资源简介

(共19张PPT)
DNA分子的结构及基因的本质
第15讲
3、 DNA的复制及基因的概念
一、基础梳理
1、 DNA半保留复制的实验证据
(1)提出假说的人物：沃森和克里克
(2)假说内容：DNA分子复制方式为：
(3)研究方法：
(4)实验材料：大肠杆菌
(5)实验技术：
(6)实验原理：
(7)实验过程与预期试验结果：
半保留复制
假说—演绎法
同位素标记技术和密度梯度离心法
含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
【动动手】根据假设“演绎推理出”大肠杆菌在14N培养液中繁殖一代后离心与繁殖两
代后离心的实验现象。
(8)实验结论：_________________________________。
DNA的复制是以半保留方式进行的
【判断】DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用 ( )
【复习导航】
×
一、基础梳理
2、 DNA的半保留复制
（1）概念、时间、场所
减
数分裂前
细胞
核
间期
解旋
脱
氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
一、基础梳理
一、基础梳理
2、 DNA的半保留复制
（2）过程【小结】
四大条件：①DNA的双链为模板
②四种游离的脱氧核苷酸为原料
③以ATP供能
④需要解旋酶和DNA聚合酶等
原则：碱基互补配对原则
方向：5’端→3’端
特点：边解旋边复制（过程上）、半保留复制（结果上）
意义：？
每个DNA分子都保留原DNA的一条链
(4)准确复制的原因和意义
①原因：DNA具有独特的___________结构，为复制提供精确的模板，
通过____________________原则，保证了复制能准确进行。
②意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传给了子代细胞，保持了遗传信息的________。
双螺旋
碱基互补配对
连续性
【归纳】巧记DNA复制的“二、二、三、四”
(1)DNA复制时，子链延伸的方向为________(DNA单链中具有游离磷酸基团的一端称为5′末端)，这一过程需要_________酶催化，该酶作用的机理是___________________。
1.(2021·成都模拟【节选】)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时，一条子链是连续合成的，另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片段再相互连接)，这种复制方式称为半不连续复制，如图1。
5′→3′
图1　DNA复制过程模式图
DNA聚合
降低反应的活化能
学情检测
①在噬菌体DNA中能够检测到放射性，其原因是______________________
_________________________________________。
②研究表明，富含G－C碱基的DNA分子加热变性时需要的温度较高。推测其原因是_____________________________________________________。
(2)半不连续复制是1966年日本科学家冈崎提出的。为验证假说，他进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子全部变性后，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。
图2　实验结果
　 3H标记的脱氧核苷酸被
大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料
DNA分子中G＋C的比例高，氢键较多，分子结构更加稳定
二、重难点突破
1、DNA复制的相关计算
【计算】一个亲代DNA连续复制n次后，有：(1)子代DNA分子数 个。含15N的DNA分子 个；含14N的DNA分子 个；只含14N的DNA分子有 个(2)子代DNA分子总链数 条。含15N的链 条；含14N的链数 条
【小结】一个亲代DNA连续复制n次后，有：
(1)子代DNA分子数：2n个
①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个
②含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个
(2)子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条
①无论复制多少次，含15N的链始终是2条
②含14N的链数是(2n＋1－2)条
二、重难点突破
1、DNA复制的相关计算
【思考】一个亲代DNA连续复制n次，消耗的脱氧核苷酸数：
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个
②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个
m×(2n－1)
m×2n－1
1.(不定项)(2021·江苏淮海中学月考)右图为一个双链DNA分子(15N标记)中某基因的部分结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法错误的是(　　　)
ABD
A.DNA的特异性是由四种碱基的数量比例决定的
B.DNA聚合酶可催化形成①和②处的化学键
C.该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)的值为1.5
D.将该DNA置于不含15N的环境中复制3次后，含15N的DNA分子占总数的1/8
三、典例分析
解析　DNA分子中有4种碱基，4种碱基的配对方式有两种，A－T、G－C，不同的DNA分子碱基比例可能相同，但不同的DNA碱基对排列顺序一定不同，所以其特异性体现在碱基对的排列顺序，A错误；DNA聚合酶可催化形成②处的化学键(磷酸二酯键)，而①处是氢键，其形成不需要DNA聚合酶的催化作用，B错误；该基因全部碱基中A占20%，根据碱基互补配对原则可知T＝A＝20%，C＝G＝30%，因此该DNA分子中(C＋G)/(A＋T)＝(30%＋30%)/(20%＋20%)＝3/2＝1.5，又由于在双链DNA分子中一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)的值＝整个DNA分子中的(C＋G)/(A＋T)的值，因此该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)的值为1.5，C正确；DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占DNA分子总数的2/8＝1/4，D错误。
【深度理解】一个DNA分子完全被15N标记的细胞，在含14N的培养液中连续进行两次有丝分裂会是怎样的结果？如果进行的是减数分裂呢？
二、重难点突破
2、DNA复制在细胞分裂中的应用
二、重难点突破
2、DNA复制在细胞分裂中的应用
【小结】
1、有丝分裂：
①第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；
②第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0～2n(以体细胞染色体数为2n为例)。
2、减数分裂：
细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。
考向3　结合DNA复制与细胞分裂，考查科学思维能力
1.(2021·浙江6月选考，22)在DNA复制时，5－溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　　)
A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
三、典例分析
解析　DNA复制是半保留复制，第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都是有一条DNA链含有BrdU，因此都呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期，每个着丝粒上2个染色单体，其中一个染色单体上DNA一条链含有BrdU，染色后呈深蓝色，另一个染色单体上DNA两条链都含有BrdU，染色后呈浅蓝色，B正确；第二次分裂后期，染色体被纺锤丝牵引着移向细胞两极，形成的子细胞内的染色体深蓝色和浅蓝色的数目不确定，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体不一定为1/4，C错误；根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，DNA由于半保留复制，后代总有一条链含有BrdU的DNA，所以还能观察到深蓝色的染色单体，D正确。

展开更多......

收起↑