2019_2020学年高中生物第3章基因的本质第3节DNA的复制第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段教学案.docx

第3、4节DNA的复制基因通常是有遗传效应的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复制的推测(1)提出者：沃森和克里克。(2)假说内容：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。复制特点：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。2DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：大肠杆菌。(2)实验方法：运用同位素标记技术。(3)实验过程用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，获得含15N的DNA细菌的DNA转入含 14NH4Cl的培养基中一段时间取细菌，提取DNA，进行密度梯度离心(4)实验预期亲代DNA分子中两条链均含15N，DNA分子密度高。复制一次产生的DNA分子中，一条链含 14N，另一条链含 15N，DNA分子密度居中。复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含_14N，DNA分子密度较低；另两个DNA分子中一条链含 15N，另一条链含 14N。(5)实验结果：与预期一致。(6)实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。3DNA复制的过程(1)DNA复制的概念、时间、场所概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。时间：细胞分裂前的间期。场所：主要是细胞核。(2)DNA分子的复制过程(3)特点过程：边解旋边复制。方式：半保留复制。(4)准确复制的原因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的准确进行。(5)意义：将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞，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2DNA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)特点多样性：碱基排列顺序的千变万化。特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。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。4基因的延伸对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段。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，从代开始细菌DNA分子中至少有一条链含 14N。()3DNA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。()5碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。()6每个DNA分子所具有的特定的碱基排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性。()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。23DNA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。4RNA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。56.对DNA分子复制的推测问题探究若DNA分子的复制为全保留复制，则实验预期是怎样的？复制n次后，进行密度梯度离心的结果如何？提示：亲代DNA分子中，两条链均含15N，DNA分子密度高；子代DNA分子中，两条链均含14N，DNA分子密度低。复制n次后进行密度梯度离心只有两条带。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。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。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。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)过程分析立即取出，提取DNA离心全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。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，如图为可能的结果，下列叙述错误的是()A子一代DNA应为B子二代DNA应为C子三代DNA应为 D亲代DNA应为C亲代DNA全为15 N，应为，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为；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；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。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/14NDNA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/15NDNA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/14NDNA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/15NDNA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1DNA复制可以发生在任何时期吗？提示：不能，DNA复制发生在细胞分裂前的间期。2DNA复制的结果是什么？提示：DNA加倍。归纳总结 全面理解DNA的复制1DNA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)。(1)真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。(2)原核生物：核区、细胞质(如质粒的复制)。(3)病毒：宿主细胞内。2真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：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。(2)DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。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，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。知识拓展：(1)复制起始点指复制是从DNA分子的特定部位开始的。原核生物每个DNA分子只有一个复制起始点。(2)由于真核生物DNA相对较长，常利用多起点的方式进行复制，有多个复制起点。这样可以加快复制的速度。(3)生物界存在如下两种复制方向：从起始点向一个方向进行，通常称为单向复制。从起始点向两个方向进行，通常称为双向复制。大多数生物染色体的DNA及病毒环形DNA等的复制是双向的，并且是对称的。1下列有关DNA复制的叙述正确的是()ADNA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BDNA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下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A由该DNA分子复制过程示意图可看出：DNA分子复制有多个复制起始点，且边解旋边双向复制(箭头代表DNA复制方向)，DNA分子复制需要解旋酶参与。这种多起点复制可有效地提高复制速率。由图示不同复制起点复制出的DNA片段长度不同可知：DNA分子的多个复制起点并不是同时开始复制的。方法归纳(1)DNA复制过程中若DNA双链上出现复制环则说明是双向复制。(2)若复制环大小相同，则是同时复制，否则为不同时复制。基因是有遗传效应的DNA片段问题探究在刑侦领域，DNA分子能够像指纹一样用来鉴定个人的身份，你能解释其中的生物学原理吗？提示：DNA分子具有多样性和特异性，每个人的DNA分子中脱氧核苷酸序列是不同的，且每个人的DNA分子中脱氧核苷酸序列是特定的。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BDNA分子上的每一个片段都是基因CDNA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，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()ADNA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CDNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础DDNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因CDNA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。2真核细胞中DNA复制如下图所示，下列叙述错误的是()A多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成B每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代C复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化DDNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则C多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成，提高复制效率，A正确。DNA为半保留复制，每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确。DNA解旋酶破坏碱基对的氢键，使DNA双链解旋，DNA聚合酶形成磷酸二酯键，C错误。碱基对之间严格的碱基互补配对原则，保证了遗传信息准确地从亲代DNA传向子代DNA，D正确。3沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关假说内容的叙述不正确的是()ADNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂B以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上C形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链D形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成D沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括亲代的一条母链和一条子链。4染色体、DNA和基因三者关系密切，下列叙述中不正确的是()A正常细胞中每条染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多个基因B复制、分离和传递，三者都能相伴而行C三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传作用D在进行有性生殖的生物的传宗接代过程中，染色体行为决定后两者CDNA是主要的遗传物质；基因是有遗传效应的DNA片段；染色体是DNA与基因的载体，而不是遗传物质。5如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答问题。(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是_。(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供_。(3)从图中可以看出合成的两条子链的方向是_(填“相同”或“相反”)的。(4)真核细胞中DNA复制的场所是_等；细胞分裂过程中，在复制完成后，