高中生物 第3章 第3、4节 DNA的复制　基因是有遗传效应的DNA片段课件 苏教版必修2

第第3 3章章第第3 3、4 4节节 课前预习课前预习巧设计巧设计 设计设计1 1 设计设计2 2 名师课堂名师课堂一点通一点通 创新演练创新演练大冲关大冲关通要点通要点通高考通高考课堂练课堂练课下练课下练DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段了解了解1.对对DNA复制的推测依据复制的推测依据2.DNA半保留复制的实验依据半保留复制的实验依据3.基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段理解理解1.DNA分子复制的过程分子复制的过程2.DNA复制的特点和生物学意义复制的特点和生物学意义应用应用运用数学方法说明运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性分子的多样性和特异性1.DNA复制的条件、过程和特点复制的条件、过程和特点2.DNA分子的特异性和多样性分子的特异性和多样性 一、对一、对DNA分子复制的推测分子复制的推测 (1)提出者：提出者： 。 (2)内容：内容： 解旋：解旋：DNA分子复制时，分子复制时，DNA分子的分子的 解解开，互补的碱基之间的开，互补的碱基之间的 断裂。断裂。双螺旋双螺旋沃森和克里克沃森和克里克氢键氢键 二、二、DNA分子复制分子复制 (1)概念：以概念：以 为模板合成为模板合成 的过程。的过程。 (2)时间：细胞有丝分裂的时间：细胞有丝分裂的 和减数第一次分裂前和减数第一次分裂前的的 。 (3)场所：主要是场所：主要是 。亲代亲代DNA子代子代DNA间期间期间期间期细胞核细胞核母链母链 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 DNA聚合酶聚合酶 碱基互补配对碱基互补配对双螺旋双螺旋能量能量解旋解旋把两条螺旋的双链解开把两条螺旋的双链解开 (5)结果：形成两个与结果：形成两个与 完全相同的子代完全相同的子代DNA分子。分子。 (6)特点：特点： ； 。 (7)准确复制的原因：准确复制的原因： DNA分子独特的分子独特的 提供了精确的模板。提供了精确的模板。 通过通过 保证了复制准确无误。保证了复制准确无误。 (8)意义：使意义：使 从亲代传给子代，从而保持了从亲代传给子代，从而保持了 的连续性。的连续性。亲代亲代DNA分子分子边解旋边复制边解旋边复制半保留复制半保留复制双螺旋结构双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对遗传信息遗传信息遗传信息遗传信息 三、基因与三、基因与DNA的关系的关系 1从数量上看从数量上看 (1)每个每个DNA分子上有分子上有 个基因。个基因。 (2)所有基因的碱基总数所有基因的碱基总数 (填填“大于大于”、“等于等于”或或“小于小于”)DNA分子的碱基总数，即分子的碱基总数，即DNA分子上只有部分碱基分子上只有部分碱基参与基因的组成。参与基因的组成。 2从功能上看从功能上看 基因是有基因是有 的的DNA片段，能控制生物的性状。片段，能控制生物的性状。多多小于小于遗传效应遗传效应 四、四、DNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息 (1)遗传信息：遗传信息：DNA分子中分子中 的排列顺序。的排列顺序。 (2)特点：特点： 多样性：多样性： 的千变万化。的千变万化。 特异性：每一个特异性：每一个DNA分子有分子有 。 (3)与生物体多样性和特异性的关系：与生物体多样性和特异性的关系：DNA分子的多样性分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的和特异性是生物体多样性和特异性的 。4种碱基种碱基碱基排列顺序碱基排列顺序特定的碱基排列顺序特定的碱基排列顺序物质基础物质基础一、一、DNA的复制的复制1结合教材结合教材P53图图312右图、右图、P54图图313 DNA复制的过程复制的过程和结果，探究下列问题：和结果，探究下列问题：(1)DNA复制时有几条模板链？新合成的复制时有几条模板链？新合成的DNA分子中的两条分子中的两条链全是子链吗？链全是子链吗？提示：提示：两条模板链两条模板链(亲代亲代DNA分子解开螺旋的两条链分子解开螺旋的两条链)。不是。而是一条母链和一条子链。不是。而是一条母链和一条子链。(2)DNA复制时，用什么方法识别复制时，用什么方法识别DNA中哪一条链是母链，中哪一条链是母链，哪一条链是子链？哪一条链是子链？DNA复制所形成的子代复制所形成的子代DNA分子是分子是否是亲代否是亲代DNA链和子代链和子代DNA链随机结合的？链随机结合的？提示：提示：同位素标记法。不是，而是亲代同位素标记法。不是，而是亲代DNA链与链与其相应的子链结合形成的子代其相应的子链结合形成的子代DNA分子。分子。(3)若将某一试管中加入缓冲液、若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、解旋酶、DNA模板模板和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成DNA复制？分析原因。复制？分析原因。提示：提示：不能。复制条件不完全，缺少不能。复制条件不完全，缺少DNA聚合酶。聚合酶。(4)若若1个个DNA分子含有分子含有m个腺嘌呤，则复制个腺嘌呤，则复制n次需要多少次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？提示：提示：需需(2n1)m个。因为个。因为1个个DNA分子复制分子复制n次，共次，共形成形成2n个个DNA分子，其中有两条脱氧核苷酸链为母链，分子，其中有两条脱氧核苷酸链为母链，不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。(5)DNA分子复制具有准确性。那么在任何情况下，分子复制具有准确性。那么在任何情况下，DNA分子复制产生的子代分子复制产生的子代DNA分子与亲代分子与亲代DNA分子都完全分子都完全相同吗？相同吗？提示：提示：不一定。不一定。DNA复制时，受到各种因素的干扰，复制时，受到各种因素的干扰，碱基序列可能会发生改变，从而使后代碱基序列可能会发生改变，从而使后代DNA与亲代与亲代DNA碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。2判断下列说法的正误：判断下列说法的正误：(1)DNA分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代DNA中都保留了一条母链。中都保留了一条母链。 ( )(2)真核细胞真核细胞DNA分子的复制不一定发生在细胞核中。分子的复制不一定发生在细胞核中。( )二、基因是有遗传效应的二、基因是有遗传效应的DNA片段片段1阅读教材阅读教材P55资料分析，讨论下列问题：资料分析，讨论下列问题：(1)生物体内的生物体内的DNA分子数与基因数目相同吗？分子数与基因数目相同吗？提示：提示：不相同。生物体内的不相同。生物体内的DNA分子数少于基因数目。分子数少于基因数目。(2)生物体内所有基因的碱基总数与生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相分子的碱基总数相同吗？同吗？提示：提示：不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。分子的碱基总数。(3)由由(1)(2)你能得出什么结论？你能得出什么结论？提示：提示：基因是基因是DNA的片段，基因不是连续地分布在的片段，基因不是连续地分布在DNA上的，而是由碱基序列分隔开的。上的，而是由碱基序列分隔开的。2基因是具有遗传效应的基因是具有遗传效应的DNA片段，对于不含片段，对于不含DNA的的RNA病毒而言，该定义准确吗？试完善基因的定义。病毒而言，该定义准确吗？试完善基因的定义。提示：提示：不准确。对于不准确。对于RNA病毒而言，基因是指具有遗病毒而言，基因是指具有遗传效应的传效应的RNA片段。准确地说，基因是有遗传效应的片段。准确地说，基因是有遗传效应的核酸片段。核酸片段。3判断正误：判断正误：(1)基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，一条片段，一条DNA中所有构成基中所有构成基因的碱基总数等于构成因的碱基总数等于构成DNA分子的碱基总数。分子的碱基总数。( )(2)若某若某DNA分子中有分子中有n个碱基对，则排列顺序有个碱基对，则排列顺序有4n种，其种，其中中n代表碱基对数。代表碱基对数。 ( )1DNA分子复制过程中相关计算分子复制过程中相关计算(1)DNA分子数、分子数、DNA链数及所占比例的计算：链数及所占比例的计算：世世代代DNA分子的特点分子的特点分分子子总总数数链链总总数数细胞中的细胞中的DNA分子分子在离心在离心a管中的位管中的位置置不同不同DNA分子占全部分子占全部DNA分子之比分子之比只含只含15N分子分子含含14N、15N杂交分杂交分子子只含只含14N分子分子含含15N的链的链含含14N的链的链012全在下部全在下部10010世世代代DNA分子的特点分子的特点分分子子总总数数链链总总数数细胞中的细胞中的DNA分子分子在离心管在离心管中的位置中的位置不同不同DNA分子占全部分子占全部DNA分子之比分子之比只含只含15N分子分子含含14N、15N杂交分杂交分子子只含只含14N分子分子含含15N的链的链含含14N的链的链124全在中部全在中部0101/21/22481/2中部，中部，1/2上部上部01/21/21/43/4世世代代DNA分子的特点分子的特点分分子子总总数数链链总总数数细胞中的细胞中的DNA分子在分子在离心管中的离心管中的位置位置不同不同DNA分子占全部分子占全部DNA分子之比分子之比只含只含15N分子分子含含14N、15N杂交分子杂交分子只含只含14N分子分子含含15N的链的链含含14N的链的链38161/4中部，中部，3/4上部上部01/43/41/87/8n2n2n12/2n中部，中部，12/2n上上部部02/2n或或1/2n112/2n1/2n11/2n(2)脱氧核苷酸链数的计算：脱氧核苷酸链数的计算：子代子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数分子中脱氧核苷酸总链数2n1条；条；亲代脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数2条；条；新合成的脱氧核苷酸链数新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。条。(3)所需脱氧核苷酸数的计算：所需脱氧核苷酸数的计算：若一亲代若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：个，则：经过经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。个。第第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。个。 (4)与染色体、细胞数目相关的计算：与染色体、细胞数目相关的计算： 研究研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意： 一个一个DNA分子含两条分子含两条DNA链，只要有一条链，只要有一条DNA链带标链带标记该记该DNA分子便带标记。分子便带标记。 每条染色体含一个或两个每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条分子，只要有一条DNA链带标记，该染色体便带标记。链带标记，该染色体便带标记。 每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体减数分裂时只需分析一对同源染色体)即即可。可。2对基因概念的理解对基因概念的理解(1)脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体关系：和染色体关系：(2)基因、染色体、蛋白质、性状的关系：基因、染色体、蛋白质、性状的关系： 例例1(2012福建高考福建高考)双脱氧核苷酸常用于双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补的合成，且遵循碱基互补配对原则。配对原则。DNA合成时，在合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有 () A2种种B3种种 C4种种 D5种种 解析解析由题干分析可知，题中所给的单链模板中含有由题干分析可知，题中所给的单链模板中含有4个个“A”，其中每个，其中每个“A”均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的对，当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对时与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对时子链延伸终止，因此当单链模板上的子链延伸终止，因此当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链；若单链模板上的种不同长度的子链；若单链模板上的“A”只与脱氧核苷酸结合，以该单链为模板合成出的子链只与脱氧核苷酸结合，以该单链为模板合成出的子链只有只有1种，综上所述，以该单链为模板合成出的不同长度的种，综上所述，以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有子链最多有5种。种。 答案答案D 例例2下列有关基因的叙述，正确的是下列有关基因的叙述，正确的是 () A基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 B经测定一个由经测定一个由n个脱氧核苷酸构成的个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，分子中，包含了包含了m个基因，则每个基因的平均长度为个基因，则每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷个脱氧核苷酸对酸对 C人体细胞内的基因全部位于染色体上人体细胞内的基因全部位于染色体上 D基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过减数分裂传递给后代通过减数分裂传递给后代 解析解析基因是控制生物性状的结构和功能单位；一基因是控制生物性状的结构和功能单位；一个个DNA上有很多基因，基因被不具有遗传效应的上有很多基因，基因被不具有遗传效应的DNA片片段隔开，所以段隔开，所以B中的每个基因的平均长度为中的每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核个脱氧核苷酸对是错误的；人体细胞内基因的主要载体是染色体，苷酸对是错误的；人体细胞内基因的主要载体是染色体，线粒体线粒体DNA上也有少量基因；基因的传递对有性生殖的上也有少量基因；基因的传递对有性生殖的生物通过减数分裂传递给后代，无性生殖的生物通过有丝生物通过减数分裂传递给后代，无性生殖的生物通过有丝分裂传递给后代。分裂传递给后代。 答案答案A对基因概念的理解对基因概念的理解 (1)结构上：结构上： 基因是基因是DNA分子上一个个特定的片段，一个分子上一个个特定的片段，一个DNA分分子上有很多个基因。子上有很多个基因。 基因与基因与DNA结构一样，也是由结构一样，也是由4种脱氧核苷酸按一种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。定顺序排列而成的序列。 每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。 不同基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。不同基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。 基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。 (2)功能上：基因有遗传效应，即基因能控制生物的功能上：基因有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。定特定的性状。