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1、磐石二中磐石二中 刘艳艳刘艳艳第三章第三章基因的本质基因的本质 一、知识点串联：一、知识点串联： 1、DNA分子的基本单位？（分子的基本单位？（ ） 包括几种？包括几种？（ ） 2、DNA的立体结构？的立体结构？（ ） 3、DNA分子双螺旋结构的主要特点？分子双螺旋结构的主要特点？DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构旋结构DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。架；碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并
2、且碱基配对有一定的规两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：律：A与与T配对；配对；G一定与一定与C配对。碱基之间这种一一对应的关系，叫配对。碱基之间这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。做碱基互补配对原则。脱氧核苷酸脱氧核苷酸鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶脱氧核苷酸双螺旋结构双螺旋结构思考思考：生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信：生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信 息的，那么亲子代的遗传物质如何息的，那么亲子代的遗传物质如何“多出一份多出一份”来来传递给子代？传递给子代？-DNA分子的复制分子的复制最早提出的最早提
3、出的DNADNA复制模型有三种复制模型有三种: :问题探讨：问题探讨：一、对一、对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测1 1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；2 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；3 3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次沃森和克里克推测是沃森和克里克推测是 - 半保留复制模型半保留复制模型3 3、如果要你来设计实验
4、，你认为最基本的思路是什么？、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它在新在新DNADNA中出现的情况。中出现的情况。复制一次复制一次2 2、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？只能用实验来证明。只能用实验来证明。1、假说内容：教材、假说内容：教材P52【阅读与思考【阅读与思考】P52-53DNADNA是肉眼看不到的如何才能分辨是肉眼看不到的如何才能分辨DNADNA？实验的基本思路是什么？实验的基本思路是什么？实验是如何区分亲子代的实验是如何区分
5、亲子代的DNADNA分子的？分子的？用密度梯度离心后用密度梯度离心后重带重带、中带中带、轻带轻带表示表示的的DNADNA分子的双链构成是怎样的？分子的双链构成是怎样的？在整个实验的亲代、子一代、子二代细胞在整个实验的亲代、子一代、子二代细胞中提取的中提取的DNADNA离心的结果说明了什么？离心的结果说明了什么？怎样把不一样的怎样把不一样的DNADNA分开呢？分开呢？N N想一想想一想 ：可以用什么同位素去标记可以用什么同位素去标记DNADNA？14N/14NDNA15N/14NDNA15N/15NDNA轻链轻链中链中链重链重链实验结论：实验结论：DNADNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是
6、以半保留的方式进行的二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据重带重带(下部下部)1515N/ N/ 15N中带中带(中间中间)1515N/ N/ 14N轻带轻带(上部上部)1414N/ N/ 14N中带中带(中间中间)1515N/ N/ 14N 一个一个DNADNA分子复制分子复制几代后的情况如何？几代后的情况如何？ 因因DNADNA复制采用半保留的方式，复制采用半保留的方式，所以一个所以一个DNADNA分子经几代复制后的所分子经几代复制后的所有有DNADNA中，只有两个中，只有两个DNADNA分子含有原分子含有原DNADNA链。但所有链。但所有DNADNA与原与原DNAD
7、NA所带的信所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）完全相息（脱氧核苷酸的排列序）完全相同。（变异除外）同。（变异除外） 三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程1.1.DNA分子复制的概念?场所？2.2.DNA分子复制过程怎么进行?3.3.DNA分子复制过程需要哪些条件?4.4.DNA分子复制过程有何特点?5.5.DNA分子复制有何生物学意义?1.1.概念：概念：2.2.时间：时间：是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板，合成为模板，合成子代子代DNADNA的过程。的过程。细胞有丝分裂的间期、细胞有丝分裂的间期、减数第一次分裂的间期减数第一次分裂的间期3.3.场所：场所： 细胞核细胞核( (
8、主要主要场所场所) )、线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体拟核（原核细胞）拟核（原核细胞）4 4、DNADNA分子复制分子复制时需何条件？时需何条件？ 模板：亲代模板：亲代DNADNA的两条母链；的两条母链； 原料：原料：4 4种脱氧核苷酸：种脱氧核苷酸： 能量：能量：ATP;ATP; 酶酶 ：DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。5.DNA5.DNA分子复制的特点分子复制的特点: :边解旋边复制边解旋边复制 半保留复制半保留复制 解旋酶催化（氢键断裂）解旋酶催化（氢键断裂）解旋：解旋：模板模板（在（在DNADNA聚合酶的催化下，利用聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）游
9、离的脱氧核苷酸进行）以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）形成两个子代形成两个子代DNA:同时进行同时进行(边解旋边复制）边解旋边复制）组成组成 6.DNA6.DNA准确复制的原因准确复制的原因? ? DNADNA具有独特的双螺旋结构，具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板。能为复制提供模板。 碱基具有互补配对的能力，碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。能够使复制准确无误。7 7、DNADNA分子的复制实质分子的复制实质( (意义意义) )？ DNA DNA通过复制，使遗传信息从亲代传通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保
10、证了物种的相对稳定，给了子代，从而保证了物种的相对稳定，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。延续。亲亲 代代第一代第一代第二代第二代第三代第三代15N15N类推第五代时在离心管中，上中下层的比例如何？类推第五代时在离心管中，上中下层的比例如何？15N15N14N14N14N14N14N14N【寻找规律寻找规律】规律规律1：亲代亲代DNA复制复制n代后，代后，DNA分子数为分子数为，含亲代母链的，含亲代母链的DNA分子数为分子数为，不含亲代母链的，不含亲代母链的DNA分子数为分子数为 变通：变通：亲代母链与子代亲代母链与子代DNA链数之比为：链数之比为：
11、_ 含亲代母链的含亲代母链的DNA分子数与子代分子数与子代DNA分子分子数之比为：数之比为：_2n2个个2n21/2n2/ 2n解释根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则与复制有关的碱基计算与复制有关的碱基计算一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有多少个次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？母链多少条？子链多少条？DNA分子数分子数=2n脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数=2n+1母链数母链数=子链数子链数=22n+1 2 解析：所用知识为解析：所用知识为“半保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”，
12、并图示，并图示分析。分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：解：答：答：一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有次后，共有2n个个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链条脱氧核苷酸链，母链2条，条，子链子链2n+1 2条条课堂练习课堂练习 1 1、1 1个个DNADNA分子经过分子经过4 4次复制，形成次复制，形成1616个个DNADNA分子，其中含有最初分子，其中含有最初DNADNA分子长链的分子长链的DNADNA分子有分子有（
13、） A. 2A. 2个个 B. 8B. 8个个 C. 16C. 16个个 D. 32D. 32个个 2 2、DNADNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的分子的复制发生在细胞有丝分裂的（ ） A A、分裂前期、分裂前期 B. B. 分裂中期分裂中期 C. C. 分裂后期分裂后期 D. D. 分裂间期分裂间期AD 3 3、下列关于、下列关于DNADNA复制的说法，其中不正确的是（复制的说法，其中不正确的是（ ） A. DNAA. DNA复制过程中需要酶的催化复制过程中需要酶的催化 B. DNAB. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA C. DNA
14、 分子是边解旋边复制的分子是边解旋边复制的 D. DNA D. DNA 复制过程中两条母链均可作模板复制过程中两条母链均可作模板 4 4、以、以DNADNA的一条链的一条链“A AT TC C”为模板，经复制为模板，经复制 后的子链是（后的子链是（ ） A. “A. “T TA AG G” ” B. “B. “U UA AG G” C. “C. “T TA AC C” ” D. “D. “T TU UG G”BC 5 5、由、由1515N N标记细菌的标记细菌的DNADNA，然后又，然后又将将1414N N来供给这种细菌，于是该细菌便来供给这种细菌，于是该细菌便用用1414N N来合成来合成D
15、NADNA，假设细菌连续分裂，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们中含三次产生了八个新个体，它们中含1414N N链链的的DNA与与1 51 5N N链的链的DNA比例是比例是（ ） A A、4 4：1 B1 B、2 2：1 1 C C、1 1：1 D1 D、3 3：1 1 A A 6 6下列关于下列关于DNADNA复制过程的正确顺序是复制过程的正确顺序是（ ） 互补碱基对之间氢键断裂互补碱基对之间氢键断裂 互补碱互补碱基对之间形成氢键基对之间形成氢键 DNADNA分子在解旋酶的作分子在解旋酶的作用下解旋用下解旋 以解旋后的母链为模板进行碱以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对基互补配对
16、子链与母链盘旋成双螺旋状子链与母链盘旋成双螺旋状结构结构 A.A. B. B. C. C. D. D.D D 7 7DNADNA复制的基本条件是（复制的基本条件是（ ） A A模板，原料，能量和酶模板，原料，能量和酶 B B模板，温度，能量和酶模板，温度，能量和酶 C C模板，原料，温度和酶模板，原料，温度和酶 D D模板，原料，温度和能量模板，原料，温度和能量 8某生物的双链某生物的双链DNA分子共含有碱基分子共含有碱基700个，其个，其中一条链上（中一条链上（A+T）：（）：（C+G）=2.5，问该，问该DNA分子复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的分子复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷
17、酸的数目是（数目是（ ） A、300个个 B、400个个 C、750个个 D、600个个A AC9 9、在氮源为、在氮源为1414N N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNADNA分子均为分子均为1414N-DNAN-DNA（对照）；在氮源为（对照）；在氮源为1515N N的培养基上生长的大肠杆菌，的培养基上生长的大肠杆菌，其其DNADNA分子均为分子均为1515N-DNAN-DNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含1414N N的培养基上，再连续繁殖两代（的培养基上，再连续繁殖两代（I I和和IIII），用离心的方法），用离心的方法分离得
18、到的结果如下表所示，请分析：分离得到的结果如下表所示，请分析： 对照对照亲代亲代I IIIII轻链轻链1414N-DNAN-DNA全轻链全轻链 1/21/2轻链轻链中链中链 全中链全中链1/21/2中链中链重链重链1515N-DNAN-DNA 全重链全重链 （1 1）由实验结果可以推出第一代（）由实验结果可以推出第一代（I I）细菌）细菌DNADNA分子中一条链分子中一条链是是 ，另一条链是，另一条链是 。（2 2）中链含有氮元素是）中链含有氮元素是 。（3 3）将第一代（）将第一代（I I）转移到含）转移到含1515N N的培养基上繁殖一代，将所得到的细的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌的菌
19、的DNADNA用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是_ _ （4 4）上述实验表明）上述实验表明DNADNA分子复制的特点是分子复制的特点是 _ 1515N N母链母链1414N N新链新链1515N N和和1414N N1/21/2中链，中链，1/21/2重链重链半保留复制半保留复制课堂小结：课堂小结：DNADNA的复制是在细胞的的复制是在细胞的 分裂和分裂和_ 第一次分裂前的第一次分裂前的 期进行的。复制是指以期进行的。复制是指以_ 为模板来合成为模板来合成 的过程。复制特点是的过程。复制特点是_ 复制过程必需以复制过程必需以 _为模板、为模板、
20、为原料、为原料、 _提供能量、提供能量、 的催化等条件，的催化等条件， 为为DNADNA的复制提供精确的模板、并有的复制提供精确的模板、并有 能力保证复制能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代能够准确无误地完成。一个亲代DNADNA分子通过复制形成分子通过复制形成了两个了两个 ，新形成的，新形成的DNADNA分子都是既分子都是既含一条含一条 链、又含一条链、又含一条 链，因此，称链，因此，称DNADNA的的复制为复制为“ ”“ ”。有丝有丝减数减数间间亲代亲代DNADNA分子分子子代子代DNADNA分分子子边解旋边复制边解旋边复制亲代亲代DNADNA分子每一条链分子每一条链脱氧核苷酸脱氧核苷
21、酸ATPATP酶酶DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对结构完全相同的子代结构完全相同的子代DNADNA分子分子母母子子半保留复制半保留复制一个一个DNA的碱基的碱基A（T、G、C）占碱基总数的）占碱基总数的a%，碱基总数为，碱基总数为m，连续复制连续复制n次后，共需要次后，共需要G（C、A、T）多少个）多少个？因为因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，DNA复制复制n代后子链数代后子链数=2n+1 2 DNA连续复制连续复制n代后需要代后需要 鸟嘌呤鸟嘌呤=（2n+1 2 ）/2 m （1/2 a%） = m （2n 1）（1/2 a%）解析：先求出
22、亲代解析：先求出亲代DNA中中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数）数等于亲代等于亲代DNA胞嘧啶（胞嘧啶（C）数，再求出）数，再求出DNA复制复制n代后子链数；最后求代后子链数；最后求出出DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数。代后需要鸟嘌呤数。解：解：所以所以G=C=m（1/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等，每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代于亲代DNA胞嘧啶数胞嘧啶数= m （1/2 a%）答：答：DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数是代后需要鸟嘌呤数是m （2n 1）（1/2 a%）。）。半保留复制半保留复制DNADNA分子复制时
23、，分子复制时，DNADNA分子的双螺旋将解开，分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。板的单链上。 由于新合成的每个由于新合成的每个DNADNA分子中，都保留了原分子中，都保留了原来来DNADNA分子中的一条链，因此，这种复制方式分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做被称做半保留复制半保留复制。边解旋复制边解旋复制半保留复制半保留复制多起点复制多起点复制 具有具有
24、100个碱基对的个碱基对的1个个DNA分子片断，分子片断，内含内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为 （ ）个。）个。180 某某DNA分子共含有含氮碱基分子共含有含氮碱基1400个，其中一个，其中一条链上条链上A+T/C+G= 2:5，问该，问该DNA分子连续复制分子连续复制2次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（ ）个。）个。600图中一、二、三表示图中一、二、三表示DNA复制的过程复制的过程一表示一表示_，这一过程中，这一过程中，DNA分子在分子在 的作用下，两条扭成螺旋的的作用下，两条扭成螺旋的长链开始长链开始_。二表示二表示 。每条。每条母链在一些母链在一些_ _的作用下，链上的的作用下，链上的碱基按照碱基按照_与周围环与周围环境中游离的境中游离的_来配对来配对.三表示三表示_。解旋解旋解旋酶解旋酶 以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对解开解开DNA聚合酶聚合酶碱基互补配对原则碱基互补配对原则脱氧核苷酸脱氧核苷酸形成两个新的形成两个新的DNA分子分子练习练习