必修二第三單元第二講DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制課件

1.化學(xué)組成2．平面結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)①配對的堿基，A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。C－G比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。②脫氧核苷酸聚合形成單鏈的過程中產(chǎn)生水，即脫氧核苷酸―→DNA＋H2O。③DNA分子結(jié)構(gòu)可簡記為5種元素，4種堿基(脫氧核苷酸),3種小分子，2條單鏈，1個雙螺旋。(2)多樣性：堿基對(或脫氧核苷酸對)排列順序的千變?nèi)f

化，構(gòu)成了DNA的多樣性―→遺傳信息的多樣性

生物多樣性。(3)特異性：每個DNA分子的堿基對的排列順序是特定的，

構(gòu)成了每個DNA分子的特異性遺傳信息的特

異性生物的特異性。(1)DNA分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性是DNA作為遺傳物質(zhì)的基本條件之一，但其穩(wěn)定性的原因并不是脫氧核糖與磷酸的交替連接。(2)堿基對的排列順序代表了遺傳信息，因此DNA具有儲存遺傳信息的功能，而且信息量極大。若一DNA分子由n個堿基對構(gòu)成，則可代表的遺傳信息有4n種(注：n是堿基對的數(shù)量)。(3)決定DNA分子特異性的是。③規(guī)律三：在DNA雙鏈中一條單鏈的的值與另一條互補(bǔ)單鏈的的值互為倒數(shù)關(guān)系。④規(guī)律四：DNA雙鏈中，一條單鏈的的值，與另一條互補(bǔ)鏈的的值是相等的，也與整個DNA分子中的的值是相等的。1．(2010·長沙模擬)下圖是四位同學(xué)制作的DNA分子結(jié)構(gòu)模型，其中正確的是 (

)解析：構(gòu)成DNA分子的基本結(jié)構(gòu)單位是脫氧核苷酸，每分子的脫氧核苷酸由一分子磷酸、一分子的脫氧核糖和一分子的含氮堿基組成，磷酸是連接在脫氧核糖的第五位碳原子上，堿基是連接在第一位碳原子上。脫氧核苷酸之間是通過磷酸二酯鍵相聯(lián)系的，一個分子的脫氧核苷酸的磷酸基與另一個脫氧核苷酸分子的脫氧核糖(第三個碳原子上基團(tuán))形成磷酸二酯鍵。答案：B解析：由于整個DNA分子中G＋C＝35.8%，則每條鏈中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于其中一條鏈中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，由此可以求出該鏈中，G＝18.7%，A＝31.3%，則其互補(bǔ)鏈中T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的31.3%和18.7%。答案：B1.復(fù)制場所：主要場所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)溶膠(如質(zhì)粒)中也進(jìn)行DNA復(fù)制。2．復(fù)制條件復(fù)制除模板、原料、能量、酶外，還需相對穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)部條件以保證酶的活性，如：一定的溫度、pH等。3．同位素示蹤法和離心技術(shù)證明DNA的半保留復(fù)制(或DNA分子連續(xù)復(fù)制的計算規(guī)律)已知某一DNA分子用15N標(biāo)記(0代)，將含有該標(biāo)記DNA分子的細(xì)胞(或某種細(xì)菌)轉(zhuǎn)移到只含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(進(jìn)行DNA復(fù)制)若干代后，其DNA分子數(shù)、脫氧核苷酸鏈數(shù)及相關(guān)比例如下表：①復(fù)制的“精確性”：DNA分子之所以能自我復(fù)制，取決于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，它為復(fù)制提供了模板；同時，由于堿基具有互補(bǔ)配對的特性，因此能確保復(fù)制的完成。②復(fù)制“差錯”：在復(fù)制過程中，脫氧核苷酸序列具有相對的穩(wěn)定性，但也可能發(fā)生差錯即發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變——基因突變。這種穩(wěn)定性與可變性的統(tǒng)一，是生物遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)和根本原因。③用3H標(biāo)記的噬菌體n個，侵染大腸桿菌，在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后，統(tǒng)計得知培養(yǎng)基中共有噬菌體后代m個，則此時培養(yǎng)基中含被標(biāo)記的噬菌體比為2n/m。3．(2010·鎮(zhèn)江質(zhì)檢)近10年來，PCR技術(shù)(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實驗室的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖)，在很短的時間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。(2)當(dāng)溫度降低時，引物與模板末端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最終合成2條DNA分子，此過程中原料是________，遵循的原則是________。(3)“PCR”技術(shù)的必需條件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少還有三個條件，即液體環(huán)境、適宜的__________和________。(4)假設(shè)一個模板DNA分子中有800個堿基對，其中含有腺嘌呤600個，若通過PCR技術(shù)共消耗周圍環(huán)境中游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6200個，則該模板DNA在PCR擴(kuò)增儀中已經(jīng)復(fù)制了________次。解析：DNA打開雙鏈的過程是斷開氫鍵，是在細(xì)胞內(nèi)解旋酶的作用下完成；四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料，合成過程以堿基互補(bǔ)配對為原則；“PCR”技術(shù)是通過酶的催化作用完成的，需要適宜的溫度和pH。由已知條件可計算出每個DNA分子中含胞嘧啶脫氧核苷酸200個，通過PCR技術(shù)共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6200個，即產(chǎn)生了DNA分子＝32個，共復(fù)制了5次。答案：(1)氫解旋解旋(2)脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對原則(3)溫度酸堿度(4)5[解析]

DNA分子由4種脫氧核苷酸組成，每一種脫氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮堿基、一分子脫氧核糖組成的。對于DNA分子來說，磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA分子的基本骨架。[答案]

AD下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯誤的是 (

)A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個起點同時開始的B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率[解析]

由該DNA分子復(fù)制過程示意圖可看出：DNA分子復(fù)制有多個復(fù)制起始點。且邊解旋邊雙向復(fù)制(箭頭代表DNA復(fù)制方向)，DNA分子復(fù)制需要解旋酶參與。這種多起點復(fù)制可有效地提高復(fù)制速率。由圖示不同復(fù)制起點復(fù)制出的DNA片段長度不同可知，DNA分子的多個復(fù)制起點并不是同時開始復(fù)制的。[答案]

A本講實驗關(guān)于“假設(shè)”“預(yù)期”“結(jié)果”與“結(jié)論”的辨析(1)假設(shè)“假設(shè)”，也稱假說或猜測，是指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實材料或科學(xué)原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假定。如“孟德爾分離現(xiàn)象解釋驗證”的測交實驗中，提出的假說是：“F1(Dd)產(chǎn)生配子時，因等位基因分離，使得F1產(chǎn)生含基因D和基因d的兩種配子，且其數(shù)目相等?！?2)預(yù)期“預(yù)期”是在實驗設(shè)計方案確定以后，實驗正式實施之前，根據(jù)假說和原理，對實驗可能出現(xiàn)的結(jié)果的判斷，是依據(jù)提出的假說進(jìn)行推理，得出假定性結(jié)果或推論，即“假如假設(shè)成立，則應(yīng)有何種結(jié)果”，如“孟德爾分離現(xiàn)象驗證實驗，假如假說成立則有測交的后代應(yīng)出現(xiàn)Dd與dd為1∶1的結(jié)果，即高莖與矮莖數(shù)量比應(yīng)為1∶1”。(3)結(jié)果結(jié)果應(yīng)為實驗實際出現(xiàn)的情況，如“孟德爾分離現(xiàn)象解釋實驗”中出現(xiàn)的結(jié)果為“得到的64株后代中，30株高莖，34株矮莖，兩種性狀分離比為1∶1”。(4)結(jié)論結(jié)論的得出須依據(jù)實驗結(jié)果，即若出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致則得出與先前的假說一致的結(jié)論或“假說成立”，若實驗出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不符，則得出的結(jié)論應(yīng)為“假說不成立”。由此可知，“假設(shè)”應(yīng)對應(yīng)“結(jié)論”，“預(yù)期”應(yīng)對應(yīng)“結(jié)果”，在實驗討論時應(yīng)注意描述的科學(xué)性即“

如果出現(xiàn)何種結(jié)果，則應(yīng)有何種結(jié)論”。某校一個生物活動小組要進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，對生物學(xué)史上的經(jīng)典實驗進(jìn)行驗證。這個小組借助某大學(xué)的實驗設(shè)備，對有關(guān)DNA復(fù)制的方式進(jìn)行探索，有人認(rèn)為DNA是全保留復(fù)制，也有人認(rèn)為DNA是半保留復(fù)制。為了證明這兩種假設(shè)，這個小組設(shè)計了下列實驗程序，請完成實驗并對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。實驗步驟：

第一步：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N—DNA。用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示，其DNA分別分布在輕帶和重帶上。第二步：將親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上繁殖一代(Ⅰ)，請分析：如果DNA出現(xiàn)___________________________________，則是全保留復(fù)制；如果DNA出現(xiàn)____________________________，則是半保留復(fù)制；第三步：為了進(jìn)一步驗證第二步的推測結(jié)果，將親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代(Ⅱ)，請分析：如果DNA出現(xiàn)_________________________________，則是全保留復(fù)制；如果DNA出現(xiàn)______________________________，則是半保留復(fù)制；[解析]親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上繁殖一代(Ⅰ)后，全保留復(fù)制的話，2個DNA分子中1個DNA是14N－DNA、另外1個DNA是15N－DNA，故DNA一半在輕帶位置，一半在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個DNA分子中都是各一條鏈含14N、一條鏈含15N，故DNA全部位于中帶位置。親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代(Ⅱ)后，全保留復(fù)制的話，4個DNA分子中1個DNA是15N－DNA、另外3個DNA是14N－DNA，故DNA3/4在輕帶位置，1/4在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個DNA分子中都是各一條鏈含14N、一條鏈含15N，另2個DNA分子全是14N－DNA，故DNA一半在中帶位置，一半在輕帶位置。[答案]

一半在輕帶位置，一半在重帶位置全部位于中帶位置3/4在輕帶位置，1/4在重帶位置一半在中帶位置，一半在輕帶位置[隨堂高考]1.(2009·上海高考)科學(xué)家運用基因工程技術(shù)將人的胰島素基因與大腸桿菌的

質(zhì)粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌

體內(nèi)獲得成功表達(dá)。圖示a處為胰島

素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合的位

置，它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是(

)A．基因自由組合定律 B．半保留復(fù)制原則

C．基因分離定律

D．堿基互補(bǔ)配對原則解析：兩條DNA鏈能結(jié)合為雙鏈，說明它們的堿基能互補(bǔ)配對，依據(jù)的是堿基互補(bǔ)配對原則。答案：D2．(2008·上海高考)某個DNA片段由500對堿基組成，A＋T占堿基總數(shù)的34%，若該DNA片段復(fù)制2次，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個數(shù)為 (

)A．330 B．660C．990 D．1320解析：根據(jù)題意可知：該DNA分子中共有1000個堿基，其中A＝T＝170(個)，G＝C＝330(個)。該DNA片段復(fù)制2次共形成4個子代DNA分子，相當(dāng)于新合成的DNA分子有3個，因此復(fù)制時所需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)為：330×3＝990(個)。答案：C3．(2008·海南高考)下列與生物體內(nèi)核酸分子功能多樣性無關(guān)的是(

)A．核苷酸的組成種類B．核苷酸的連接方式C．核苷酸的排列順序D．核苷酸的數(shù)量多少解析：核酸包括DNA和RNA，兩種物質(zhì)功能不同，DNA由4種脫氧核苷酸組成，RNA由4種核糖核苷酸組成。核苷酸的數(shù)量和排列順序的不同，決定了核酸分子結(jié)構(gòu)的多樣性，結(jié)構(gòu)的多樣性決定功能的多樣性。組成核酸的核苷酸分子之間都是通過磷酸二酯鍵連接而成的，核苷酸的連接方式和核酸分子的功能無關(guān)。答案：B4．(2007·上海高考)已知某DNA分子共含有1000個堿基對，其中一條鏈上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。該DNA分子連續(xù)復(fù)制2次，共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)是 (

)A．600個

B．900個C．1200個

D．1800個解析：由于DNA一條鏈上G＋C所占比例為6/10，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可以推知，該雙鏈DNA分子中G＋C比例也為6/10，C的比例為3/10，連續(xù)復(fù)制2次，需要鳥嘌呤脫氧核苷