4.2 DNA的结构和DNA的复制 课件(苏教版必修2)

子都有其特定的碱基对排列顺序。
三、DNA的复制
1．含义：以亲代DNA分子为模板合成子代 DNA分子的过程。 有丝分裂的间期 2．时期：细胞_________________和减数分裂 的间期。 3．场所：细胞核(主要)。
4．过程 解旋酶 解旋：在__________等的作用下，把两条螺旋的 双链 解开。 ↓ 合成子链：以解开的母链为模板，按照 ___________________各自合成与母 碱基互补配对原则 ↓ 链互补的一条子链。 形成新的DNA分子：每条子链与其对应的母链盘 绕成双螺旋结构，形成两个新的DNA 分子。
四、DNA分子准确复制的原因
1．DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了 精确的模板。 碱基互补配对 2．通过__________________，保证了复制能 够精确地进行。
核心要点突破
要点一
DNA规则的双螺旋结构和碱基计算
1．DNA规则的双螺旋结构
(1) 主侧链的比较：
主链 构成 方式 排列 位置 动态 变化
克里克 4．1953年美国科学家沃森和英国科学家________ 提出DNA分子的双螺旋结构模型。
二、DNA的结构 1．DNA的组成单位
脱氧核糖 ①是_____________。
②是_________。 磷酸
腺嘌呤 A 鸟嘌呤G 含氮碱基 ③是____________ 胞嘧啶C 胸腺嘧啶 T
跟踪训练 如图为真核生物染色体上DNA分子 复制过程示意图，有关叙述错误的是( )
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始
的 B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率 解析：选A。图示DNA分子的不同片段解旋程 度不同，所以多起点复制不是同步进行的。
T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链 (a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的
另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是
( )
A．35%
C．28%
B．29%
D．21%
【思路点拨】
本题考查DNA分子的结构特点
及碱基配对关系，解答该题应明确以下三点：
①一条链上所有碱基的比例之和为1。 ②整个DNA分子中G＋C所占比例与每一条链 上G＋C占该链碱基总数的比例相等。 ③一条链上C所占比例与互补链上G占该链碱 基总数的比例相等。 【尝试解答】 __A__
4．特点
(1)边解旋边复制：即解旋—合成子链—子链与 模板链盘旋成双螺旋结构。 (2)半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都 保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。 (3)多起点复制。
5．DNA分子复制对DNA作为遗传物质的意义 (1)边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省 时间、效率高。 (2)新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更 为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传 信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代 保持了一定的连续性。但是，这并不意味着复 制时毫无差错，否则，自然界便没有了变异， 生物界就不会向前发展。
2．有关DNA分子中碱基计算的问题 (1)碱基互补配对原则：A—T，G—C，即
(2)碱基计算的一般规律 ①规律一：在双链 DNA 中 A＝T，G＝C，任意两 个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的 50%。 A＋G 即 A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G， ＝1。 T＋C A＋G ②规律二：在双链 DNA 中，一条单链的 的值 T＋C A＋G A1＋G1 与另一条单链的 的值互为倒数，即若 T＋C T1＋C1 A2＋G2 1 ＝m，则 ＝ 。 T2＋C2 m
思考感悟 2．孩子既像父亲，又像母亲，知道是什么原 因吗？ 【提示】 父母的原始生殖细胞在进行减数分 裂之前细胞内的DNA都要经过复制，然后经过 减数分裂形成精子和卵细胞，精子和卵细胞通 过受精作用形成受精卵，受精卵通过有丝分裂 产生子代。所以子代细胞中含有父母的DNA， 所以表现的性状和父母相似。
5．结果：1个DNA→2个DNA。
6．条件 模块 原料 DNA分子的两条链
4种脱氧核苷酸 游离的_________________ ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
能量
酶
7.特点：(1)边解旋边复制。
半保留复制 (2)_______________ ，新形成的DNA分子中， 保留了原来DNA分子中的一条链。 8．意义：使遗传信息从亲代传给子代，确保 了遗传信息的连续性。
3．DNA分子的多样性和特异性
碱基对 (1)多样性：_________排列顺序千变万化。 碱基对的特定 (2)特异性：每个DNA分子_______________排 列顺序，构成了DNA分子的特异性。
思考感悟
1．随着商品防伪难度的增大和DNA有关知识 的普及，近几年来，许多商家尝试着用DNA作 防伪标记。其原理是什么？ 【提示】 DNA分子的特异性，即每个DNA分
第二节 DNA的结构和DNA的复制
第 二 节 DNA DNA
课标领航
基础自主梳理
的 结 构 和 的 复 制
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
课标领航
通过本节的学习，我能够 1．概述DNA分子结构的主要特点。 2．制作DNA双螺旋结构模型。 3．概述DNA分子的复制过程。 4．掌握有关DNA分子复制的相关计算。
磷酸与脱氧核糖交 互排列，两条主链 呈反向平行，规则 地盘绕成双螺旋
双螺旋结构外侧 相对稳定
侧链 主链上对应碱基以 氢键连接成对，对 应碱基之间互补 (A—T，G—C)碱基 对平面之间平行 双螺旋结构内侧
碱基比率和碱基序 列可变
(2)DNA规则的双螺旋结构的特点：两条链反向
平行；DNA的外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列； 内部为碱基互补配对。
⑤规律五：DNA 分子 1 链中 A1 占 1 链碱基总数 的百分比与 2 链中 A2 占 2 链碱基总数的百分比之 和等于整个 DNA 分子中 A 占双链碱基总数百分 A1 A2 比的 2 倍。即 ＋ A1＋T1＋G1＋C1 A2＋T2＋G2＋C2 A ＝2 。 A＋T＋C
例1
(2011年常州高一检测)某DNA分子中A＋
已知DNA的一条单链中(A＋G)/(T
＋C)＝0.4，上述比例在其互补单链和整个
DNA分子中分别是( A．0.4和0.6 C．0.4和0.4 )
B．2.5和1.0 D．0.6和1.0
解析：选 B。DNA 分子的一条链中(A＋G)/(T＋C) 1 ＝0.4，则其互补链中的(A＋G)/(T＋C)＝ ＝2.5， 0.4 而整个 DNA 分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。
基础自主梳理
一、解开DNA结构之谜
1．20世纪30年代后期，瑞典的科学家们证明了
DNA是__________的。二战后，科学家们用电子 不对称
显微镜测出DNA分子直径约为2 nm。
腺嘌呤 2．1951年美国生物化学家查戈夫发现__________ (A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的 量总是等于________ (C)的量。 胞嘧啶 3．1952年英国化学家富兰克林等用X射线衍射技 术拍摄到DNA结构的照片，确认DNA为______结 螺旋 构，并且是由不止一条链所构成的。
要点二
DNA的复制
1．DNA复制的基本条件 (1)模板：解旋的DNA分子的两条单链分别作模 板。 (2)原料：游离的四种脱氧核苷酸。 (3)能量：通过水解ATP提供。 (4)酶：是指一个酶系统。不仅仅是指解旋酶， 还包括DNA聚合酶等。
2．影响DNA复制的外界因素 DNA复制还需要适宜的温度和酸碱度。 3．DNA复制的过程 DNA分子复制的示意图分三步：
(6)已知原来DNA中有100个碱基对，其中含A 40个，则复制4次，在复制过程中将需要 ________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
【尝试解答】 (1)细胞分裂间 (2)解旋 (3)Ⅱ、 Ⅲ (4)碱基互补配对 (5)半保留复制 (6)900 【解析】 DNA复制主要发生在细胞分裂间期， 复制过程包括解旋、复制子链、合成子代DNA分 子。复制的特点是半保留复制，复制时严格遵循 碱基互补配对原则，故子代DNA与亲代DNA一模 一样，DNA分子复制4次可获得24＝16个DNA分子， 其中有两个DNA分子含有原DNA分子的一条链。 DNA分子中有100个碱基对，A为40个，则T有40 个，C和G均为60个，复制4次需要C的数目为(24－ 1)×60＝900个。
情景导引 坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简 洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，很少 有谁注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方 向。但同样是一座以DNA双螺旋结构为基础设计 的雕塑，却因旋转方向的问题，曾引发一起北京 世纪盛典文化艺术交流有限公司起诉北京大学的 雕塑合同纠纷案件。案件是由于DNA空间结构的 旋转方向问题引起的，那DNA到底有什么样的化 学组成和空间结构呢？
要点三
DNA半保留复制的有关计算
1．若取一个全部N原子被15N标记的DNA分
子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)
若干代，其结果分析如下表
2.DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复
制n次，则有： (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个。 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子＝2个。 ③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
A＋T ③规律三：在双链 DNA 中，一条单链的 的 G＋C A＋T 值与另一条单链的 的值相等， 也与整个 DNA G＋C A＋T A1＋T1 A2＋T2 A＋T 分子中的 相等。即 ＝ ＝ 。 G＋C G1＋C1 G2＋C2 G＋C
④规律四：DNA分子中1链中(A＋T)占1链碱基
总数的百分比＝2链中(A＋T)占2链碱基总数的 百分比＝整个DNA分子中(A＋T)占双链碱基总 数的百分比，即(A1＋T1)＝(A2＋T2)＝(A＋T)总。 同理：(G1＋C1)＝(G2＋C2)＝(G＋C)总。