高中生物必修二第三章DN分子的结构复制一轮复习课件.ppt
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1、生物必修生物必修2第三章复习第三章复习第第2节节 DNA分子的结构分子的结构 在通过实验证明了在通过实验证明了DNADNA是遗传物质后,人们更加迫切是遗传物质后,人们更加迫切的想知道:的想知道:DNADNA分子是怎样储存遗传信息的?又是怎样分子是怎样储存遗传信息的?又是怎样决定生物性状的?要回答这些问题,首先要弄清楚决定生物性状的?要回答这些问题,首先要弄清楚DNADNA的结构。的结构。:DNA双螺旋结构模型的构建:双螺旋结构模型的构建:1、构建者:、构建者:克里克和沃森克里克和沃森1953年克里克和沃森发现了年克里克和沃森发现了DNA双螺旋模型,双螺旋模型,DNA双螺旋模型的提出标志着生物学
2、进入了分子生物学双螺旋模型的提出标志着生物学进入了分子生物学阶段。阶段。3 3、意、意 义:义:2 2、过程:、过程:是多位科学家结合多个不同的学科领域成是多位科学家结合多个不同的学科领域成果的共同结晶。果的共同结晶。沃森、克里克和沃森、克里克和英国英国物理学家物理学家威威尔尔金金斯斯因发现生因发现生命命的双螺旋而的双螺旋而荣荣获获19621962年年诺贝诺贝尔尔奖奖。左左一:一:威威尔尔金斯金斯 左左三:克里克三:克里克 左五左五:沃森:沃森一、一、DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点(一)(一)DNA分子结构分子结构(1)元素组成:元素组成:(2)基本单位:基本单位:一分子脱氧核糖一
3、分子脱氧核糖一分子含氮碱基一分子含氮碱基(A、T、G、C)一分子磷酸一分子磷酸:DNA分子的结构:分子的结构:C C、H H、O O、N N、P P脱氧核苷酸脱氧核苷酸 (3 3)脱氧核苷酸长链)脱氧核苷酸长链脱水缩合脱水缩合碱基碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸(2)DNA的平面结构的平面结构 1、每个、每个DNA片断片断中,游离的磷酸基中,游离的磷酸基团有团有 个。个。2、DNA的一条链上的一条链上相邻的脱氧核苷酸相邻的脱氧核苷酸通过通过 连连接。接。3、碱基之间的配对方式有碱基之间的配对方式有 种种,.两两 A与与T配对,配对,G与与C配对配对2磷酸二酯键磷酸二酯键4、配对的碱基之间以、配对的
4、碱基之间以 相连,相连,A与与T之间形成之间形成 个个氢键,氢键,G与与C之间形成之间形成 个氢键。个氢键。氢键氢键两两三三6、关于氢键:、关于氢键:催化断裂所用的酶:催化断裂所用的酶:与与DNA稳定性的关系:稳定性的关系:5、关于磷酸二酯键:、关于磷酸二酯键:形成过程要生成:形成过程要生成:催化形成所用的酶:催化形成所用的酶:催化断裂所用的酶:催化断裂所用的酶:DNA聚合酶、聚合酶、DNA连接酶连接酶限制酶限制酶 DNA水解酶水解酶解旋酶解旋酶 氢键越多越稳定氢键越多越稳定水水(3)DNA的立体结构:规则的双螺旋结构的立体结构:规则的双螺旋结构由由两条两条 脱氧核苷酸链组成。脱氧核苷酸链组成
5、。外侧为外侧为 与与 交替连接构成交替连接构成DNA的的基本骨架。基本骨架。内部内部 。反向平行反向平行脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸碱基在配对时要遵守碱基在配对时要遵守碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基与碱基通过氢键连接形成碱基对碱基与碱基通过氢键连接形成碱基对(二)(二)DNA分子的特点分子的特点(1)稳定性:稳定性:DNA分子是由两条链按分子是由两条链按反向平行反向平行方式盘旋成双方式盘旋成双螺旋结构。螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成在外侧,构成基本骨架基本骨架;碱基排列在内侧。;碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接成
6、碱基对,遵循两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。(2)多样性:多样性:碱基对排列顺序千变万化碱基对排列顺序千变万化碱基对的排列顺序或碱基对的排列顺序或脱氧核苷酸的排列顺序脱氧核苷酸的排列顺序遗传信息遗传信息代表代表DNA分子的种类或分子的种类或碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序=4n 种种 n代表碱基对数代表碱基对数(3)特异性:特异性:每个每个 DNA分子都有特定的碱基排列分子都有特定的碱基排列顺序,代表了特定的遗传信息。顺序,代表了特定的遗传信息。(三)(三)DNA中碱基互补配对原则的有关计算:中碱基互补配对原则的有关计算:解题时先画出简图,根据碱基互补
7、配对原则推知规律:解题时先画出简图,根据碱基互补配对原则推知规律:规律规律1:在双链:在双链DNA分子中,互补碱基两两相分子中,互补碱基两两相等,等,AT,CG,AGCT,即嘌呤碱,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。基总数等于嘧啶碱基总数。规律规律2:在双链:在双链DNA分子中,互补的两碱基分子中,互补的两碱基之和之和(如如AT或或CG)占全部碱基的比例等于其占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。基数的比例。(单双链转化公式单双链转化公式)A链链B链链(A链)链)A1T1e%(B链)链)T2A2=e%(双链双链)ATe%
8、规律规律3:DNA分子一条链中分子一条链中(AG)/(CT)的比的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值,在整个值的倒数等于互补链中该种碱基的比值,在整个DNA分子中该比值等于分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和比不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数例在两条单链中互为倒数)A链链B链链(A链链)(A1G1)/(T1C1)=e(B链链)(A2G2)/(T2C2)=1/e(双链双链)(AG)/(TC)=1规律规律4:DNA分子一条链中分子一条链中(AT)/(CG)的比值的比值等于其互补链和整个等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和
9、双链中比值配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等都相等)A链链B链链 (A链链)(A1T1)/(G1C1)(B链链)(A2T2)/(G2C2)(双链双链)(AT)/(GC)不同的生物该比值不同不同的生物该比值不同体现了不同生物体现了不同生物DNA分分子的特异性。子的特异性。1从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNA进行分析,其进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的碱基数的46,又知该,又知该DNA的一条链的一条链(H链链)所含所含的碱基中的碱基中28是腺嘌呤,问与是腺嘌呤,问与H链相对应的另一链相对应的另一条链中腺嘌
10、吟占该链全部碱基数的(条链中腺嘌吟占该链全部碱基数的()A26 B24 C14 D11A第第3节节 DNA的复制的复制 1 最早提出的最早提出的DNA复制模型有三种;复制模型有三种;一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测1、全保留复制:、全保留复制:新复制出新复制出 的分子直接形成,完全的分子直接形成,完全 没有旧的部分;没有旧的部分;2、半保留复制:、半保留复制:形成的分子形成的分子 一半是新的,一半是旧的;一半是新的,一半是旧的;3、分散复制:、分散复制:新复制的分子新复制的分子 中新旧都有,但分配是随中新旧都有,但分配是随 机组合的;机组合的;复制一次复制一次复制一次复制一次沃森和
11、克里克推测是半保留复制模型沃森和克里克推测是半保留复制模型复制一次复制一次亲代亲代DNA子代子代DNA2:DNA半保留复制的实验证据:半保留复制的实验证据:实验材料:实验材料:实验方法:实验方法:实验过程:实验过程:实验预测:实验预测:同位素标记法和密度梯度离心法同位素标记法和密度梯度离心法3H、15N、32P假说假说-演绎法演绎法大肠杆菌大肠杆菌 用含用含15NHCl的培养基培养大肠杆菌,再把标的培养基培养大肠杆菌,再把标记记15N的大肠杆菌放在的大肠杆菌放在14N的培养基中培养,分代提的培养基中培养,分代提取取DNA,并离心记录其在试管中的位置。,并离心记录其在试管中的位置。离心后出现三条
12、离心后出现三条DNA带(一条带是带(一条带是15N/15N的的DNA 其密度最大最靠近试管底部,一条是其密度最大最靠近试管底部,一条是15N/14N的的DNA其密度居中位置也居其密度居中位置也居中,还一条是中,还一条是14N/14N 的的DNA其密度其密度最小离试管底部最远最小离试管底部最远)二、二、DNADNA半保留复制的实验证据(见教材)半保留复制的实验证据(见教材)重带重带(下部下部)1515N/N/1515N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N轻带轻带(上部上部)1414N/N/1414N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N实验结果:实验结果:实验结
13、论:实验结论:与预期相同与预期相同DNA的复制方式为半保留复制的复制方式为半保留复制二、二、DNA分子的复制分子的复制1概念:概念:2复制时间:复制时间:3复制场所:复制场所:4、复制方式:、复制方式:5、复制特点:、复制特点:DNA的复制是指以亲代的复制是指以亲代DNA为模板合成为模板合成子代子代DNA的过程。的过程。细胞有丝分裂的细胞有丝分裂的间期间期和减数第一次分裂和减数第一次分裂前的前的间期间期,随着染色体的复制而完成的。,随着染色体的复制而完成的。边解旋边复制、多个复制位点边解旋边复制、多个复制位点真核细胞:主要在真核细胞:主要在细胞核,线粒体和叶绿体细胞核,线粒体和叶绿体中也有中也
14、有原核细胞:原核细胞:拟核拟核和细胞质中的和细胞质中的质粒质粒半保留复制半保留复制6复制条件复制条件(1)模板:模板:(2)原料:原料:(3)能量:能量:(4)酶:酶:7过程:过程:8结果:结果:DNA分子解开的两条母链分子解开的两条母链四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸ATP解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶形成两个完全相同的形成两个完全相同的DNA分子分子体外复制:体外复制:适宜的温度、适宜的温度、PH和引物和引物如:如:PCR技术技术解旋解旋 合成合成 螺旋螺旋 子代子代DNA9DNA复制能准确进行的原因:复制能准确进行的原因:10复制意义:复制意义:1、独特的双螺旋结构独特的双螺
15、旋结构,为复制提供了,为复制提供了精确的模板精确的模板;2、严格的严格的碱基互补配对碱基互补配对保证了复制准确的进行。保证了复制准确的进行。DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给子代,分子通过复制,将遗传信息从亲代传给子代,从而从而保持了遗传信息的连续性。保持了遗传信息的连续性。因复制差错而出现基因突变,可因复制差错而出现基因突变,可为生物进化提供原为生物进化提供原材料。材料。11、影响、影响DNA复制的因素:复制的因素:温度温度等影响细胞呼吸的因素都能影响等影响细胞呼吸的因素都能影响DNA的复制的复制(1)一个一个DNA分子复制分子复制n代,生成的代,生成的DNA分子数:分子数:(4)一个
16、一个DNA分子复制分子复制n代,第代,第n代生成的代生成的DNA分分子数:子数:(2)一个一个DNA分子复制分子复制n代,不含亲代链的子代代,不含亲代链的子代DNA分子数:分子数:三、三、与与DNA复制有关的计算复制有关的计算2n2n2。(3)DNA双链中,含某碱基双链中,含某碱基x个,复制个,复制n次,则次,则需添加该碱基的脱氧核苷酸分子数需添加该碱基的脱氧核苷酸分子数(2n1)x2n-11具有具有100个碱基对的个碱基对的1个个DNA分子区段,内含分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸氧核苷酸()A60个个
17、 B80个个 C120个个 D180个个答案:答案:D解析:解析:根据碱基互补配对原则:根据碱基互补配对原则:AT,GC,得,得出:出:G1/2(21002T)60个,则该个,则该DNA分子复制一分子复制一次,每一个次,每一个DNA分子各需要分子各需要60个胞嘧啶脱氧核苷酸。所个胞嘧啶脱氧核苷酸。所以题中所述的一个以题中所述的一个DNA分子经两次复制,共需分子经两次复制,共需(60260)个胞嘧啶脱氧核苷酸。个胞嘧啶脱氧核苷酸。2 某一某一DNA分子中,分子中,A为为200个,复制数次后个,复制数次后消耗周消耗周围环境围环境中含中含A的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸3000个,该个,该DNA分子已经复
18、分子已经复制了制了几几次次()A4次次B3次次C5次次D6次次答案:答案:AC答案:答案:BD5 DNA分子经过诱变,某位点上的一个正常碱基分子经过诱变,某位点上的一个正常碱基(设为设为P)变成了尿嘧啶。该变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次,得到的连续复制两次,得到的4个子个子代代DNA分子相应位点上的碱基对分别为分子相应位点上的碱基对分别为UA、AT、GC、CG。推测。推测“P”可能是可能是 ()A胸腺嘧啶胸腺嘧啶 B腺嘌呤腺嘌呤C胸腺嘧啶或腺嘌呤胸腺嘧啶或腺嘌呤 D胞嘧啶胞嘧啶D 第四节:基因是有遗传效应的第四节:基因是有遗传效应的DNADNA片段片段资料资料1 1大肠杆菌细胞的拟核有1个
19、DNA分子,长度约为4 700 000个碱基对,在DNA分子上分布着大约4 400个基因,每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。带带有有纤纤毛毛的的大大肠肠杆杆菌菌一、证明基因与一、证明基因与DNADNA关系的实例关系的实例大肠杆菌一个大肠杆菌一个DNADNA上含有上含有多个基因。说明基因是多个基因。说明基因是DNADNA分子上的一个片段。分子上的一个片段。资料资料2 2生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光,这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段-绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明,转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠,在紫外线的照射下,也能象海蛰一样发光。推
20、理推理 基因是特定的基因是特定的DNADNA片段,可切除,可拼接片段,可切除,可拼接基因有遗传的功能基因有遗传的功能资料资料3 3人类基因组计划测定的是24条染色体(22条染色体+X+Y)上的DNA的碱基序列。其中,每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对,其中,构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。并不是随便一段并不是随便一段DNADNA就称为基因。基因就称为基因。基因是一段是一段DNADNA,但是一段,但是一段DNADNA不一定是基因不一定是基因-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-TACGTACGTAGGTACGA
21、TCGGTAGGGATTCCTGTC-基因基因基因基因非基因片段非基因片段资料资料4 4不少人认为,人和动物的胖瘦是由基因决定的。近来的科学研究发现,小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组的小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。没有没有HMGICHMGIC基因,就没有肥胖的表现,有基因,就没有肥胖的表现,有HMGICHMGIC基因就有肥胖表现。说明基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的基因能控制生物的性状性状。具有遗传效应(基因的功能)具有遗传效应(基因的功能)综合上述资料,
22、基因的定义为:综合上述资料,基因的定义为:概念:基因是有遗传效应的概念:基因是有遗传效应的DNADNA片段片段 是生物遗传的功能和结构单位是生物遗传的功能和结构单位二、遗传信息二、遗传信息 遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4 4种碱基的排列顺序中;种碱基的排列顺序中;指基指基因的脱氧核苷酸因的脱氧核苷酸(碱基对碱基对)的排列顺序。的排列顺序。因而:因而:基因基因是有遗传效应的是有遗传效应的DNA片段片段是指是指DNA分子中有遗传效应的脱氧核苷酸序分子中有遗传效应的脱氧核苷酸序列列三、染色体、三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系、基因、脱氧核苷酸之间的关系分析下面的概念图,回答有关问题:分
23、析下面的概念图,回答有关问题:A A染色体染色体B B+C CDNADNA D D基因基因 E E脱氧核苷酸脱氧核苷酸构成构成 H磷酸磷酸+FG(1)图中)图中B是是 ,F是是 ,G是是 。(2)1个个A与与C有两种比例关系:有两种比例关系:和和 。(3)每个)每个C含有含有 个个D,每个,每个D中可以由中可以由 个个 E 组成。组成。蛋白质蛋白质含含N N碱基碱基脱氧核糖脱氧核糖1 1:1 11 1:2 2很多很多成百上千成百上千(4)D 和和A的位置关系:的位置关系:。(5)从分子水平看)从分子水平看D和和C的关系是的关系是 。(6)C的基本组成单位是图中的的基本组成单位是图中的 。(7)
24、在)在E构成的链中,与一分子构成的链中,与一分子G相连接的有相连接的有 分子分子F和和 分子分子H。(8)遗传信息是)遗传信息是D中中 的排列顺序。的排列顺序。DD位于位于A A上上基因(基因(DD)是有遗传效)是有遗传效应的应的DNADNA(C C)片断)片断E E1 12 2E E(脱氧核苷酸)(脱氧核苷酸)分析下面的概念图,回答有关问题:分析下面的概念图,回答有关问题:A A染色体染色体B B+C CDNADNA D D基因基因 E E脱氧核苷酸脱氧核苷酸构成构成 H磷酸磷酸+FG二二:DNA:DNA片段如何蕴藏遗传信息片段如何蕴藏遗传信息?4 4种碱基的排列顺序蕴种碱基的排列顺序蕴藏着
25、遗传信息藏着遗传信息.三三:DNA:DNA的特点的特点:稳定性、多样性、特异性。稳定性、多样性、特异性。假如决定脸型的一个基因假如决定脸型的一个基因只有只有17个碱基对组成,那个碱基对组成,那么这种排列有多少种可能?么这种排列有多少种可能?417种。大约为种。大约为172亿种。亿种。基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息,基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息,而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状的基因之间的差别。归根到底,的基因之间的差别。归根到底,生物性状的遗传就生物性状的遗传就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和是基因
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