2019-2020学年高中生物 第3章 第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段教案

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第3、4节DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段学习目标核心素养1．概述DNA复制方式的假说及实验证据。2．掌握DNA复制的过程及精确复制的原因。(重点)3．理解基因与DNA、染色体的关系。(重、难点)1．通过对探究DNA复制方式的实验的分析，再一次体会“假说—演绎法”。2．利用数学方法归纳DNA分子的多样性和特异性。一、DNA的复制1．对DNA分子复制的推测(1)提出者：沃森和克里克。(2)假说内容：①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的氢键断裂。②复制模板：DNA分子解开的两条单链原料：游离的4种脱氧核苷酸原则：碱基互补配对原则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，这种复制方式称作半保留复制。2．DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：大肠杆菌。(2)实验方法：运用同位素示踪技术。(3)实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。3．DNA分子复制的过程(1)DNA复制的概念、时间、场所①概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。②时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。③场所：主要是细胞核。(2)DNA分子的复制过程-2-(3)特点①过程：边解旋边复制。②方式：半保留复制。(4)准确复制的原因①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。②通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。(5)意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。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4种碱基的排列顺序。(2)特点①多样性：碱基排列顺序的千变万化。②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。-3-③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。()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。()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。()4．任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。()提示：1．×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．√3．×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．×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。对DNA分子复制的推测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：放射性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。-4-②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。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。1．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⑤C[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-5-错。]2．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C[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。]DNA分子的复制[问题探究]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。[归纳总结]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聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。③DNA连接酶的作用是连接DNA片段。-6-(4)两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中。2．DNA复制的有关计算将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：(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分子数＝2个。③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m·2n－1。1．下列有关DNA复制的叙述正确的是()A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸B．在复制过程中解旋和复制是同时进行的C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子B[DNA分子在解旋酶的作用下，双链解开，变成单链，A错误；复制过程是边解旋边复制，所以解旋和复制是同时进行的，B正确；水解成的两条单链都可以作为DNA复制的模板，C错误；形成的DNA分子中各含有一条母链和一条子链，两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对，组成一个新的DNA分子，D错误。故选B项。]2．用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是()A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31PD．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸C[噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，其中胞-7-嘧啶有n个，T有(m－n)个，因此氢键个数＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)个，B项正确；子代噬菌体中有16个含31P，C项错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－8)(m－n)＝8(m－n)个，D项正确。]基因是有遗传效应的DNA片段1．全方位理解“基因”(1)本质上，基因是有遗传效应的DNA片段。(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。2．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系3．基因、染色体、蛋白质、性状的关系(1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体是基因的次要载体。(2)对于原核细胞来说，基因存在于拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。1．下列有关基因的叙述中，错误的是()A．每个基因都是DNA分子上的一个片段B．DNA分子上的每一个片段都是基因C．DNA分子的结构发生改变，基因的结构不一定发生改变D．真核细胞的核基因位于染色体上，在染色体上呈线性排列B[每个基因都是DNA分子上的一个片段，A正确；基因是有遗传效应的DNA片段，B错误；DNA分子的非基因结构发生改变，不会引起基因结构变化，C正确；染色体是基因的载体，-8-基因在染色体上呈线性排列，D正确。]2．下列有关DNA多样性的叙述，正确的是()A．DNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化B．含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种C．DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础D．DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因C[DNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1．DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。2．DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。3．DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。4．DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。5．基因是具有遗传效应的DNA片段。6．DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。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C[