2020版高中生物 第三章 基因的本质 3+4 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人

第3、4节DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段课前自主预习案一、DNA的复制1．对DNA分子复制的推测(1)提出者：。(2)假说内容：①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的断裂。②复制模板：DNA分子解开的原料：游离的4种原则：原则③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作。沃森和克里克氢键两条单链,脱氧核苷酸碱基互补配对半保留复制2．DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：。(2)实验方法：运用技术。(3)实验结论：DNA的复制方式为。大肠杆菌同位素示踪半保留复制3．DNA分子复制的过程(1)DNA复制的概念、时间、场所①概念：以为模板合成子代DNA的过程。②时间：有丝分裂的和。③场所：主要是。亲代DNA间期减数第一次分裂前的间期细胞核(2)DNA分子的复制过程(3)特点①过程：。②方式：。(4)准确复制的原因①DNA分子独特的结构为复制提供了精确的模板。②通过保证了复制的准确进行。(5)意义：将从亲代传给子代，保持了遗传信息的。边解旋边复制半保留复制双螺旋碱基互补配对遗传信息连续性二、基因是有遗传效应的DNA片段1．基因与DNA关系的实例2．DNA片段中的遗传信息(1)遗传信息：DNA分子中的排列顺序。(2)特点①多样性：的千变万化。②特异性：每一个DNA分子有。③稳定性：DNA分子的结构较稳定。3．与生物体多样性和特异性的关系DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的。4种碱基碱基排列顺序特定的碱基排列顺序物质基础判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。()提示：×DNA的组成元素有C、H、O、N、P，这几种元素都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。2．在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。()提示：√3．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()提示：×DNA分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。4．任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。()提示：×RNA病毒(如烟草花叶病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒等)的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段。课堂互动探究案课程标准概述DNA分子通过半保留方式进行复制素养达成1．通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。(生命观念)2．分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。(科学思维)3．运用假说－演绎法，探究DNA半保留复制。(科学探究)杰克逊是美国杰出的歌手、词曲创作人、舞蹈家、表演家、慈善家，2009年6月25日辞世，享年50岁。多少歌迷为此心碎，多少人对此难以置信，难道我们真的永远无法再看到他了吗？一些生命复制技术专家相信，起死回生的复制技术成真，只是时间上的问题而已。要实现复制人的梦想，必须对DNA进行复制。请思考：(1)什么是DNA分子的复制？(2)DNA复制需要哪些条件？探究点一对DNA分子复制的推测【师问导学】1．在DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶，这两种酶的作用分别是什么？提示：解旋酶的作用是将两条脱氧核苷酸链打开，DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到3′端。2．DNA的复制为什么需要适宜的温度和pH?提示：因为DNA复制过程需要酶，而酶的活性受温度和pH的影响。3．如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，复制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA链、含14N的DNA链各是多少？提示：2个、4个、2条、6条。【智涂笔记】易错提醒：(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。(2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。(3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。【师说核心】1．对DNA分子复制的推测假说遗传物质自我复制的假说提出者沃森和克里克内容(1)解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，配对碱基之间的氢键断裂(2)复制：以解开的两条母链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到作为模板的单链上特点新合成的每个DNA分子中，都保留了原来的DNA分子中的一条链，是半保留复制2.DNA半保留复制的实验证据分析(1)实验方法：同位素标记法和密度梯度离心法。(2)实验原理：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分子密度居中。(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。(4)实验预期：离心后应出现3条DNA带。①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。(5)实验过程(6)过程分析①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。(7)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。【检测反馈】1．下列有关探究DNA复制过程的说法，不正确的是()A．实验利用了同位素示踪法B．细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次C．密度梯度超速离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关D．实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点解析：探究DNA复制的实验利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的培养液中连续分裂两次(在每次分裂的间期DNA都复制一次)，分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA，进行密度梯度超速离心，DNA在试管中的位置取决于DNA分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大小。实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。答案：C2．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()A．子一代DNA应为②B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④D．亲代的DNA应为⑤解析：亲代DNA全为15N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N,2个是一条链为15N，一条链为14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为14N,2个DNA的一条链为14N，一条链为15N，故C错。答案：C3．下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是()A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15ND．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带解析：培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。答案：C探究点二DNA分子的复制【师问导学】1．阅读教材P52～54，结合图3－12、3－13，探究下列问题：(1)DNA复制时有几条模板链？新合成的DNA分子中的两条链全是子链吗？提示：①两条模板链(亲代DNA分子解开螺旋的两条链)。②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DNA中哪一条链是母链，哪一条链是子链？DNA复制所形成的子代DNA分子是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的？提示：①同位素标记法。②不是，而是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代DNA分子。(3)若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、DNA模板和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成DNA分子的复制？并分析其原因。提示：不能。复制条件不完全，缺少DNA聚合酶。(4)若1个DNA分子含有m个腺嘌呤，则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？提示：需(2n－1)·m个。因为1个DNA分子复制n次，共形成2n个DNA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。(5)DNA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DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗？提示：不一定。DNA分子复制时，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DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。2．根据图1、图2思考下列问题：(1)图1中进行的是什么过程？发生的时期和场所是什么？提示：DNA复制；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂也有DNA复制。真核生物DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物DNA复制的场所主要是拟核。(2)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中的哪个部位？abcd四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？提示：酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。(3)从图1中是否可以看出DNA复制是半保留复制？为什么？图1所示的特点还有什么？可用什么方法检测母链和子链？提示：可以，因为两条母链进入到两个子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一条链是亲代的母链。图中还能看出DNA分子是边解旋边复制；可采用同位素标记法检测母链、子链。(4)DNA分子复制受到各种外界因素的干扰时，碱基序列会发生变化吗？提示：碱基序列可能会发生改变，使后代DNA分子与亲代DNA分子不同，遗传信息发生改变。3.如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，请据图分析DNA复制效率较高的原因。提示：(1)从多个起点开始进行复制；(2)边解旋边复制；(3)每个起点都是同时向两个方向进行复制。【智涂笔记】方法技巧巧记DNA的复制——“一所，两期，三步，四条件”“一所”是指复制的场所主要是细胞核；“两期”是指复制的时期主要是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期；“三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新的DNA分子；“四条件”是指原料、模板、能量和酶。误区提醒DNA复制相关计算时四个易错点(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)复制模板：在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。【师说核心】1．全面理解DNA的复制(1)DNA复制的场所：主要是在细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制)。真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。原核生物：核区、细胞质(如质粒的复制)。病毒：宿主细胞内。(2)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：在体细胞中发生在有丝分裂间期；在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。(3)复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。①解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。②DNA聚合酶的作