高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传递学案浙科必修213089

高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089第三节遗传信息的传达归纳DNA分子的复制。2.经过“活动：研究DNA的复制过程”，感悟科学实验中包括的理性精神与求真意识、责备精神与创新意识，渐渐领悟科学的实质特点。[学生用书P47]一、DNA复制的看法产生两个跟亲代DNA完好同样的新DNA分子的过程。二、DNA复制的过程．形成“模板链”：在相关酶的作用下，两条链的配对碱基之间的氢键断开，碱基裸露出来，形成了两条模板链。．合成子链：每一条母链依照碱基互补配对的原则，吸引含有互补碱基的核苷酸，最后相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团间形成磷酸二酯键，产生一条新链(子链)。．形成新的DNA分子：一条“模板链”()母与链一条新链(子链)形成一个新的DNA分子，即一个双螺旋DNA分子变成了两个双螺旋分子，并且新形成的DNA分子与亲代DNA分子同样。三、DNA复制的特点DNA复制的特点是半保留复制，即新合成的双链DNA分子中，1/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089一条链是来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的。四、DNA复制的意义DNA复制是遗传物质从亲代向子代传达的基础。生殖细胞形成过程中进行DNA的复制，使亲代的遗传信息传达给了子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。完成DNA复制的基本条件是什么？提示：模板、原料、能量和酶等。以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后的子链是什么？提示：DNA复制合成子链时，每一条母链依照互补配对的原则，吸引含有互补碱基的核苷酸，最后相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团间形成磷酸二酯键，产生一条新链(子链)。因此依照碱基互补配对原则，在DNA分子中A与T配对，C与G配对，模板链为“—A—T—C—”，经复制后的子链为“—T—A—G—”。DNA复制的研究[学生用书P48]．研究方法：同位素示踪法。．研究过程2/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089．结果不同样脱氧核DNA分不同样DNA分子占所有DNA分子之比苷酸链占全部链之比世代子离心后在含14N、只含14N管中的地址只含15N含含15N的DNA的DNA15N14N的DNA分子分子分子的链的链亲代全在下部10010第二代全在中部0101/21/2第三代1/2中部，01/21/21/43/41/2上部结论新合成的子代双链DNA分子中，一条链是来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的。(2)DNA的复制是以亲代的一条DNA链为模板，依照碱基互补配对原则，合成另一条拥有互补碱基的新链。复制出的DNA分子与亲代DNA分子完好同样。5．特点：DNA的复制方式为半保留复制。3/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修2130891．细菌在15N培养基中生殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，尔后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分别，图①～⑤为可能的结果，以下表达错误的选项是()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⑤解析：选C。由于DNA分子的复制是半保留复制，因此依照这一特点来解析，⑤为亲代DNA，②为子一代DNA，①为子二代DNA，③为子三代DNA。不可以能出现④中的状况。2．在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA(比较)；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基中，再连续生殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分别获取的结果以下列图，请解析回答以下问题：(1)由实验结果可以推测第一代(Ⅰ)细DNA菌分子中一条链是________，另一条链是________。(2)将第一代(Ⅰ)细菌转移到含15N的培养基上生殖一代，将所得4/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089的细菌的DNA用同样的方法分别。请参照A图将DNA分子可能出现在试管中的地址在B图中标出。解析：DNA复制为半保留复制，亲代15N-DNA在14N的培养基中连续复制两次的图示为：答案：(1)15N母链14N新链见图DNA复制的理解[学生用书P48]1．DNA复制相关知识归纳真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体；原核细胞：拟核、细胞质(细场所胞溶胶)时间细胞分裂间期模板亲代DNA的两条链原料4种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶DNA聚合酶等特点半保留复制，多个复制起点一个DNA分子形成了两个DNA分子。新复制出的2个子代DNA分子经过细结果2个子细胞中去胞分裂分配到(1)DNA复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、5/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089叶绿体中也能进行DNA复制。可以进行DNA复制的生物：所有以DNA为遗传物质的生物。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。复制所需的酶是指一个酶系统，不不过是指解旋酶和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片断。两个子代DNA的地址及分开时间：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第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。(6)DNA分子的复制经常是从多个起点进行的，如图：2．DNA正确复制的原因DNA分子之因此能自我复制，取决于DNA的双螺旋结构，它为复制供应了模板；同时，由于碱基拥有互补配对的特点，因此能确保复制的正确。在复制过程中，脱氧核苷酸序列拥有相对的牢固性，但也可能发生差错，这种牢固性和可变性的一致，是生物遗传和变异的物质基础和根本源因。6/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修2130893．以下关于DNA复制的表达，正确的选项是()A．在细胞有丝分裂前的间期，发生DNA复制B．DNA经过一次复制后产生四个DNA分子C．DNA双螺旋结构所有解链后，开始DNA的复制D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链解析：选A。DNA经过一次复制后产生两个DNA分子，复制两次才能产生四个DNA分子。DNA复制过程应该是边解开螺旋边复制。单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。4．如图为真核细胞DNA分子复制过程模式图。据图解析，下列相关表达中错误的选项是()A．由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制B．从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶搬动的方向是相反的C．子链合成的方向是必然的D．解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要耗资ATP解析：选D。由图示可以看出，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，DNA分子复制的方式为半保留复制；由图中的箭头可知，两条链上DNA聚合酶搬动的方向7/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089是相反的；子链合成的方向是必然的，即只能从5′端向3′端延伸；图示解旋的过程中只有解旋酶的作用，而没有DNA聚合酶的参加。判断DNA复制要三看一看模板可否为DNA；二看原料可否为脱氧核苷酸；三看产物可否为DNA。DNA复制的相关计算[学生用书P49]DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：1．DNA分子数子代DNA分子数＝2n个。含有亲代链的子代DNA分子＝2个。不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。．脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数＝2条。子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。．耗资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次复制需要耗资该脱氧核苷酸(2n－1)m个。5．(2017·浙江4月选考)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细8/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第2次分裂中期。以下表达正确的选项是()A．每条染色体中的两条染色单体均含3HB．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3HC．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3HD．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H解析：选A。第2次分裂中期时有一半DNA分子只有一条脱氧核苷酸链含3H，另一半DNA分子两条脱氧核苷酸链均含3H，故B、C、D均错。巧借模式图解答与DNA复制相关问题学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解DNA的相关计算规律，以下列图：6．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可以能是()A．含有15N的DNA分子占1/8B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C．含有14N的DNA分子占7/8D．复制结果共产生16个DNA分子9/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089解析：选C。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，可得到24个DNA分子，其中含有14N的DNA分子占100%，C错误；含有15N的DNA分子占2/16，由于DNA分子复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中，A正确；1个DNA分子经过4次复制，共产生24＝16个DNA分子，D正确；在含有100个碱基对的DNA分子中，若有胞嘧啶60个，则含有腺嘌呤个数为(100×2－60×2)/2＝40个，则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(24－1)＝600个，B正确。与DNA复制过程相关计算的误区辨析在一个含有n个碱基对的DNA分子中，双链中碱基对的排列和单链中碱基的排列最多均为4n种。运用DNA半保留复制特点，解析被标记DNA分子所占的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；看准是“含”还是“只含”；还应注意培养液中化学元素的不同样。运用DNA半保留复制特点，解决耗资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，不需耗资原料。在计算耗资脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。核心知识小结10/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089[规范答题][要点回眸]1.DNA复制发生在细胞分裂的间期。．．．．．2.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做．．．．．．．．．．．．．．原料以及酶和能量。．．．．．．．．3.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复．．．．．．．．．．制。．4.DNA分子独到的双螺旋结构，为复制供应了精确的模板；经过碱基互补配对，保证了复制．．．．．．．．可以正确地进行。[随堂检测][学生用书P50]1．以下关于DNA复制的表达，正确的选项是()A．产物是RNA分子．场所主若是细胞溶胶C．原料是氨基酸．方式是半保留复制解析：选D。DNA复制方式为半保留复制，合成的子代DNA分子包括一条新链和一条母链。2．以下列图是研究DNA复制方式的实验，依照这些实验结果进行的推论，正确的选项是()菌种：大肠杆菌培养条件与方法：在含15N的培养基中培养若干代，使DNA均被15N标记(甲图)。11/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089转至14N的培养基中培养，每30分钟生殖一代。取出每代DNA样本，并离心分层。①丙是转入14N培养基中复制一代的结果②乙是转入14N培养基中复制二代的结果③出现丁的结果最少需要60分钟④戊图表示复制三代后不再拥有15N标记DNAA．①④B．①③C．②③D．①②③解析：选B。①由于DNA分子复制是半保留复制，而丙中DNA全在中部，因此丙是转入14N培养基中复制一代的结果，正确；②乙中是1/2在下部、1/2在中部，而DNA分子复制是半保留复制，因此复制后不可以能有在下部的DNA存在，错误；③丁中是1/2在中部、1/2在上部，说明DNA已复制两次，而复制一次需要30分钟，因此出现丁的结果最少需要60分钟，正确；④戊中所有在上部，表示不拥有15N标记的DNA；而DNA分子的复制是半保留复制，15N标记的DNA两条链素来存在，错误。(·浙江1月学考)假设T2噬菌体的DNA含1000个碱基对，其中胞嘧啶占所有碱基的30%。一个32P标记的T2噬菌体侵染细菌，释放出50个子代噬菌体。以下表达正确的选项是()A．子代噬菌体中最多有2个32P标记的噬菌体12/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089．噬菌体增殖过程所需的原料、模板、酶等所有由细菌供应C．用含32P的培养基可直接培养出32P标记的T2噬菌体D．产生这些子代噬菌体共耗资了9800个胸腺嘧啶脱氧核苷酸答案：A4．在试管中合成DNA的实验过程是：先把高能磷酸基团接到四种脱氧核苷酸上，尔后将这四种磷酸脱氧核苷酸放入一支试管中，还要加入从某种生物体内提取的DNA聚合酶系，最后放入一条带15N标记的DNA分子，并将试管放在合适温度的环境中。据以下实验结果回答：由生化解析得知：新合成的DNA分子，A＝T,G＝C，这个事实说明DNA的合成遵偱____________________。新合成的DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)的比率与带15N标记的DNA分子同样，这说明新DNA分子是。解析还得知，新合成的DNA分子带有15N标记的DNA的链占50%，这个事实说明。在一个新合成的DNA中，(A＋T)/(C＋G)的值与它的模板DNA的任一单链________(填“同样”或“不同样”)。简述原因。一段时间内测得容器内共有8个DNA分子，此段时间DNA分子共进行________次复制。在这8个DNA中，不含15N的DNA、一条链中含15N的DNA和两条链都含15N的DNA数量之比是________。13/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089答案：(1)碱基互补配对原则以标记DNA为模板的产物DNA的复制是半保留复制(2)同样由于所有的双链DNA中，A与T的数量同样，C与G的数量同样(3)36∶2∶0[课时作业][学生用书P113(单独成册)]一、选择题1．DNA分子复制所需要的原料是()A．核苷酸B．核苷C．碱基D．脱氧核苷酸解析：选D。DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，因此在复制过程中需要脱氧核苷酸作为原料。2．DNA分子复制不发生在()A．洋葱根尖分生区增殖细胞．减数第一次分裂间期C．减数第二次分裂间期．精原细胞形成初级精母细胞的时期解析：选C。DNA分子复制发生在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期，而洋葱根尖分生区细胞经过有丝分裂方式增殖，精原细胞形成初级精母细胞的时期即为减数第一次分裂间期。3．保证正确无误地进行DNA复制的要点步骤是()A．需要相关酶促使DNA的两条互补链分别14/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089．游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对C．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链．模板母链与互补子链围绕成双螺旋结构解析：选B。DNA分子独到的双螺旋结构，为复制供应了精确的模板，经过碱基互补配对，保证了复制可以精确地进行。4．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基上连续生殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，同时含15N和14N，c只含14N。如图中这三种DNA分子的比率正确的是()解析：选D。假订婚代DNA分子为n个，则生殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们表现的比率为D图所示。5．关于DNA复制过程的表达，错误的选项是()A．DNA复制时陪同有氢键的断裂和重新形成B．DNA复制时陪同有磷酸二酯键的断裂和重新形成C．DNA复制时陪同有高能磷酸键的断裂和重新形成15/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089D．DNA复制时陪同有双螺旋结构的破坏与重新形成解析：选B。DNA复制时需要在酶的作用下破坏碱基对之间的氢键，复制完成时模板母链与子链之间形成氢键，尔后重新螺旋化；在复制过程中要耗资能量，能量由高能化合物(ATP)来供应，因此伴随有高能磷酸键的断裂和重新形成；复制时只在DNA聚合酶的作用下陪同有磷酸二酯键的形成，而没有磷酸二酯键的断裂。6．某细胞DNA分子的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用3H标记，尔后放在一般的培养基上让其进行有丝分裂，在第一次有丝分裂和第二次有丝分裂中，其染色单体的放射性状况分别是()A．一半、所有．所有、一半C．一半、有的一半有的没有．一半、一半解析：选B。DNA分子的复制是半保留复制，第一次复制后，每条染色单体的DNA分子中都保留了亲代的一条链，都拥有放射性，但第一次分裂产生的DNA分子的两条链中，一条拥有放射性，一条不拥有放射性；第二次复制完成后，每条染色体的两个染色单体中，以不具放射性的链为模板合成的不具放射性，以拥有放射性的链合成的仍拥有放射性，因此一半拥有放射性，一半不拥有放射性。7．在体外进行DNA复制的实验，向试管中加入相关酶、4种脱氧核苷酸和ATP，37℃下保温、合适的酸碱度。以下表达中正确的是()16/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089A．能生成DNA，DNA的碱基比率与4种脱氧核苷酸的比率一致B．不生成DNA，由于实验中缺少DNA模板C．能生成DNA，DNA的碱基比率不确定，且与酶的本源有一定的关系D．不生成DNA，由于实验中缺少酶催化的合适条件解析：选B。DNA复制需要模板、酶、原料、能量和合适条件。8．BrdU能代替胸腺嘧啶脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中。若用姬姆萨染料染色，在染色单体中，DNA只有一条单链掺有BrdU则着色深；DNA的两条单链都掺有BrdU则着色浅。将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中培养一段时间，取出根尖并用姬姆萨染料染色，用显微镜观察染色体的染色单体的颜色差异。以下相关表达错误的选项是()A．在第一个细胞周期中，每条染色体的染色单体间均无颜色差异B．在第二个细胞周期的先期，每条染色体中有3条脱氧核苷酸链含有BrdUC．在第三个细胞周期的中期，细胞中有1/4染色体的染色单体间出现颜色差异D．此实验可用于考据DNA的复制方式为半保留复制解析：选C。DNA的复制方式为半保留复制，由题干信息，在第一个细胞周期中，每条染色体的染色单体中，DNA分子都只有一17/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089条单链掺有BrdU，均着色深，无颜色差异。在第二个细胞周期的前期，每条染色体含两个染色单体，每条染色体中有3条脱氧核苷酸链含有BrdU；在第三个细胞周期的中期，由于第二个细胞周期后期着丝粒分开移至两极时有不同样的状况，形成的子细胞中染色体DNA含有BrdU多少不一，细胞中不用然有1/4染色体的染色单体间出现颜色差异。因此选项A、B、D正确，选项C错误。9．某DNA分子中含有1000个碱基对(P元素只含32P)。若将DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA的相对分子质量平均比原来()A．减少1500B．增加1500C．增加1000D．减少1000解析：选A。拥有1000个碱基对的DNA分子连续分裂两次，形成4个DNA分子，这4个DNA分子中有2个DNA分子的每条链都是含31P的，还有2个DNA分子都是一条链是31P，另一条链是32P。前2个DNA分子的相对分子质量比原DNA共减少了4000，后2个DNA分子的相对分子质量比原来共减少了2000，这样4个DNA分子平均比原来减少了6000/4＝1500。10．以下关于如图DNA分子片段的说法，正确的选项是()A．解旋酶可作用于①②处．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸18/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比率上D．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4解析：选B。解旋酶的作用是催化氢键断开，使DNA两条链分开，形成两条单链DNA，即作用于图中③处，A错误；“G”是鸟嘌呤脱氧核苷酸，B正确；DNA分子的特异性是由于每个特定的DNA分子都拥有其特定的碱基对排列序次，关于任何双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的比值都是等于1，C错误；把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代DNA都含有15N，D错误。11．以下关于DNA复制过程的正确序次是()①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间形成氢键DNA分子在相关酶的作用下解开螺旋④以解开螺旋后的母链为模板进行碱基互补配对⑤新链与模板链盘旋成双螺旋状结构A．③①④②⑤B．①④②⑤③C．①③⑤④②D．①③④②⑤解析：选A。DNA的复制序次是形成“模板链”(③①)、合成子链(④②)、形成新的DNA分子(⑤)。12．已知某DNA分子含有1000个碱基对，其中一条链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是()A．600个B．900个C．1200个D．1800个19/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089解析：选D。DNA分子中含有2000个碱基，又知其中一条链中A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。该DNA分子中A＝T，C＝G，则求出该DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为600个，该DNA分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为(22－1)×6001800个。二、非选择题13．如图为DNA的复制图解，请据图回答以下问题：(1)DNA复制发生在期。②过程称为____________。指出③中的子链：____________。③过程必定依照__________________原则。子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制拥有____________特点。(6)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷20/23高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传达教学设计浙科必修213089酸培养液中，连续分裂4次，则含14N的DNA细胞占总细胞数的________，含15N的DNA细胞占总细胞数的________