记的子代双链标记的子代双链DNA。(6)过程分析过程分析立即取出立即取出，提取提取DNA离心离心_。繁殖一代后取出繁殖一代后取出，提取提取DNA离心离心_。繁殖两代后取出繁殖两代后取出，提取提取DNA离心离心1/2轻带、轻带、1/2中带。中带。(7)实验结论：实验结论：_。全部重带全部重带 全部中带全部中带 DNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是以半保留的方式进行的(5)实验过程实验过程3复制过程复制过程(1)概念：以概念：以_为模板合成为模板合成_的过程。的过程。(2)时间：细胞分裂前的间期。时间

6、：细胞分裂前的间期。亲代亲代DNA 子代子代DNA 能否通过对第一能否通过对第一代代DNA解旋获得解旋获得的的DNA单链进行单链进行离心的结果确定离心的结果确定DNA复制的方式复制的方式是全保留复制还是全保留复制还是半保留复制？是半保留复制？(3)图解图解(4)场所：真核生物在场所：真核生物在_、线粒体和、线粒体和_；原核生物在；原核生物在_和细胞质。和细胞质。(5)特点：特点：_。(6)方式：方式：_。(7)结果：形成结果：形成_的的DNA分子。分子。(8)意义：意义：DNA通过复制通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞胞，从而保持了遗传信息的连续性。从

7、而保持了遗传信息的连续性。(9)精确复制原因：精确复制原因：_，为复制提供了精为复制提供了精确的模板；通过确的模板；通过_，保证了复制能够准确地进行。保证了复制能够准确地进行。细胞核细胞核 叶绿体叶绿体 拟核拟核 边解旋边复制边解旋边复制 半保留复制半保留复制 两个完全相同两个完全相同 DNA独特的双螺旋结构独特的双螺旋结构 碱基互补配对碱基互补配对 三、基因的本质三、基因的本质1对于绝大多数生物对于绝大多数生物，基因是有基因是有_的的DNA片段；对于片段；对于极少数生物极少数生物，基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的RNA片段。片段。2染色体、染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系、基因和脱

8、氧核苷酸的关系遗传效应遗传效应 有遗传效应有遗传效应线性线性 脱氧核脱氧核苷酸排列顺序苷酸排列顺序一个或两个一个或两个许多许多许多许多3基因与碱基的关系基因与碱基的关系遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在_的排列顺序之中的排列顺序之中，构成基因的碱基数构成基因的碱基数_(填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)DNA分子的碱基总数。分子的碱基总数。4种碱基种碱基 小于小于 1DNA具有双螺旋结构具有双螺旋结构(1)沃森和克里克研究沃森和克里克研究DNA分子的结构时分子的结构时，运用了构建物理模型运用了构建物理模型的方法。的方法。()(2)双链双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接

9、的。分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。()(3)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。()2DNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是以半保留的方式进行的(1)DNA复制时复制时，严格遵循严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则的碱基互补配对原则，并且新合成的并且新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。分子中两条链均是新合成的。()(2)DNA复制时复制时，解旋酶与解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。聚合酶不能同时发挥作用。()(3)DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质复

10、制在细胞质中进行。中进行。()3基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的DNA片段片段(1)真核细胞的基因只存在于细胞核中真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在于而核酸并非仅存在于细胞核中。细胞核中。()(2)等位基因位于同一个等位基因位于同一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链上。分子的两条脱氧核苷酸链上。()(3)细胞中组成一个基因的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相细胞中组成一个基因的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等。等。()考点考点1 1：DNADNA的结构及相关计算的结构及相关计算1.DNA结构模型结构模型其中其中是磷酸二酯键是磷酸二酯键，是氢键。解旋酶作用于是氢键。解旋酶作用于

11、部位部位，限制限制性内切核酸酶和性内切核酸酶和DNA连接酶作用于连接酶作用于部位。部位。DNA结构的五点提醒结构的五点提醒(1)DNA分子中并不是所有的脱氧核糖都连接两个磷酸基团分子中并不是所有的脱氧核糖都连接两个磷酸基团，在每条链的在每条链的3端的脱氧核糖只连接了一个磷酸基团。端的脱氧核糖只连接了一个磷酸基团。(2)DNA分子的特异性是由碱基对的排列方式决定的分子的特异性是由碱基对的排列方式决定的，而不是而不是由碱基配对方式决定的。由碱基配对方式决定的。(3)DNA分子中能体现特异性的碱基比例是两互补碱基的和分子中能体现特异性的碱基比例是两互补碱基的和(如如AT)，而不是任意两不互补碱基的和

12、而不是任意两不互补碱基的和(如如AG)。(4)并不是所有的并不是所有的DNA分子都是双链结构分子都是双链结构，有少数的有少数的DNA分子分子是单链的是单链的，还有部分还有部分DNA是双链环状结构是双链环状结构，如原核细胞的拟核如原核细胞的拟核DNA、质粒、真核细胞的线粒体、质粒、真核细胞的线粒体DNA和叶绿体和叶绿体DNA等。等。(5)在单链在单链DNA分子中嘌呤数不一定等于嘧啶数。分子中嘌呤数不一定等于嘧啶数。2“归纳法归纳法”求解求解DNA分子中的碱基数量的计算规律分子中的碱基数量的计算规律(1)在在DNA双链双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即即AGTC。(2)互补碱

13、基之和的比例互补碱基之和的比例在任意一条链及整个在任意一条链及整个DNA分子中都相分子中都相同同，即若在一条链中即若在一条链中 m，在互补链及整个在互补链及整个DNA分子中分子中 m。(3)非互补碱基之和的比例非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数在两条互补链中互为倒数，在整个在整个DNA分子中为分子中为1，即若在即若在DNA一条链中一条链中 a，则在其互补链中则在其互补链中 ，而在整个而在整个DNA分子中分子中 1。(4)某种碱基在某种碱基在DNA分子中所占比例分子中所占比例，等于这种碱基在等于这种碱基在DNA每每条链中所占比例和的平均数。条链中所占比例和的平均数。考向考向1|DNA分子

14、结构分析分子结构分析120世纪世纪90年代年代，Cuenoud等发现等发现DNA也有酶催化活性也有酶催化活性，他他们根据共有序列设计并合成了由们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链个核苷酸组成的单链DNAE47，它可以催化两个它可以催化两个DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是片段之间的连接。下列有关叙述正确的是()BA在在DNAE47中中，嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数B在在DNAE47中中，碱基数脱氧核苷酸数脱氧核糖数碱基数脱氧核苷酸数脱氧核糖数CDNAE47作用的底物和作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的聚合酶作用的底物是相同的 D在在DN

15、AE47中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含氮碱基氮碱基考向考向2|DNA分子结构的相关计算分子结构的相关计算2下列有关双链下列有关双链DNA分子的叙述分子的叙述，正确的是正确的是()A若若DNA分子一条链中的碱基分子一条链中的碱基A所占比例为所占比例为a，则另一条链的则另一条链的碱基碱基C所占比例为所占比例为1/(2a)B如果一条链上如果一条链上(AT)(GC)m，则另一条链上该比值则另一条链上该比值也为也为mC如果一条链上的如果一条链上的ATGC2233，则另一条链则另一条链上该比值为上该比值为3322D由由50个碱基对组成的个碱基对组成的DNA

16、分子片段中至少含有氢键的数量分子片段中至少含有氢键的数量为为150个个B3 3从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的之和占全部碱基数的46%46%，又知该，又知该DNADNA分子的一条链分子的一条链(H(H链链)所含的碱所含的碱基中基中28%28%是腺嘌呤，是腺嘌呤，24%24%是胞嘧啶，则与是胞嘧啶，则与H H链相对应的另一条链中，链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的()A A26%26%、22%B22%B24%24%、28%28%C C14%14%、

17、11%D11%D11%11%、14%14%A考点考点2 2：DNADNA的复制及相关计算的复制及相关计算1关于关于DNA复制的三点提醒复制的三点提醒(1)DNA复制的主要场所是细胞核复制的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在；线粒体和叶绿体中也存在；原核细胞中主要是拟核区，质粒中也存在；原核细胞中主要是拟核区，质粒中也存在；DNA病毒在活的宿主病毒在活的宿主细胞内。细胞内。(2)DNA水解酶不参与水解酶不参与DNA复制。复制。DNA水解酶可以催化水解酶可以催化DNA分分子水解成脱氧核苷酸。子水解成脱氧核苷酸。(3)细胞内细胞内DNA复制时解旋酶催化解旋复制时解旋酶催化解旋，PCR时高温使氢

18、键断时高温使氢键断裂裂，导致解旋。导致解旋。D1.1.如图为真核细胞如图为真核细胞DNADNA复制过程的模式图，复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述不正确的是据图分析，下列相关叙述不正确的是()A A由图示得知，由图示得知，DNADNA复制的方式是半保留复制复制的方式是半保留复制B B解旋酶能使双链解旋酶能使双链DNADNA解开，且需要消耗解开，且需要消耗ATPATPC C从图中可以看出合成两条子链的方向都是从图中可以看出合成两条子链的方向都是55到到33D DDNADNA聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键2 2如图为真核生物染色体上如

19、图为真核生物染色体上DNADNA复制过程示意图，下列有关复制过程示意图，下列有关叙述错误的是叙述错误的是()AA A图中图中DNADNA复制是从多个起点同时开始的复制是从多个起点同时开始的B B图中图中DNADNA复制是边解旋边双向复制的复制是边解旋边双向复制的C C真核生物真核生物DNADNA复制过程需要解旋酶复制过程需要解旋酶D D真核生物的这种复制方式提高了复制效率真核生物的这种复制方式提高了复制效率(1)子代子代DNA分子数：分子数：2n个。个。无论复制多少次，含无论复制多少次，含15N的的DNA分子始终分子始终是是 2个。个。含含14N的有的有2n个，个，只含只含14N的有的有(2n

20、2)个，个，做题时应看准是做题时应看准是“含含”还是还是“只含只含”。(2)子代子代DNA分子的总链数：分子的总链数：2n22n1条。条。无论复制多少次，含无论复制多少次，含15N的链始终是的链始终是2条。条。含含14N的链数是的链数是(2n12)条。做题时应看条。做题时应看准是准是“DNA分分子数子数”还是还是“链数链数”。2DNA分子复制中相关计算公式分子复制中相关计算公式若将一个被若将一个被15N标记的标记的DNA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)若干代若干代，其结果分析如下：其结果分析如下：(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

21、含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个个，则经过则经过n次次复复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。个。若进行若进行第第n次次复制复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。个。3.准确把握准确把握DNA复制的相关计算问题复制的相关计算问题(1)复制次数：复制次数：“DNA复制了复制了n次次”和和“第第n次复制次复制”的区别：的区别：前者包括所有的复制前者包括所有的复制，后者只包括最后一次复制。后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目：碱基的数目单位是碱基数目：碱基的数目单位是“对对”还是还是“个个”。(3)复制模板：在复制模板

22、：在DNA复制过程中复制过程中，无论复制了几次无论复制了几次，含有亲含有亲代脱氧核苷酸单链的代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两条。分子都只有两条。(4)关键词语：看清是关键词语：看清是“DNA分子数分子数”还是还是“链数链数”，“含含”还是还是“只含只含”等关键词。等关键词。1上上图为某图为某DNA分子片段分子片段，假设该假设该DNA分子中有分子中有5 000对碱基对碱基，AT占碱基总数的占碱基总数的34%，若该若该DNA分子在含分子在含14N的培养基中连续复的培养基中连续复制制2次次，下列叙述正确的是下列叙述正确的是()BA复制时作用于复制时作用于处的酶为处的酶为DNA聚合酶聚合酶BDNA

23、分子复制分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个个C处指的是腺嘌呤核糖核苷酸处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D子代中含子代中含15N的的DNA分子占分子占1/22.2.将某种细菌培养在含有将某种细菌培养在含有3 3H H胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种类型的一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种类型的DNADNA分子如图所分子如图所示，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法正确的是示，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法正确的是()CA A细菌拟核细菌拟核DNADNA第一次复制后产生的第一次复制后产生

24、的DNADNA分子为乙类型分子为乙类型B B细菌拟核细菌拟核DNADNA第三次复制后产生的第三次复制后产生的DNADNA分子为甲、乙两种类分子为甲、乙两种类型，比例为甲型，比例为甲乙乙3 31 1C C细菌拟核细菌拟核DNADNA复制复制n n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目为目为2n12条条D D若该细菌拟核若该细菌拟核DNADNA含有的碱基数目为含有的碱基数目为m m，其中胸腺嘧啶的数，其中胸腺嘧啶的数目为目为a a，则第，则第n n次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为(2n1)(m2a)/23 3大肠杆菌拟核含有一个环

25、状大肠杆菌拟核含有一个环状DNADNA分子，细胞分裂前先进行分子，细胞分裂前先进行DNADNA的的复制。据如图分析，下列说法错误的是复制。据如图分析，下列说法错误的是()DA A上述过程需要解旋酶、上述过程需要解旋酶、DNADNA聚合酶的参与聚合酶的参与B B把只含把只含1414N N的甲放在含的甲放在含1515N N的培养液中复制三代，子代甲中不含的培养液中复制三代，子代甲中不含1414N N的的DNADNA占占75%75%C C若甲总碱基数为若甲总碱基数为a a，含有腺嘌呤，含有腺嘌呤p p个，则鸟嘌呤的数目为个，则鸟嘌呤的数目为a/2pD D上述过程提高复制效率的方式主要依靠两个起点同时

26、进行复上述过程提高复制效率的方式主要依靠两个起点同时进行复制制 4DNA的复制方式可以通过设想来的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。究竟是哪半保留复制、分散复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。的复制方式。实验步骤：实验步骤：a在氮源为在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌的培养基中生长的大肠杆菌，其其DNA分子均为分子均为14NDNA(对照对照)。b在氮源为在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌的培养基中生长的大肠杆菌，其其DNA分子均为分子均为15

27、NDNA(亲代亲代)。c将亲代含将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中的培养基中，再连再连续繁殖两代续繁殖两代(和和)，用密度梯度离心法分离用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：实验预测：(1)如果与对照如果与对照(14N/14N)相比相比，子代子代能分辨出两条能分辨出两条DNA带：一带：一条条_带和一条带和一条_带带，则可以排除则可以排除_。(2)如果子代如果子代只有一条中密度带只有一条中密度带，则可以排除则可以排除_，但但不能肯定是不能肯定是_。(3)如果

28、子代如果子代只有一条中密度带只有一条中密度带，再继续做子代再继续做子代DNA密度鉴密度鉴定：若子代定：若子代可以分出可以分出_和和_，则可以排除则可以排除分散复制分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代同时肯定半保留复制；如果子代不能分出不能分出_密密度两条带度两条带，则排除则排除_，同时确定为同时确定为_。轻轻密度密度重重密度密度半保留复制和分散复制半保留复制和分散复制全保留复制全保留复制半保留复制还是分散复制半保留复制还是分散复制分散复制分散复制一条中密度带一条中密度带一条轻密度带一条轻密度带中、轻中、轻半保留复制半保留复制5 5果蝇一个精原细胞中的一个核果蝇一个精原细胞中的一个核DNADN

29、A分子用分子用1515N N标记，在正常情标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有况下，其减数分裂形成的精子中，含有1515N N的精子数占的精子数占()A A1/16 B1/16 B1/8 C1/8 C1/4 D1/4 D1/21/2D6 6将某一核将某一核DNADNA被被3 3H H充分标记的雄性动物细胞充分标记的雄性动物细胞(染色体数为染色体数为2 2N N)置于不含置于不含3 3H H的培养液中培养，并经过连续两次细胞分裂。下列有关的培养液中培养，并经过连续两次细胞分裂。下列有关说法不正确的是说法不正确的是()A A若进行有丝分裂，则子细胞中含若进行有丝分裂，则子细胞中含3 3

30、H H的染色体数可能为的染色体数可能为2 2N NB B若进行减数分裂，则子细胞中含若进行减数分裂，则子细胞中含3 3H H的的DNADNA分子数一定为分子数一定为N NC C若子细胞中有的染色体不含若子细胞中有的染色体不含3 3H H，则不可能存在四分体，则不可能存在四分体D D若每个子细胞中染色体都含若每个子细胞中染色体都含3 3H H，则细胞分裂过程中一定发，则细胞分裂过程中一定发生了基因重组生了基因重组D规律总结：规律总结：有丝分裂：若只复制一次，产生的子染色体都有丝分裂：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。减数分裂：由于减数分裂没有细胞周期，减数分裂：由于减数分裂没有细胞周期，DNADNA只复制一次，只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。因此产生的子染色体都带有标记。谢谢观看 THANK YOU!