第3、4节DNA的复制与基因

1、掘港高级中学真学课堂高一生物必修二导学案 班级：姓名：第3章 第3、4节 DNA分子的复制基因是有遗传效应的DNA片段【学习目标】 1概述DNA分子的复制 2探究DNA复制的生物学意义 3概述DNA与基因的关系【学习重点、难点】1重点：DNA分子复制的条件、过程和特点2难点：对DNA分子复制过程的理解学习活动一 DNA分子复制的推测和实验证据【自主学习】阅读课本P52-53，结合图3-12一、对DNA分子复制的推测沃森、克里克提出遗传物质自我复制的假说：复制方式为 假说的具体内容为： DNA分子复制时，DNA分子的 将解开，互补的 之间的 将断裂，解开的两条单链作为复制的 ，游离的 依据 原则

2、，通过形成 ，结合到 上。这样，新合成的每个DNA 分子中，都保留了原来DNA 分子中的一条链，所以，这种复制方式被称为 。二、DNA半保留复制的实验证据（选学）1、实验材料：要分析DNA是全保留还是半保留的，就要区分亲代与子代的DNA。1958年，科学家以 _ _为实验材料，运用 ，设计了实验。2、实验假设：假设 DNA是半保留复制3、分析假说：复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的? （如下图）4、实验过程：DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？方法： 首先在_含_15N 标记的NH4Cl 培养液中培养大肠杆菌 ，让大肠杆菌繁殖几代后 ，得到含15N的大肠杆菌， 再将这

3、大肠杆菌转移到_含_14N _培养液中。 然后， 在不同时刻收集大肠杆菌并_提取DNA ，再将提取的DNA进行_密度梯度离心 ，并记录_离心后试管中DNA的位置_。如果DNA是以半保留的方式复制的，预期实验结果如下表（请完成）世代DNA分子中N元素 密度在离心管中的位置比例亲代15N15N（全部）最大（重带）第1代第2代第3代5、实验结果 结论：上述实验证明，在新合成的每个DNA分子中，都保留了 。 这种复制方式是：_ _。【合作探究】1 已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含有14N的培养液中培养（复制），其结果分析如下：世代DNA分子的特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞

4、中的DNA分子离心后在管中的位置不同DNA分子与全部DNA分子之比链总数不同脱氧核苷酸链与全部链之比只含15N的分子含14N和15N的杂种分子只含14N的分子含15N的链含14N的链亲代123N2、DNA分子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：1DNA分子数(1)子代DNA分子总数 个(2)含15N的DNA分子数 个(3)含14N的DNA分子数 个(4)只含15N的DNA分子数 个(5)只含14N的DNA分子数 个2 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：(1)经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷

5、酸 个。(2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 个。【特别提醒】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；还应注意培养液中化学元素的转换。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。在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。【典例训练】1、一个双链DNA分子为第一代，经过3次自我复制，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核苷酸的长链 （ ） A、2 B、4 C、8 D、162、将15N标记的一个DNA分子放入14N培养基中连续培养四代

6、，则后代DNA分子中只含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为（ ）A.1:1 B.7:1 C.8:1 D.5:13、某DNA分子中有2000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4,若该分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是（ ）A.200个 B.300个 C.400个 D.800个学习活动二 概述DNA分子的复制【自主学习】阅读课本P54，结合图3-13(一) DNA复制的时间与场所 定义： 以亲代DNA为模板合成 的过程。 时间： 。 场所：主要场所 ，其次还有 。(二)DNA复制的过程(见右图)过程称为 。该过程需要 酶，并且在 ATP供能的前

7、提下，使两条螺旋的链解开，解开的实质是，碱基 对中的 断裂。过程是以解开的母链为模板进行 ，若母链上是A、T、G、C，则按照碱基互补配对原则依次配上的是含 的脱氧核苷酸。配上去的脱氧核苷酸之间依靠 酶，将它们连接起来形成与模板母链互补的 。随着不断解旋，形成中的子链不断延伸，最后解旋完全结束后就形成了两个新的与原来完全相同的 。(三)DNA复制的四个基本条件是1模板是 。2原料是 。3能量由 提供。4酶是指 等。(四)DNA复制的特点是1边 ，边复制； 2 方式特点是 。(五)结构与复制的关系1DNA分子独特的 为复制提供了 。2通过 原则，保证了DNA复制能 进行。(六)DNA复制的意义：1

8、DNA分子中的 代表了遗传信息。2通过DNA复制，使生物保持了前后代遗传信息的 。【合作探究】 (七)根据半保留复制进行的计算：1一个含32P的DNA在含31P的培养基上复制n次后共获得个DNA，其中含32P的DNA有 个，占全部DNA的 ；含31P的DNA有 个。只含32P的DNA有 个；只含31P的DNA有 个。2一个含32P的DNA在含31P的培养基上复制n次后所获得的全部DNA中含32P的DNA的脱氧核苷酸链有 条，占全部DNA总脱氧核苷酸链数的 。3某DNA分子有M个某种脱氧核苷酸如腺嘌呤M个，则该DNA复制n次，需要 个腺嘌呤脱氧核苷酸作为原料。【正误判断】1DNA复制只发生在有丝

9、分裂间期()2DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制()3单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子()【典例训练】1.下列关于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.在全部解旋之后才开始碱基配对C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D.复制后，每个新DNA分子中含有一条母链和一条子链2. DNA分子能自我复制的根本原因（分子基础）是（ ） DNA具有独特的双螺旋结构 连接两条链的碱基有互补配对能力 磷酸和脱氧核糖交互排列 DNA有特异性和多样性A. B. C. D.4.一个被放射性元素32P标记的双链DNA噬菌

10、体侵染细菌，若此细菌破裂后释放出n个噬菌体，则其中具有放射性元素32P的噬菌体占总数的（ ） A.1/n B.1/2n C.2/n D.1/2学习活动三 概述DNA分子与基因的关系【自主学习】阅读课本P55-57一说明基因与DNA关系的实例【小组讨论】阅读书本P55P56资料分析：1.由资料1、3可知：生物体的DNA数目 基因数目。生物体内所有基因的碱基总数 DNA分子的碱基总数。这说明一个DNA上有 基因，基因是DNA的 ，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。2.由资料2、4可知：基因具有 效应。3.由上述资料可得出：基因是具有 的DNA 。注意：人类基因组计划测定 条

11、染色体上的碱基序列。果蝇基因组计划测定 条染色体上的碱基序列。二.DNA片段中的遗传信息【探究】脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性情景1:17个碱基对可以排列出 种基因；n个碱基对可以排列出 种基因。由此可得出：碱基排列顺序的 满足了遗传信息的多样性。情景2:人类基因组中第1号染色体的第1个基因由17个碱基对随机排列构成，你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全一样的可能性有 。 由此可得出：在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，而特定的人碱基排列顺序是特定的。情景3：DNA分子脱氧核苷酸序列的多样性和特异性（DNA指纹技术）在生产和生活中的应用有:

12、 案件的 ；亲子 ；孑遗物种的保存和孑遗动物的繁殖等。结论：1.DNA分子能够储存足够量的 ； 2.遗传信息蕴藏在4种碱基的 之中。 3.DNA分子的多样性源于 4.DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基的 。 5.生物体的多样性和特异性的物质基础是 的多样性和特异性。 6.DNA分子上分布着 个基因，基因是有 的DNA片段。【总结】：1.DNA分子的结构特点：1）稳定性：位于 侧基本骨架一定是由 和 交替连接而成的，不会改变两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是 与 、 与 配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有重要作用。2）多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数

13、目有差异，排列顺序多种多样。3）特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。【合作探究】关于基因与DNA及染色体的关系：1未复制过的一条染色体上有 个DNA，复制过的一条染色体上有 个DNA，着丝点分裂后形成的每条染色体上有 个DNA。染色体的主要成分是 。由于真核细胞中DNA主要分布在细胞核的染色体上，所以细胞中遗传物质DNA的主要载体是 。2基因是有 DNA片段。一个DNA分子上的所有片段都是基因吗？ 一个DNA分子上有 个基因，一个染色体上有 个基因，基因在染色体上呈 排列。基因的基本组成单位是 。3基因中的 代表了遗传信息；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA

14、分子的 ，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的 ；DNA分子的 和 是生物体多样性和特异性的物质基础。概念图：【正误判断】1构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等()2某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种()3基因是DNA片段()4不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同()5、遗传信息是指DNA中的全部碱基排列顺序【典例训练】1、揭示基因化学本质的表述是 （ ）A、基因是遗传物质的功能单位 B、基因是有遗传效应的DNA片段C、基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列 D、基因在染色体上呈直线排列2、DNA具有多样性的原因是 （ ）A

15、、组成基因的碱基数目庞大 B、空间结构千变万化C、碱基种类有许多种 D、碱基排列顺序的千变万化3、细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构层次是 （ ）A.DNA染色体脱氧核苷酸基因 B.染色体脱氧核苷酸DNA基因C.DNA染色体基因脱氧核苷酸 D.染色体DNA基因脱氧核苷酸4、DNA指纹术可以帮助人们确认亲子关系,这是因为 （ ）A.每个人的DNA大都相同 B.每个人的DNA指纹图是特有的C.不同个体的相同组织中的DNA指纹图相同 D.DNA指纹术是检测DNA上的碱基种类【巩固训练】1.下列关于DNA复制的叙述,正确的是A.在细胞有丝分裂间期,发生DNA复制B.DNA通过1次复制后产生4个

16、DNA分子C.DNA双螺旋结构全部解链后,开始DNA复制D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链2.某DNA分子中有脱氧核苷酸4000个，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60，那么该DNA分子连续复制2次所需要的游离鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是 A800个 B1600个 C2400个 D3200个 3.如果把细胞中的一个DNA分子进行标记，然后放在没有标记的培养基中连续进行6次有丝分裂，含有标记的细胞占所有细胞的比例为A. 1/4 B. 1/8 C. 1/16 D. 1/324.将基因定位于染色体上的科学家是 A. 沃森和克里克 B. 孟德尔 C. 摩尔根 D. 薛定谔 5.DNA

17、分子复制的根本原因(即分子基础)是 DNA分子具有独特的双螺旋结构 连接两链之间的相应碱基具有互补配对能力磷酸和脱氧核糖交互连接 DNA具有特异性和多样性 A. B. C. D.6.一个被放射性元素32P标记的双链DNA噬菌体侵染细菌后不断复制繁殖，最后若此细菌(它本身含31P)破裂后释放出n个噬菌体，则其中具有放射性元素32P的噬菌体占总数的 A.1n B.12n C.2n D.127一条染色体含有一个双链DNA分子，经复制后，一条染色单体含有 A、 两条双链DNA分子 B、一条双链DNA分子 C、一条单链DNA分子 D、四条双链DNA分子8.一个由2000个碱基构成的DNA可以形成多少种

18、A. 42000 B.20004 C.41000 D.100049.一个含1000个碱基对的32P的DNA在含31P的培养基上复制一次形成的两个子代DNA，每个子代DNA比亲代DNA的分子质量 A.减少了2000 B.增加了2000 C.减少了1000 D.增加了100010假设某大肠杆菌含14N的DNA相对分子质量为a，若将其长期培养在含15N的DNA相对分子质量为b。现将含15N的DNA大肠杆菌再培养在14N的培养基种，子二代DNA的相对分子质量平均为 A（a+b）/2 B(a+b)/4 C(3a+b)/4 D(a+3b)/411（多选）.下列有关DNA的叙述正确的是 A.同一生物体各种体细胞核中的DNA，具有相同的碱基组成B.双链DNA分子的碱基含量是A+G=C+T 或A+C=G+T C细胞缺水和营养不足将影响DNA的碱基组成 DDNA只存在于细胞核中12（多选）.下列属于DNA复制需要的基本条件的是 A模板 BATP C氨基酸 D游离的脱氧核苷酸13.含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32