高三生物一轮复习课件 【备课精准教研】DNA的结构、复制及基因的本质

8.2 8.2 DNADNA的结构、复制及基因的本质的结构、复制及基因的本质课标要求课标要求素养目标素养目标1.概述概述DNA 分子是由四种脱氧核苷酸构成，分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。2.概述概述DNA 分子通过半保留方式进行复制。分子通过半保留方式进行复制。3.制作制作DNA 分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型结合结合DNA 双螺旋结构模型，阐明双螺旋结构模型，阐明DNA 分子作为遗传物质所具有的分子作为遗传物质所具有的特征，以及通过复制过程传递遗传特征，以及通过复制过程传递遗传信息信息(生命观念、科学思维生命观念、科学思维)一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建20世纪初1951-195219521951年DNADNA的结构单位：的结构单位：四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸沃森和克里克推算出沃森和克里克推算出DNADNA呈呈螺旋结构，螺旋结构，尝试建构模型尝试建构模型：双螺旋：双螺旋、三螺旋、三螺旋物理模型物理模型X X射线衍射技术射线衍射技术威尔金斯和富兰克林提威尔金斯和富兰克林提供供的的DNADNA衍射图谱衍射图谱查哥夫查哥夫在在DNADNA中，中，腺嘌呤腺嘌呤（A A）=胸腺嘧啶胸腺嘧啶（T T），），鸟嘌呤鸟嘌呤（GG）=胞嘧啶胞嘧啶（CC）二、二、DNADNA的分子结构的分子结构元素基本单位平面结构空间结构CC、H H、OO、N N、P P思考：脱氧核苷酸如何形成脱氧核苷酸链？思考：脱氧核苷酸如何形成脱氧核苷酸链？模型建构模型建构:一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链 5 5CC3 35 5T T3 3A A3 35 53 3，5-5-磷磷酸二酯键酸二酯键A AT TGGCC简图简图5 53 35 5GG3 3OOOHOHH HH H2 2OO磷酸二酯键磷酸二酯键1122334455A AT TA AT TT TA AG GG GG GC CC CA AT TC C(1)由2条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构5335(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；内侧：碱基磷磷酸酸二二酯酯键键氢键氢键(3)碱基互补配对原则两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，且A只和T配对、G只和G配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作碱基互补配对原则思考：思考：DNADNA初步水解产物是什么？彻底水解的产物又是什么？初步水解产物是什么？彻底水解的产物又是什么？DNADNA的结构特性的结构特性1.1.多样性：多样性：2.2.特异性：特异性：3.3.稳定性：稳定性：在生物体内，一个最短在生物体内，一个最短DNADNA分子也大约有分子也大约有n n个碱基对，碱基对个碱基对，碱基对有：有：ATAT、TATA、GCGC、CGCG。计算。计算DNADNA分子有多少种？分子有多少种？4n每个每个DNADNA分子都有特定的碱基排列顺序。分子都有特定的碱基排列顺序。多样性多样性使得使得DNADNA能携带大量不同的遗传信息能携带大量不同的遗传信息特异性特异性确保了不同个体的性状具明显的差异确保了不同个体的性状具明显的差异稳定性稳定性以及严格的碱基互补配对原则确保了遗传的精确和稳定以及严格的碱基互补配对原则确保了遗传的精确和稳定拓展拓展DNADNA中的碱基数量的计算规律中的碱基数量的计算规律1.1.某同学想制作一段具有某同学想制作一段具有1010对碱基对对碱基对的的DNADNA片段模型，他在准备片段模型，他在准备材料时至少需要：材料时至少需要：(1)(1)代表代表磷酸磷酸的球形塑料片几个？的球形塑料片几个？(2)(2)代表代表四种碱基四种碱基的长方形塑料片几个？的长方形塑料片几个？(3)(3)代表代表脱氧核糖脱氧核糖的五边形塑料片几个？的五边形塑料片几个？(4)(4)组装出组装出的脱氧核苷酸有几个的脱氧核苷酸有几个？(5)(5)可组装出几种该可组装出几种该DNADNA片段模型？片段模型？2020202020204 410102020【训练训练1 1】图所示为图所示为DNADNA的结构示意图，对该图的正确描述是的结构示意图，对该图的正确描述是()A.和相间排列，构成了DNA的基本骨架 B.构成一个胞嘧啶脱氧核苷酸C.所指碱基占的比例越大，DNA越稳 D.DNA中依次代表A、G、C、TD D【训练【训练2 2】下列关于双链下列关于双链DNADNA的叙述，错误的是（）的叙述，错误的是（）A A.一条链中一条链中A A和和T T的数量相等，则互补链中的数量相等，则互补链中A A和和T T的数量也相等的数量也相等B.B.一条链中一条链中GG为为CC的的2 2倍，则互补链中倍，则互补链中GG为为CC的的1/21/2C.C.一条链中一条链中CTCT1212，则互补链中，则互补链中GAGA2121D.D.一条链中一条链中ATGCATGC12341234，则互补链中，则互补链中ATGCATGC21432143C(1)(1)一个一个双链双链DNADNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的一半各占全部碱基数的一半在在双链双链DNADNA分子中：分子中：A=T G=C A=T G=C A+G =T+CA+G =T+C也可写成：也可写成：A+GA+G/(A+G+C+T)=/(A+G+C+T)=T+CT+C/(A+G+C+T)/(A+G+C+T)=A+GA+GT+CT+CT+GT+GA+CA+C=1=1A+CA+CT+GT+GT+CT+CA+GA+G=50%=50%在在DNADNA双链双链中中，任意两个，任意两个非互补碱基之和非互补碱基之和比值为比值为1 1。注意：注意：一个双链一个双链DNADNA分子分子中中，A+TA+T与与C+GC+G不一定相等，而且一般都不相等。不一定相等，而且一般都不相等。【训练训练2】在一个在一个DNADNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%24%，胸腺嘧啶占，胸腺嘧啶占30%30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（），则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（）A.12%和34%B.21%和24%C.34%和12%D.58%和30%A(2)(2)双双链链DNADNA分子中，分子中，互补碱基之和的比值在两条链中和整个互补碱基之和的比值在两条链中和整个DNADNA分子中相等。分子中相等。若若 =m =m A A1 1 =T T2 2、T T1 1 =A A2 2、GG1 1 =CC2 2、CC1 1 =GG2 2A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1则则 =m =m T T2 2+A+A2 2CC2 2+G+G2 2A A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1 =m =m A A2 2+T+T2 2GG2 2+C+C2 2A+TA+TG+CG+C(3)(3)在双链在双链DNADNA分子的分子的两条互补链两条互补链中，中，非互补碱基之和非互补碱基之和的比例的比例_。互为倒数互为倒数A A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1在一条链中，在一条链中，=m=mA A1 1+G+G1 1T T1 1+C+C1 1则则=mm=T T2 2+C+C2 2A A2 2+G+G2 2A A2 2+G+G2 2T T2 2+C+C2 2在互补链中，在互补链中，=1/m1/m三、基因的本质三、基因的本质（1 1）基因）基因-DNA-DNA-染色体的关系染色体的关系一个或两个一个或两个 有遗传有遗传效应的效应的DNADNA片段片段 核苷酸排列核苷酸排列顺序顺序三、基因的本质三、基因的本质通常是有通常是有遗传效应遗传效应的的DNADNA片段片段。有些病毒的遗传物质是。有些病毒的遗传物质是RNARNA，对这类病毒，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的而言，基因就是有遗传效应的RNARNA片段。片段。遗传效应：遗传效应：指具有复制、转录、翻译、重组、突变及调控等功能指具有复制、转录、翻译、重组、突变及调控等功能指具有复制、转录、翻译、重组、突变及调控等功能指具有复制、转录、翻译、重组、突变及调控等功能基因的功能基因的功能基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息，而基因中脱氧核苷酸的基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息，而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状的基因之间的差别。归根到底，排列顺序又导致了控制不同性状的基因之间的差别。归根到底，生物性状生物性状的遗传就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和表达信息的的遗传就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和表达信息的。基因是生物体遗传的功能单位和结构单位下下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关叙述正确叙述正确的是（的是（）A.RA.R基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质B.RB.R、S S、N N、OO互为非等位基因互为非等位基因C.C.果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D.D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变B B四、四、DNADNA的复制的复制1 1、DNADNA复制的推测复制的推测 假说假说-演绎法演绎法提出问题提出问题DNADNA以什么方式复制以什么方式复制？提出假说提出假说半保留复制全保留复制弥散复制演绎推理演绎推理关键思路：关键思路：通过实验区通过实验区分亲代和子代的分亲代和子代的DNADNA科学方法：科学方法：同位素标记同位素标记法、密度梯度离心法法、密度梯度离心法19581958年，美国生物学家年，美国生物学家梅塞尔森梅塞尔森和和斯塔尔斯塔尔F1:F2:验证假说验证假说得出结论得出结论证明证明证明证明DNADNADNADNA的复制的复制的复制的复制是是是是半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制2 2、DNADNA的复制的过程的复制的过程有丝分裂有丝分裂的间期和的间期和减数第一次分裂前减数第一次分裂前的间期的间期（2 2）时间：）时间：（3 3）场所）场所:真核生物：真核生物：（1 1）概念：）概念：原核生物：原核生物：（主要）细胞核（主要）细胞核 线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体拟核、细胞质（质粒）拟核、细胞质（质粒）解旋酶解旋酶1 1）模板（）模板（DNADNA的两条链）的两条链）（4 4）条件：）条件：2 2）能量）能量（ATPATP）3 3）4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸（5 5）酶：）酶：DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶 以亲代以亲代DNADNA的为模板合成子代的为模板合成子代DNADNA的过程的过程1.1.解旋解旋解旋酶解旋酶 在在解解旋旋酶酶的的作作用用下下，双双链链螺螺旋旋的的DNADNA打打开开氢氢键键，解解开开成成为两条单链，每条单链均作为模板合成新的为两条单链，每条单链均作为模板合成新的DNADNA。2.2.合成合成DNADNA聚合酶聚合酶以以两两条条母母链链为为模模板板，4 4种种脱脱氧氧核核苷苷酸酸为为原原料料，按按碱碱基互补配对原则基互补配对原则合成为两条新的子链。合成为两条新的子链。母链母链(模板链模板链)子链子链(新合成的链新合成的链)四种脱四种脱氧核苷酸氧核苷酸3.3.复旋复旋一一条条母母链链和和一一条条子子链链盘盘绕绕成成为为一一个个新新的的DNADNA分子。分子。33535535（6 6）过程）过程:（7 7）复制中形成的化学键：氢键、磷酸二酯键）复制中形成的化学键：氢键、磷酸二酯键（8 8）特点：）特点：（9 9）准确复制的原因：）准确复制的原因