高中生物《DNA分子的结构和复制》学案1 新人教版必修2

高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心1 课前复习课前复习 在学习新课程前先复习有关 DNA 分子的基本元素组成 三种基本组成物质 基本结构 单位 有丝分裂 减数分裂等知识 这样既有利于掌握新知识 又便于将新知识纳入知识 体系中 温故 会做了 学习新课才能有保障 1 组成 DNA 分子的化学元素是 A C H OB C H O N C C H O N PD C H O N P S 答案 C 2 下列哪一组物质是 DNA 的组成成分 A 脱氧核糖 核酸和磷酸 B 脱氧核糖 碱基和磷酸 C 核糖 碱基和磷酸 D 核糖 核酸和磷酸 答案 B 3 DNA 的基本组成单位是 A 核苷酸 B 脱氧核苷酸 C 核糖核苷酸 D 氨基酸 答案 B 4 在细胞的有丝分裂和减数分裂过程中 DNA 分别在 期和 加倍 答案 分裂间 减数第一次分裂间期 5 图 6 3 1 是在生物生殖和发育过程中发生在细胞核中的某物质或结构的变化 请 读图回答问题 图 6 3 1 此图是表示细胞核中 的数量变化图 AB 段表示 中 的变化 BC 段表示 形成的子细胞是 CD 段表示 形成的细胞是 DE 段表示 形成的细胞是 答案 有丝分裂 染色体 精原细胞或卵原细胞 减数分裂 精子或卵细胞 受精作 用 受精卵 有丝分裂 体细胞 知新 先看书 再来做一做 1 DNA 分子的结构 高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心2 2 组成 DNA 是一种高分子化合物 每个分子都是由成百上千个 种脱氧 核苷酸聚合而成的长链 简称 链 3 DNA 的结构是规则 其主要特点是 由两条脱氧核苷酸链 平行盘旋而成双螺旋结构 外侧 由 和 交替连接构成基本骨架 内侧 两条链上的碱基通过 形成碱基对 碱基对的形成遵循 原则 即 A 一定与 配对 氢键有 个 G 一定与 配对 氢键有 个 4 特性 多样性 是由于 排列顺序千变万化 特异性 是由于特定的 排列顺序 储存遗传信息 DNA 分子中通过 排列顺序来储存大量遗传信息 2 DNA 分子的复制 1 概念 是以 为模板合成 的过程 2 时间 DNA 分子复制是在细胞有丝分裂的 和减数 是随 着 的复制来完成的 3 场所 4 过程 解旋 DNA 分子首先利用细胞提供的能量 在 的作用下 把两条螺旋 的双链解开 合成子链 以解开的 为模板 以游离的 为原料 遵循 原则 在有关 的作用下 各自合成与母链 的子链 形成子代 DNA 每条子链与其对应的 盘旋成双螺旋结构 从而形成 个与亲代 DNA 完全相同的子代 DNA 分子 5 特点 DNA 复制是一个边 边 的过程 由于新合成的 DNA 分子中 都保留了原 DNA 的一条链 因此 这种复制叫 复制 6 条件 DNA 分子复制需要的模板是 原料是 能量是 还需要 7 准确复制的原因 DNA 分子 提供精确的模板 通过 保证了复制准确无误 8 功能 DNA 分子通过复制 使亲代的 传递给子代 从而保证了 的连续性 故有传递 的功能 学习目标学习目标 高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心3 1 记住 DNA 分子的结构 并且能够说明 DNA 分子的基本单位 组成及双螺旋结构的特 点 能对这些知识采用适当的形式 文字 图 表 予以表达 2 理解 DNA 的稳定性 特异性 多样性等特性 3 能够解释说明 DNA 复制的概念 过程及复制的意义 理解碱基互补配对原则 会运 用碱基互补配对原则进行计算 基础知识精讲基础知识精讲 课文全解 在学习了 DNA 是主要的遗传物质以后 本小节着重说明 DNA 具有遗传功能的特定结构 以及它传递遗传信息的复制功能 1 DNA 的结构 教材首先提出 DNA 的双螺旋结构模型 并出示了其模式图 然后就此图展开分析 由 点 线 面 体的顺序进行阐述 点 DNA 的基本组成单位是脱氧核苷酸 如图 6 3 2 根据含氮碱基不同可以把脱氧 核苷酸分成 4 种 分别是腺嘌呤脱氧核苷酸 A 鸟嘌呤脱氧核苷酸 G 胞嘧啶脱氧核 苷酸 C 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 T 线 很多脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链 如图 6 3 3 面 由 2 条反向平行排列的脱氧核苷酸链形成 DNA 分子的平面结构 如图 6 3 4 体 规则的双螺旋结构 如图 6 3 5 图 6 3 2 图 6 3 3 图 6 3 4 图 6 3 5 DNA 的结构特点如下表所示 DNA 的结构特点 主链侧链 构成方式 脱氧核糖与磷酸交替排列 两条主链呈反向平行 盘旋成规则的双螺旋 主链上对应碱基以氢键连结成对 碱基互补配对 A T G C 碱基对平面之间平行 位置双螺旋外侧双螺旋内侧 在分子结构上 DNA 是由 4 种脱氧核苷酸连接而成多核苷酸的两条单链 通过氢键把 两条单链上相对的碱基连接起来 碱基的配对是有规律的 A 一定与 T 配对 G 一定与 C 配 对 这就是碱基互补配对原则 所以 在 DNA 中碱基的比率总是 A G T C 1 嘌呤碱 的分子总数等于嘧啶碱的分子总数 这样的互补配对 形成为多核苷酸的双链 双链围绕 一个主心轴 形成梯状的双螺旋结构 在双链上 4 种碱基的排列顺序是不受限制的 因 而提供了 DNA 分子结构的多样性 而每一特异的 DNA 分子有其独特的碱基排列顺序 2 DNA 的特性 高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心4 从以上分析可以看出 DNA 分子的特性如下 1 多样性 组成 DNA 的碱基虽然只有 4 种 但是由于在不同的 DNA 分子中所含有的碱基对的数量 不同 排列顺序千变万化 因而构成了 DNA 分子的多样性 例如 一个具有 4000 个碱基对 的 DNA 分子所携带的遗传信息是 44000种 44000是多大呢 我们可以这样计算 设 N 44000 对上式取对数 lgN lg44000 lg 22 4000 lg 28000 8000lg 2 根据常用对数可知 lg2 0 3010 1gN 8000 0 3010 2408 由常用对数的意义可以得到 N 102408 44000 102408即 102408种 2 特异性 不同的 DNA 分子由于碱基对的排列顺序存在着差异 因此 每一个 DNA 分子的碱基对 都有其特定的排列顺序 这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息 从而使 DNA 分子具 有特异性 3 DNA 的复制 DNA 分子的结构不仅使 DNA 分子能够储存大量的遗传信息 还使 DNA 分子通过复制来 传递遗传信息 概念 以亲代 DNA 分子为模板来合成子代 DNA 的过程 时间 细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期 随染色体的复制而完成的 过程 DNA 复制的过程大体分为三个阶段 结合教材中的图 6 6 来学习 a 解旋 b 以母链为模板进行碱基配对 c 形成两个新的 DNA 分子 条件 模板 原料 酶和能量 特点 边解旋边复制 半保留复制 准确性的原因 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 保证准确无误的复制 意义 遗传信息从亲代传给子代 从而保持了遗传信息的连续性 综上所述 本节的知识结构如下 问题全解 13 DNA 的元素组成及其基本单位是什么 DNA 的元素组成是 C H O N P 其基本单位是脱氧核苷酸 14 DNA 的结构及结构特点是什么 见 课文全解 1 15 什么是碱基互补配对原则 在 DNA 分子中形成碱基对时 A 一定与 T 配对 G 一定与 C 配对 这种一一对应的关系 称为碱基互补配对原则 16 有关碱基互补配对的计算问题有何规律 高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心5 规律一 DNA 双链中的两个互补的碱基数相等 任意两个不互补的碱基之和恒定 且 占碱基总数的 50 即 A T G C A G T C A C T G 50 总碱基数 A G T C A C G T T C A G G T A C 1 一般情况下 A T G C A T G C G C A T 1 规律二 在 DNA 双链中 一条单链的两个不互补的碱基和之比如 A G T C 的值与另一 条互补单链上的这个比值如 A G T C 的值是互为倒数的 即一条单链的 A G T C 的值为 K 则另一条互补单链的 A G T C 的值是 1 K 规律三 DNA 双链中 一条单链的两个互补的碱基和如 A T 或 G C 占此链碱基的比 值与另一条互补单链上的这两个碱基和如 A T 或 G C 在对应链碱基的比值相等 也与整 个 DNA 分子的如 A T 或 G C 占整个 DNA 碱基的比值是相等的 正因为这样 一条单链的 A T G C 的值 与另一条互补链的 A T G C 的值是相等的 也与整个 DNA 分子的 A T G C 的值是相等的 17 何为 DNA 分子的多样性及特异性 其原因是什么 见 课文全解 2 18 何为 DNA 分子的复制 复制是怎样进行的 所谓复制就是新合成的 DNA 分子与原来的 DNA 分子结构一致 能够 自我 复制是遗 传物质的重要特征之一 染色体能够复制 基因能够复制 归根到底是 DNA 能够复制 DNA 分子的复制发生在细胞的有丝分裂或减数分裂第一次分裂的间期 这时候 一个 DNA 分子双链之间的氢键断裂 两条链彼此分开 各自吸收细胞内的核苷酸 按照碱基配 对原则合成一条新链 然后新旧链联系起来 各自形成一个完整的 DNA 分子 复制完毕时 原来的一个 DNA 分子 即成为两个 DNA 分子 因为新合成的每条 DNA 分子都含有一条原来 的链和一条新链 所以这种复制方式称为半保留复制 学习方法指导学习方法指导 1 在学习 DNA 的结构 时 可以用 模型辅助法 来学习 注意结合图与模型 先 观察 DNA 的整体结构 为思维创建一个支点 再按照点 线 面 体的顺序由局部到整体 进行学习 然后再从整体到局部归纳出 DNA 的结构特点 2 有关 DNA 的复制的内容可以用 演绎分解法 来学习 结合有丝分裂与减数分裂的 过程 将这一部分内容演绎分解成时间 场所 条件 过程 方式 特点 结果 意义等 几个小问题来进行学习 也可以结合简易模型来模仿复制过程加深理解 3 运用规律 进行计算 见 碱基互补配对规律的有关计算问题 知识拓展知识拓展 1 DNA 的双螺旋空间结构的发现 1950 年 查盖夫发现了 DNA 碱基组成的特点即 A T C G 1 而 A T C G 的值各种生物 不同 反映出种的特异性 1953 年威尔金斯成功地制出高度定向的 DNA 纤维 获得了 X 衍 射照片 经沃森 克里克分析 认为与他们设想的双螺旋模型是符合的 因此 他们二人 根据 X 衍射分析和关于 DNA 碱基组成的数据 最终提出了 DNA 的双螺旋结构模型 2 DNA 分子相对稳定性的原因 DNA 分子的双螺旋结构是相对稳定的 这是因为在 DNA 分子双螺旋结构的内侧 通过 氢键形成的碱基对 使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来 另外 碱基对之间纵向的相 互作用力也进一步加固了 DNA 分子的稳定性 各个碱基对之间的这种纵向的相互作用力叫 做碱基堆集力 现在普遍认为碱基堆集力是稳定 DNA 结构的最重要的因素 再有 双螺旋 外侧负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键 可以减少双链间的静电斥 高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心6 力 因而对 DNA 双螺旋结构也有一定的稳定作用 3 为什么嘌呤一定要与嘧啶配对 为什么 A 一定与 T 配对 G 一定与 C 配对 在分子结构上 DNA 是由 4 种脱氧核苷酸连接而成多核苷酸的两条单链 并且通过氢 键把两条单链上相对的碱基连接起来 碱基的配对是有规律的 其原因是两条链之间的空 间是一定的 嘌呤和嘧啶的分子结构不同 嘌呤是双环化合物 嘧啶是单环化合物 因此 若两条链上相对应的碱基都是嘌呤环 则所占的空间太大 若两条链上相对应的碱基都是 嘧啶环 则相距太远 不能形成氢键 只有 A 与 T 相连 G 与 C 相连 其长才合适 所以 碱基配对必须由一个嘌呤与一个嘧啶组成 另外 A 与 T 配对是通过两个氢键相连 G 与 C 配对是通过三个氢键相连 因此碱基配对只能是 A 与 T 或 G 与 C 不能是 A 与 C 或 G 与 T 因为在氢键位置上彼此不相适应 同步达纲训练同步达纲训练 1 提出 DNA 分子双螺旋结构模型的是 A 孟德尔B 艾弗里 C 格里菲思D 沃森和克里克 2 有一对氢键连接的脱氧核苷酸 已查明它的结构中有一个腺嘌呤 则它的其他组成 应是 A 三个磷酸 三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 B 两个磷酸 两个脱氧核糖和一个胞嘧啶 C 两个磷酸 两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 D 两个磷酸 两个脱氧核糖和一个脲嘧啶 3 构成 DNA 分子的碱基有 A G C T 四种 因生物种类不同而不同的比例是 A A C G T B G C A T C A G C T D A T 和 G C 4 一个 DNA 分子中有腺嘌呤 1500 个 腺嘌呤与鸟嘌呤之比为 3 1 则这个 DNA 分子 中含有脱氧核糖的数目为 A 2000 个B 3000 个 C 4000 个D 8000 个 5 在某 DNA 分子的所有碱基中 腺嘌呤的分子数占 22 则胞嘧啶的分子数占 A 11 B 22 C 28 D 44 6 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 6B 2 5 和 1 0C 0 4 和 0 4D 0 6 和 1 0 7 DNA 的一条单链中 A T G 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 6B 2 5 和 1 0C 0 4 和 0 4D 0 6 和 1 0 8 DNA 分子的特异性决定于 A 核糖的种类B 碱基的种类 C 碱基的比例D 碱基对的排列顺序 9 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 32p 的链占总链数的 高中生物高中生物 DNA DNA 分子的结构和复制分子的结构和复制 学案学案 1 1 新人教版必修新人教版必修 2 2 用心 爱心 专心7 A 0 5 B 1 C 2 D 13 50 10 某 DNA 分子共有碱基 1400 个 其中一条单链上 A T C G 2 5 问该 DNA 分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是 A 300 个B 400 个C 600 个D 1200 个 11 DNA 复制所需的基本条件是 A 模板 原料 能量和酶B RNA DNA ATP 和酶 C 模板 温度 能量和酶D DNA 脱氧核糖 能量和酶 12 下列有关 DNA 复制的说法中错误的是 A DNA 的复制发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂的间期 B 在 DNA 复制中需要多种酶的参与 C DNA 复制的过程就是合成新的 DNA 分子的过程 D DNA 复制中若出现错误 对生物就无意义可言 13 某些药物可以抑制肿瘤细胞 DNA 的复制 从而达到控制癌症的目的 这些药物作 用的细胞正处在细胞周期的 A 间期 B 前期 C 中期 D 后期 E 末期 14 一个 DNA 分子复制完毕后 新形成的 DNA 分子子链 A 是 DNA 母链的片段B 和 DNA 母链之一完全相同 C 和 DNA 母链稍有不同D 和 DNA 母链相同 但 T 为 U 所代替 15 分别用放射性元素 32P 和35S 标记某噬菌体 DNA 和蛋白质外壳 该噬菌体侵染细菌 后 经多次复制 所释放出的子代噬菌体只有少部分 A 不含 32P B 含 32P C 不含 35S D 含 35S 16 在生物体内 一个最短的 DNA 分子中碱基对的排列方式也会有 44000种 这说明 DNA 分子是能够储存大量的 DNA 分子所具