北师大版必修2 第3章 第1节 遗传信息的复制 学案.doc

第1节遗传信息的复制1dna分子复制的特点是半保留复制，可通过密度梯度离心实验来证明。2dna的复制是一个有许多酶和大分子参与的十分精细的调控过程。3dna的复制是一个边解旋边复制的过程。真核生物的dna往往有许多个复制起点。4dna分子的双螺结构是其复制的精确模板；碱基互补配对规律，确保了复制的准确性。5dna分子上的遗传信息，通过复制可准确地传给子代，保证了亲子代遗传信息的一致性。6聚合酶链式反应(pcr)是在体外快速扩增dna序列的技术。 自读教材夯基础(1)解旋：dna分子复制时，dna分子的双链解开，互补的碱基之间的氢键断裂。(2)复制：以解开的两条单链作为复制的模板，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。(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。跟随名师解疑难1 dna半保留复制方式实验证据目的探究dna的复制方式是半保留复制还是全保留复制方法放射性同位素(15n)示踪技术实验步骤将大肠杆菌放在含有15n标记的nh4cl培养基中繁殖了15代，使所有的大肠杆菌dna都被15n所标记，得到15n标记的dna将细菌转移到含14n标记的nh4cl培养基中培养，培养2代，收集细菌裂解细胞，用离心法观察dna所处的位置。由于15ndna的密度比普通dna(14ndna)的密度大，在离心时，两种密度不同的dna分布在不同的区带dna分子复制两代的实验结果如果dna是以半保留的方式复制的，预期实验结果(如下图)：在全部由15n标记的培养基中得到的15ndna显示为全重带位于离心管的管底。对照为14ndna显示为全轻。当转入14n标记的培养基中繁殖后第代，显示为中带，这是15ndna和14ndna的杂交分子。第代有中及轻两个区带，这表明它们分别为15n/14ndna和14n/14ndna。随着以后在14n培养基中培养代数的增加，轻带增强，而中带逐渐减弱。实验结果与预期相同结论dna的复制方式是半保留复制2dna复制的有关计算假设将1个全部被15n标记的dna分子(0代)转移到含14n的培养基中培养n代，结果如下：(1)dna分子数：子代dna分子总数2n个；含15n的dna分子数2个；含14n的dna分子数2n个；只含15n的dna分子数0个；只含14n的dna分子数(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数：子代dna分子中脱氧核苷酸链数2n1条；含15n的脱氧核苷酸链2条；含14n的脱氧核苷酸链(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数：设亲代dna分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。关键一点运用dna半保留复制特点，分析被标记dna分子的比例时，应注意求的是dna分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养基中化学元素的转换。运用dna半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代dna分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。1一个细胞中的某一条染色体上的dna双链都用15n标记过，在有丝分裂间期利用含14n的脱氧核苷酸作为原料进行复制，复制完成后该染色体的状况是()a一条染色单体含15n，另一条染色单体不含15nb两条染色单体均含15nc两条染色单体均不含15nd一条染色单体只含15n，另一条染色单体只含14n解析：有丝分裂间期复制的每一条染色体中都含有两条染色单体，每条单体中各有一个dna分子。每个dna分子中各有一条链含15n，所以两条染色单体均含15n。答案：b2将大肠杆菌置于含15n的培养基中培养一段时间，然后把dna被15n完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14n的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的dna中含14n的链与15n的链的比是()a31b21c11 d71解析：15n标记的dna有两条含15n的链，当利用含14n的培养基来培养时，根据半保留复制的特点，新形成的2个dna分子上应各有一条含15n的链和一条含14n的链，没有了15n的来源，不论以后复制多少次，含15n的链永远只有两条，而新增加的新链是含14n的链。而题中形成了4个新个体，含有4个dna分子共8条单链，只有两条含15n，其余六条含14n，14n链15n链6231。答案：a 自读教材夯基础(1)概念：以亲代dna为模板合成子代dna的过程。(2)发生时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。(3)过程：解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。合成子链：以母链为模板，在dna聚合酶等酶的作用下，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。形成子代dna分子：延伸子链，母子链盘绕成双螺旋结构。(4)特点：边解旋边复制复制方式为半保留复制(5)条件(6)准确复制的原因：dna分子独特的双螺旋结构提供精确模板。通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。(7)意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。跟随名师解疑难有关dna分子复制问题的归纳dna复制的概念以亲代dna为模板，在一定条件下合成子代dna的过程dna精确复制的原因规则的双螺旋结构为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则保证了复制准确进行能够进行dna复制的生物一切以dna为遗传物质的生物真核生物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间期dna分子复制进行的基本条件模板亲代dna分子的两条链原料四种游离的脱氧核糖核苷酸能量由细胞提供酶解旋酶、dna聚合酶、dna连接酶等dna复制的特点半保留复制dna复制的结果一个dna分子形成两个完全相同的子代dna分子两个子代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dna复制的意义保持遗传信息的连续性，向子代传递遗传信息3下列关于dna复制的叙述中，不正确的是()adna的复制过程是边解旋边复制b在根尖分生区细胞中dna的复制发生在细胞核和线粒体中cdna复制过程中，要消耗atp并且需要酶的催化ddna复制需要的原料是脱氧核糖核酸解析：dna复制需要的原料是脱氧核苷酸，脱氧核糖核酸指的就是dna。细胞核、叶绿体、线粒体中的dna均可进行复制。答案：d 自读教材夯基础(1)意义：遗传信息经过复制准确传递给后代，保证了亲子代遗传信息的一致性，使子代的性状与亲代相同或相近，从而确保了生物物种的延续性和多样性。(2)pcr技术：利用dna复制的原理，使dna在体外完成复制。跟随名师解疑难1细胞内dna复制与pcr技术的比较细胞内dna复制pcr技术不同点解旋在解旋酶作用下边解旋边复制94高温解旋，使双链分开酶解旋酶、dna聚合酶耐高热的dna聚合酶温度体内温和条件高温相同点需提供dna复制的模板；四种脱氧核苷酸为原料；都需要酶的催化2pcr技术反应过程中控制不同温度的意义(1)94 左右时变性，双链dna解聚为单链。(2)55 左右时复性，两种引物与两条单链dna结合。(3)72左右时延伸，耐高热的dna聚合酶促使dna新链的合成。4回答下列问题：(1)在采用常规pcr方法扩增目的基因的过程中，使用的dna聚合酶不同于一般生物体内的dna聚合酶，其最主要的特点是_。(2)pcr过程中复性温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定，下表为根据模板设计的两对引物序列。请判断哪一对引物可采用较高的复性温度_。引物对ap1aactgaaatgtagctatcp2ttaagtccattactctag引物对bs1gtccgactagtggctgtgs2agctggcgtttagcctcg解析：(1)常规pcr方法中使用的是耐热温的dna聚合酶，从而解决了高温导致dna聚合酶失活的问题。(2)由于gc碱基对之间的氢键比at多，故gc碱基对含量高的引物序列在pcr过程中复性温度就高。引物对a和b中g、c碱基的数目，分别为6和11，故引物对b要求的温度较高。答案：(1)耐高热(2)引物对b 例1(2011上海高考)在一个细胞周期中，dna复制过程中的解旋发生在()a两条dna母链之间bdna子链与其互补的母链之间c两条dna子链之间ddna子链与其非互补母链之间解析在dna复制时，首先是构成dna的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。答案a1下列有关dna复制过程的叙述中，正确的顺序是()互补碱基对之间的氢键断裂互补碱基对之间的氢键形成dna分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对子链与母链盘旋成双螺旋结构a bc d解析：dna复制时，首先解旋，然后将氢键断开，形成两条母链，然后按碱基互补配对原则形成子链，子链与母链螺旋为子代dna。答案：d 例2将大肠杆菌放在含有同位素15n培养基中培育若干代后，细菌dna所有氮均为15n，它比14n分子密度大。然后将dna被15n标记的大肠杆菌再移到14n培养基中培养，每隔4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次，测定其不同世代细菌dna的密度。实验结果dna复制的密度梯度离心实验如下图所示。(1)中带含有的氮元素是_。(2)如果测定第四代dna分子密度，标记的比例表示为_。(3)如果将第一代(全中)dna链的氢键断裂后再测定密度，它的dna单链在试管中的分布位置应为_。(4)上述实验表明，子代dna合成的方式是_。解析将dna分子被15n标记的大肠杆菌移到14n培养基中培养，因合成dna的原料中含14n，所以新合成的dna链均含14n。根据半保留复制的特点，第一代的dna分子应一条链含15n，一条链含14n。一个亲代dna分子复制到第二代，形成224个dna，其中两个各保留亲代dna分子的一条链(含15n)，另一条链为14n，另两个dna分子的两条链均含14n；以后各代中含有一条15n链，一条14n链的dna分子始终为2个(来自同一个亲代dna)，其余dna分子两条链均含14n。全含15n的dna分子比纯含14n的dna分子密度大，在密度梯度离心试验中，含15n的dna分子均位于试管下部，而含14n的dna分子应位于试管中较靠上的位置。一条链含15n，一条链含14n的dna分子位置应位于前两者之间，试验的结果也证明了这一点。据此可知，(1)中带(dna)含有氮元素为两种：14n和15n；(2)第四代中由一个亲代dna分子产生的子代dna数为2416个。一条链为14n，一条链为15n的dna分子为2个，占总数的1/8，位于梯度离心分离的中带，其余dna分子含14n，有14个占7/8，位于轻带；(3)将第一代dna链(一条含15n，一条含14n)氢键断裂后(两链分开)测定密度，应一条链在轻带，一条链在重带。答案(1)14n和15n(2)1/8中，7/8轻(3)1/2重，1/2轻(4)半保留复制2(2010山东高考)蚕豆根尖细胞在含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()a每条染色体的两条单体都被标记b每条染色体中都只有一条单体被标记c只有半数的染色体中一条单体被标记d每条染色体的两条单体都不被标记答案：b归纳拓展(一)知识整合(二)重点关注1dna的复制，在高考中的考查点集中在两个方面，一是分析dna复制的图解，二是dna复制过程所需碱基数量的计算。2学习dna的复制时，着重掌握dna的复制过程及特点，根据复制特点，认真思考dna复制次数与dna分子个数的关系。3通过对dna分子复制的推测，结合分析dna半保留复制的实验证据，掌握dna分子复制的条件、过程和特点，探讨dna分子复制的生物学意义。一、选择题1dna的复制不可能发生在()a细胞核 b叶绿体c线粒体 d核糖体解析：细胞核、叶绿体、线粒体中都有dna，均可发生复制，而核糖体中无dna。答案：d2dna复制的结果是形成两个携带完全相同遗传信息的dna分子，这两个相同dna分子形成在()a有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期b有丝分裂前期和减数第一次分裂中期c减数第二次分裂前期d有丝分裂后期和减数第二次分裂后期解析：两个相同dna分子是dna复制的结果，dna复制的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。答案：a3dna分子的双链在复制时解旋，从氢键连接处分开的碱基是()a鸟嘌呤与尿嘧啶 b鸟嘌呤与胞嘧啶c腺嘌呤与尿嘧啶 d鸟嘌呤与胸腺嘧啶解析：由碱基互补配对原则知：腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对，它们在dna分子中以氢键形成碱基对。在复制时dna分子在解旋酶的作用下，连接两个碱基的氢键断裂，即腺嘌呤和胸腺嘧啶或鸟嘌呤与胞嘧啶之间的两个碱基分开。答案：b4在进行体外dna分子复制的实验时，向试管中加入有关的酶、四种脱氧核苷酸和atp,37下保温。下列叙述中正确的是()a能生成dna，dna的碱基比例与四种脱氧核苷酸的比例一致b不能生成dna，因为缺少dna模板c能生成dna，dna的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联d不能生成dna，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件解析：dna复制的四个基本条件是模板、酶、能量、原料。没加入模板dna，所以无dna生成。答案：b5将用15n标记的一个dna分子放在含有14n的培养基中让其复制三次，则含15n的dna分子占全部dna分子的比例和含15n的dna单链占全部dna单链的比例依次是()a1/2、1/4 b1/4、1/8c1/4、1/16 d1/8、1/8解析：因15n的两条母链分别进入两个子代dna分子中，所以子代有两个含15n的dna分子，两条含15n的单链。而子代dna分子数为238，单链数为2816，所以二者所占比例分别为1/4、1/8。答案：b6某dna分子中含有1 000个碱基对(p元素只是32p)。若将dna分子放在只含31p的脱氧核苷酸的培养液中，让其在适宜的条件下复制两次，则子代dna的平均相对分子质量比原来()a减少1 500 b增加1 500c增加1 000 d减少1 000解析：具有1 000个碱基对的dna分子连续复制两次，形成四个dna分子，这四个dna分子中有两个dna分子的每条链都是含31p，还有两个dna分子都是一条链是31p，另一条链是32p。前两个dna分子的相对分子质量比原dna共减少了4 000，后两个dna分子的相对分子质量，比原来共减少了2 000，这样四个dna分子平均比原来减少了6 000/41 500。答案：a7用15n标记含有100个碱基对的dna分子，其中有胞嘧啶60个，该dna分子在14n的培养基中连续复制5次。下列有关判断错误的是()a含有15n的dna分子有两个b只含有14n的dna分子占15/16c复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸320个d复制第5次时需腺嘌呤脱氧核苷酸640个解析：15n标记的dna分子，在14n的培养基中连续复制5次后，共产生2532个dna分子。15n标记的dna分子的两条链最多只能进入到2个dna分子中，只含14n的dna分子为25230个，所以比例为30/3215/16。含有100个碱基对(200个碱基)的dna分子，其中有胞嘧啶60个，则有腺嘌呤(腺嘌呤脱氧核苷酸)(200260)40(个)，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸(251)401 240(个)。第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸25140640(个)。答案：c8用同位素32p标记某一噬菌体内的双链dna分子，让其侵入大肠杆菌繁殖，最后释放出200个后代，则后代中含32p的噬菌体占总数的()a2% b1%c0.5% d50%解析：一个噬菌体中只含有一个dna分子，当注入噬菌体后，以此dna分子为模板进行dna复制，最终形成200个dna分子，在这200个dna分子中，只有某2个dna分子含模板dna分子的两条单链，即在200个噬菌体中，含32p的噬菌体占总数的1%。答案：b9已知某dna分子共含有1 000个碱基对，其中一条链上agtc1234。该dna分子连续复制2次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是()a600个 b900个c1 200个 d1 800个解析：复制后的dna分子中a、t、g、c四种碱基含量不变，每个dna分子中，at400个，gc600个，复制2次，共有4个dna分子，相当于合成3个dna分子，所以需要g为60031 800个。答案：d10用15n同位素标记细菌的dna分子，再将它们放入含14n的培养基中使其连续繁殖四代，a、b、c为三种dna分子：a只含15n，b同时含14n和15n，c只含14n，如图所示，这三种dna分子的比例正确的是()解析：繁殖4代后得到2416个dna分子，其中2个dna分子含有1条15n链和1条14n链，其余14个dna分子中的2条链全部都含14n。答案：d二、非选择题11下面是dna复制的图解，请据图回答：(1)_为复制提供了精确的模板，_保证了复制能准确地进行。(2)一个有15n标记的dna分子，放在没有标记的环境中培养，复制四次后标记的dna分子占dna分子总数的_，标记的链占全部dna单链的_。(3)一个dna分子复制完毕后，新形成的dna分子的子链_。a是dna母链的片段b和dna母链之一完全相同c和dna母链相同，但t被u所取代d和dna母链稍有不同解析：dna具有独特的双螺旋结构，碱基之间具有互补配对的特点，因而dna能够精确复制自己，dna复制的特点是半保留复制。答案：(1)独特的双螺旋结构碱基互补配对原则(2)(3)b12如图是dna分子复制的图解，请据图回答：(1)图中的1表示_过程，需要_酶的作用。(2)图中的2过程表示以母链为模板进行的碱基的_，参与配对的物质是游离在周围的_。(3)图中的3过程表示形成两个新的_分子，这一过程包括子链中脱氧核苷酸的_与_交互连接以及子链与母链在空间结构上的_化。参与此过程的酶有_等。(4)分析dna复制过程所需条件应是：场所一般在_内；模板是_，原料是_；酶需要_、_等；能量由细胞提供。(5)dna复制，一般是严格的_复制，dna复制的遗传学意义是为_在上下代之间的_准备了物质基础。遗传信息的传递使亲代生物的性状可在子代得到表现，例如(试举一例)_ _。答案