第2章 第一节 遗传信息的复制 ppt课件-2023新北师大版(2019)《高中生物》必修第二册.pptx
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1、第一节遗传信息的复制1.探究DNA的复制方式,概述DNA通过半保留方式进行 复制。2.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。学习目标1.生命观念:基于对DNA半保留复制机制的理解,进一 步形成结构与功能相适应的观念。2.科学探究:阐明利用同位素标记技术和密度梯度离心技 术探究DNA复制方式的过程。素养要求内容索引一、DNA复制为半保留复制二、DNA的复制过程梳理网络要语必背随堂演练知识落实课时对点练DNA复制为半保留复制01梳理教材知识 夯实基础1.科学家科学家:和 。2.实验方法:实验方法:同位素标记技术和 技术。3.实验原理:实验原理:14N/14NDNA的分子密度 ;15N/15
2、NDNA的分子密度 ;15N/14NDNA的分子密度 。梅瑟生斯达尔密度梯度离心小大居中4.实验过程实验过程5.结果分析结果分析(1)亲代细菌裂解离心全部是 带。(2)培养一代的菌液裂解离心全部是 带。(3)培养两代的菌液裂解离心出现 带和 带两条带。6.实验结论:实验结论:DNA通过 方式进行复制。杂种重杂种轻半保留辨析易错易混 练前清障(1)沃森和克里克以大肠杆菌为材料,运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制()(2)在证明DNA半保留复制的实验中,科学家根据放射性的高低来区分亲代DNA和子代DNA()思考延伸拓展 强化素养科学家在研究DNA的复制方式时,提出了三种复制模式:全保
3、留复制、半保留复制和弥散复制(如图所示)。提示关键要区分子代DNA分子中,来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链的结合方式。(2)用什么方法区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链?提示同位素标记法。请据图回答问题:(1)如果要通过实验区分DNA复制方式的三种假说,那么实验中区分的关键是什么?(3)如何测定子代DNA带有同位素的情况?提示对子代DNA进行密度梯度离心,观察其在离心管中的分布。(4)若DNA复制的方式为全保留复制,上述实验结果会是怎样?提示亲代大肠杆菌:提取DNA离心全部是重带。培养一代后取出:提取DNA离心1/2是重带、1/2是轻带。培养两代后取出:提取DNA离心1/4是
4、重带、3/4是轻带。DNA的复制过程02梳理教材知识 夯实基础1.概念:概念:DNA以半保留方式进行自我复制,以 _ 为模板,按照 原则合成新的DNA分子。2.DNA合成过程的探究实验合成过程的探究实验(1)科学家:美国生物化学家 。(2)实验过程:提取大肠杆菌中参与DNA复制的组分,再加入DNA模板、DNA引物、四种三磷酸脱氧核糖核苷、DNA聚合酶新的DNA分子。(3)结论:在 和 存在的前提下,DNA聚合酶可以催化合成新的DNA分子。每一条链碱基互补配对科恩伯格DNA模板三磷酸脱氧核糖核苷3.过程过程(1)DNA的复制过程示意图解旋酶脱氧核糖核苷酸DNA聚合酶双螺旋结构(2)要点解析DNA
5、的合成方向只能是53的原因:DNA聚合酶只能把单核苷酸添加在DNA链的 上,即脱氧核糖第3位碳原子的羟基上。复制起点a.复制起点是指DNA合成 的部位,一般 含量较高。因为A、T之间只有 个氢键结合,G、C之间有 个氢键结合,所以解开AT碱基对所需的能量比解开GC碱基对所需的能量 。b.通常,原核生物DNA只有 个复制起点,真核生物DNA往往有 个复制起点。对于DNA的合成,、和_ 都是必不可少的。3OH开始A、T23少一多DNA模板引物四种脱氧核糖核苷酸DNA聚合酶4.结果:结果:形成两个 的新的DNA分子。5.DNA精确复制的原因精确复制的原因(1)DNA分子结构的 。(2)DNA复制的
6、。6.DNA复制过程中差错的修复:复制过程中差错的修复:DNA在复制过程中,有时会出现一些错配碱基,DNA聚合酶具有一定的 功能,它能及时地把错配的碱基切除,然后再补上正确的碱基。完全相同稳定性严谨性纠错7.聚合酶链式反应聚合酶链式反应(PCR)(1)概念:PCR是一种在体外快速合成DNA的方法。的DNA聚合酶以DNA为模板,利用四种脱氧核糖核苷酸以及与模板配对的 ,在体外 合成目的DNA片段。(2)应用 鉴定。种质资源鉴定。鉴定。转基因品种鉴定。耐高温DNA引物大量快速亲子新品种在复制速率相同的前提下,图中DNA是从其最右边开始复制的。(2)三磷酸脱氧核糖核苷(dNTP)的作用三磷酸脱氧核糖
7、核苷水解可为DNA复制提供能量。三磷酸脱氧核糖核苷水解后的产物脱氧核糖核苷酸是DNA复制的直接原料。拓展延伸(1)真核生物DNA复制的起点和方向多起点不同时双向复制(3)细胞内DNA复制与PCR技术的比较比较项目细胞内DNA复制PCR技术不同点解旋在解旋酶作用下边解旋边复制94 高温解旋,双链分开酶解旋酶、DNA聚合酶耐高温的DNA聚合酶温度体内温和条件高温引物RNADNA相同点需提供DNA复制的模板;以四种脱氧核糖核苷酸为原料;都需要酶的催化辨析易错易混 练前清障(1)DNA的复制过程不需要消耗能量()(2)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同()(3)单个脱氧核糖核苷酸在DNA酶的作
8、用下连接合成新的子链()(4)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中()(5)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键()思考延伸拓展 强化素养请总结DNA复制的相关计算规律:假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代,结果如图:从图中可以得到如下规律:(1)DNA分子数子n代DNA分子总数为 个。含15N的DNA分子数为 个。含14N的DNA分子数为 个。只含15N的DNA分子数为 个。只含14N的DNA分子数为(2n2)个。2n22n0(2)多核苷酸链数子代DNA中多核苷酸链数 条。亲代多核苷酸链数 条。新合成的多核苷酸链数(2n12)条。(3)消耗的脱
9、氧核糖核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核糖核苷酸m个,经过n次复制,需消耗游离的该脱氧核糖核苷酸数为 个。若一亲代DNA分子含有某种脱氧核糖核苷酸m个,在第n次复制时,需消耗游离的该脱氧核糖核苷酸数为 个。2n12m(2n1)m2n1梳理网络要语必背031.DNA复制的方式是半保留复制,复制的方向只能是53。2.DNA复制的过程可分为三步:(1)解旋:解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。(2)合成子链:以解开的每一条DNA链为模板,在DNA聚合酶和其他大分子蛋白质的作用下,利用周围环境中游离的四种脱氧核糖核苷酸,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。(3)螺旋形成子代DNA:
10、每条新链与互补的母链盘绕成新的DNA双螺旋结构。3.DNA聚合酶既可催化形成磷酸二酯键,又具有一定的纠错功能。随堂演练知识落实041.细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后,使细菌DNA的含氮碱基均含有15N,然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养,抽取其子代的DNA经高速离心分离,如图为可能的结果,下列叙述错误的是A.第一次分裂的子代DNA应为B.第二次分裂的子代DNA应为C.第三次分裂的子代DNA应为D.亲代的DNA应为解析亲代DNA为15N/15N,移入含14NH4Cl的培养基中培养,经一次复制所形成的子代DNA应均为15N/14N,应如图所示。1234562.PCR技术扩增DNA
11、所需要的条件是目的基因(或模板DNA分子)引物四种脱氧核糖核苷酸耐高温的DNA聚合酶核糖体A.B.C.D.1234563.(2020福建厦门一中期中)下列关于DNA复制的叙述,不正确的是A.DNA复制时只以DNA的一条链作为模板B.DNA复制时以4种游离的脱氧核糖核苷酸为原料C.DNA复制过程需要消耗能量D.DNA分子的复制方式是半保留复制解析DNA复制时以解开的两条单链分别作为模板,A错误;DNA复制过程需要细胞呼吸产生的ATP作为直接能源物质,C正确;DNA分子的复制方式是半保留复制,通过半保留复制,每条子链与互补的母链盘绕成一个新的DNA分子,D正确。1234564.(2020成都高新实
12、验中学高二月考)以DNA的一条链“5ATC3”为模板,经复制后产生的子链是A.5GAT3 B.5UAG3C.5TAG3 D.5TUG31234565.下列关于DNA的相关计算中,正确的是A.具有1 000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有胞 嘧啶200个B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次后共需要2nm个胸腺嘧啶C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制需要2n1m个胸腺嘧啶D.无论是双链DNA还是单链DNA,AG所占的比例均是1/2123456解析根据碱基互补配对原则,具有1 000个碱基对的DNA,ATCG2 000(个),AT600(个),CG400(个),但
13、在该DNA分子的每一条链上,胞嘧啶不一定是200个,A项错误;具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次后共需要(2n1)m个胸腺嘧啶,B项错误;具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制共需要(2n1)m(2n11)m2n1m个胸腺嘧啶,C项正确;在双链DNA分子中,AG所占的比例是1/2,在单链DNA分子中,AG所占的比例不一定是1/2,D项错误。123456(1)图中表示的生理过程是_,此过程发生的主要场所是_。(2)该过程首先需要在_酶作用下把两条链解开。(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基,其中腺嘌呤q个,连续进行此项生理过程n次,共消耗游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸_个。(4)该过程得到的
14、子代DNA与亲代相同,原因是_。为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行6.如图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图,请据图回答下列问题:123456DNA复制细胞核解旋(p/2q)(2n1)DNA独特的双螺旋结构,解析已知一个亲代DNA分子有p个碱基,其中腺嘌呤q个,则胞嘧啶有(p/2q)个,所以连续进行此项生理过程n次,共消耗游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸(p/2q)(2n1)个。123456课时对点练05A组基础对点练题组一DNA复制为半保留复制1.如图所示是研究DNA复制方式的实验,根据这些实验结果进行的推论,正确的是菌种:大肠杆菌。培养条件与方法:(1)在含15
15、NH4Cl的培养基中培养若干代,使DNA均被15N标记(甲图);(2)转至含14NH4Cl的培养基中培养,每30分钟繁殖一代;(3)取出每代DNA样本,并离心。123456789 101112131415 16丙是转入含14NH4Cl培养基中复制一代的结果乙是转入含14NH4Cl培养基中复制二代的结果出现丁的结果至少需要60分钟戊图表示复制三代后不再具有15N标记的DNAA.B.C.D.123456789 101112131415 16解析由于DNA分子的复制方式是半保留复制,而丙中全为杂种带,所以丙是转入14NH4Cl培养基中复制一代的结果,正确;乙中是 重带、杂种带,而DNA分子是半保留复
16、制,所以复制后不可能有全重带的DNA存在,错误;丁中是 杂种带、轻带,说明DNA已复制两次,而复制一次需要30分钟,所以出现丁的结果至少需要60分钟,正确;戊中全为轻带,表示不具有15N标记的DNA,而DNA分子是半保留复制,15N标记的DNA一直存在,错误。综上所述,B正确。123456789 101112131415 16解析因为DNA分子的复制方式为半保留复制,因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中,故A、B项错误;第二次复制时得到的4个DNA分子中,都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的,而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示),故C项错误、D项正确。
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