高中生物人教版遗传与进化第3章基因的本质 全国优质课

（必修II）6第三章第二、三、四节：DNA分子的结构、复制与基因【复习目标】概述DNA分子结构的主要特点概述DNA分子的复制举例说明基因是有遗传效应的DNA片段说明基因和遗传信息的关系【重点难点】DNA分子结构的主要特点DNA分子复制的条件、过程和特点基因是有遗传效应的DNA片段DNA分子具有多样性和特异性【课程类型】复习课【教学方法】学案导学法【方法导引】采用图文结合方式加强学生对DNA分子结构的理解借助媒体手段突破DNA复制过程的难点。通过习题来巩固提高本部分内容的掌握。【学习过程】一、知识链接（2min）DNA是主要的遗传物质的依据：由于绝大多数生物的遗传物质是，只有一少部分RNA病毒的遗传物质是所以说。二、知识梳理（一）DNA分子的结构（10min）1.根据前一节的学习我们知道生物的主要遗传物质是DNA，那么你对DNA了解多少呢？分子的空间结构为，它是由美国生物学家和英国物理学家构建的。分子的模型构建信息：①DNA分子是以（种）为单位连接而成的长链，它们分别是、、、。②安排在螺旋外部，安排在螺旋内部的双链螺旋。③腺嘌呤（符号）的量总是等于（符号）；鸟嘌呤（符号）的量总是等于（符号）的结构特点：①整体：DNA分子是由条脱氧核苷酸链按方式盘旋成的结构。②外侧：DNA分子中的和交替连接，排列在，构成基本骨架。③内侧：两条链上的通过连接成碱基对排列在DNA分子的内侧，并且碱基配对有一定的规律：A一定与配对（氢键）；G一定与配对（氢键）。1.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，则它的其他组成成分应是：（）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尿嘧啶分子的组成层次：组成元素：组成元素：（4种，即、、、）组成化合物基本单位：基本单位：（种）平面结构：平面结构：空间结构：空间结构：分子的特点：①稳定性：DNA分子结构具有相对稳定性。②：每种生物的DNA分子都有特定的碱基数目和排列顺序。③：DNA分子碱基对的数量不同，碱基对的排列顺序不同。1.脱氧核苷酸分子中，脱氧核糖的1号碳原子与碱基相连，5号碳原子与磷酸分子相连2.同一条单链上相邻脱氧核苷酸的连接是一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸相连，形成磷酸二酯键。与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。4.一个双链DNA分子中，共有2个游离的磷酸基，共有2个脱氧核糖只与一个磷酸基相连，而其它的每个脱氧核糖均连接着2个磷酸基，分别在3号和5号碳位。分子中，同一条链中相邻两个碱基A---T之间连接的结构是什么？2.DNA分子中，两条链中相邻两个碱基A---T之间连接的结构是什么？2.组成DNA结构的基本成分是：（）①核糖②脱氧核糖③磷酸④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶⑤胸腺嘧啶⑥尿嘧啶A.①③④⑤B.①②④⑥C.②③④⑤D.②③④⑥3.下列关于DNA分子结构的叙述错误的是：（）A.每个双链DNA分子含有四种脱氧核苷酸B.每个碱基分子上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖C.每个DNA分子中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数D.双链DNA分子中的一段含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤分子结构具有多样性的原因是（）A.碱基和脱氧核糖排列顺序千变万化B.四种碱基的配对方式千变万化C.两条长链的空间结构千变万化D.碱基对的排列顺序千变万化※知识拓展DNA分子中各种碱基比例的计算规律一：根据碱基互补配对原则，在一个DNA分子中A=T、C=G推出+=+,即A+G/T+C=或A+C/T+G=简记为：a.所有之和等于所有之和。b.双链中，不配对的碱基之和为碱基总数的c.双链DNA中，不配对的两种碱基之和的比值为规律二：由碱基互补配对原则可知，在一个DNA分子中A1=T2、A2=T1、C1=G2、C2=G1那么当A1+G1/T1+C1=n时，则A2+G2/T2+C2=简记为：DNA分子一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一条互补链中这一比值的。规律三：在一个DNA分子中，若A1+T1/G1+C1=m则A2+T2/G2+C2=,A+T/G+C=简记为：双链DNA分子中，互补配对的碱基之和在两条单链中所占的比例整个DNA分子中所占比例。规律四：在一个DNA分子中，一条链上的腺嘌呤A所占的比例为A1%，另一条链上的腺嘌呤A所占的比例为A2%，则整个DNA分子腺嘌呤A所占的比例为简记为：整个双链DNA分子某种碱基所占百分比等于每条链中的由碱基互补配对关系我们可以发现，不同生物的DNA具有共性和特性共性：①A/T=T/A=1②G/C=C/G=1③A+G/T+C=1或A+C/T+G=1(判断双链的依据)上述比值不因生物种类的不同而不同，即不具有物种特异性。2.特异性：A+T/G+C的比值是无穷的，恰是DNA分子多样性和特异性的体现。5.从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链（H链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，则与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的：（）%B.24%C.14%D.11%6.如果一个双链DNA中鸟嘌呤占整个DNA碱基的27%，并测得该DNA一条链上的腺嘌呤占该链的28%，那么另一条链上的腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是？：（）A.9%B.18%C.27%D.28%7.某同学制作的DNA双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块A：C：T：G=1：2：3：4，则该双螺旋模型中上述碱基模块的比应为（）A.1：2：3：4，：4：1：2C.1：1：1：1（二）DNA分子的复制（10min）1.科学家对DNA复制的早期推测如何？2.证明假说的实验证据是什么？复制的过程是怎样进行的?1.对DNA复制的推测：⑴依据：沃森和克里克构建的结构。⑵假说：复制方式。⑶假说的内容：①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的将解开，互补的碱基之间的断裂。②复制：解开的作为复制的模板，游离的依据原则，通过形成，结合到作为模板的单链上。⑷特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的。2.证明假说的实验证据：⑴实验材料____________________⑵实验方法____________________⑶实验假设：如果DNA是复制，那么离心后应该出现条DNA带。⑷实验原理：科学家以含有标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到的培养液中。然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA，记录离心后试管中DNA的⑸实验步骤：①将大肠杆菌在含有标记的NH4Cl培养液中培养若干代。②分离提取DNA，此时DNA分子中含有的N元素为标记的。这种DNA的密度最大，最靠近试管，称为重带，如图：再将大肠杆菌移入含14N的培养液中培养一再将大肠杆菌移入含14N的培养液中培养一代大肠杆菌在含14N的培养液中再培养一代大肠杆菌在含15N的培养液中培养若干代表示含14N的脱氧核苷酸链表示含15N的脱氧核苷酸链15N提取DNA提取DNA提取DNA15N15N15N15N15N15N繁殖一代繁殖两代轻带中带中带重带③将大肠杆菌放在14N标记的NH4Cl普通培养液中，繁殖一代后，将DNA进行离心，得到位于试管中部的带DNA，此时的DNA中含有N元素的情况是④让大肠杆菌继续在14N标记的NH4Cl普通培养液中，繁殖第二带后，将DNA进行离心，得到带DNA和带DNA，此时的轻带DNA中含有N元素的情况是⑸实验结论：DNA的复制是一种方式离心处理后，为什么子一代DNA只有杂合链带？8.一个有14N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制5次后，标记的DNA分子占DNA分子总数的比例以及标记的链占脱氧核苷酸链总数的比例分别是：（）101/851/16C.9.某DNA分子复制三次后，所得到的第四代DNA分子中，含有第一代DNA中脱氧核苷酸链的条数是：（）B.2C.4D.3.DNA复制的过程：①概念：以为模板合成的过程。②时间：和，是随而完成的。③场所：主要是在（凡是细胞内有DNA的地方均可复制）真核生物：、、，其中主要场所是原核生物：、（如质粒的复制）病毒：内④过程：解旋：DNA首先利用提供的能量在的作用下，把两条螺旋的双链解开合成子链：以解开的每一段为模板，以游离的四种为原料，遵循原则，在酶等的作用下，各自合成与母链的一条子链。形成子代DNA：每一条子链与其对应的模板链盘旋成结构，从而形成个与亲代DNA完全相同的子代DNA.⑤条件：模板：原料：能量：酶：适宜的PH和温度RNA引物⑥特点：a.复制：新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式称为半保留复制。b.⑦结果：一个DNA分子形成个DNA分子⑧意义：使从亲代传给子代，从而保持了的连续性。⑨DNA分子能够准确复制的原因：分子独特的提供了精确模板。b.通过保证了复制准确的进行。分子要先解开双螺旋，才能完成复制，但不等于全部解开再进行复制，它是从多处解开的，即边解旋边复制。的解旋：亲代DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将氢键断裂，部分双螺旋解旋为2条平行链。氢键的形成不需要酶的作用。3.复制的准确性并不意味着复制时毫无差错，复制过程中生物的遗传物质也可能发生改变，产生变异现象。10.实验室内模拟DNA复制所需的一组条件是：（）①有关酶②能量③DNA模板④RNA引物⑤脱氧核苷酸⑥适宜的温度和酸碱度⑦适宜的光照A.①②③④⑤⑥B.③④⑤⑥C.①②③⑤⑥D.①②④⑤⑦11.下列关于DNA分子复制的叙述中，正确的是：（）分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则与DNA准确复制无关C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D.一条母链和一条子链形成一个新的DNA分子※知识拓展DNA分子复制有关的计算题规律（4min）1.DNA复制为复制，一个DNA分子复制n次，则形成的子代DNA分子数为个，含有亲代DNA链的子代DNA分子个，占子代DNA总数的,DNA无论复制多少次产生的子代DNA分子中含有母链的DNA分子总数是个，含有母链的条数也是条。2.一个DNA分子复制n次，则子代DNA分子脱氧核苷酸链数为2n+1条，亲代脱氧核苷酸链数为2条，新合成的脱氧核苷酸链数为条3.一个DNA分子复制n次，复制所需的某脱氧核苷酸为(a表示一个DNA分子中某脱氧核糖核苷酸的数)，第n次复制所需要的脱氧核苷酸数为a(2n-2n-1)12.某DNA共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为（）（a-m）B.8(a-m)C.7(a/2-m)D.8(2a-m)（三）基因是有遗传效应的DNA片段（10min）1.基因的本质到底是什么？2.你对DNA中的遗传信息有何理解？1.基因和DNA的关系：①一个DNA分子上有基因，所有基因的碱基总数DNA分子的碱基总数。②基因的本质。分子中的遗传信息：①遗传信息的定义：。②遗传信息的储存位置：。③遗传信息的多样性：。④遗传信息的特异性：。3.人类基因组：人类基因组计划测定的是条染色体（包括）上DNA的碱基序列。其中每条染色体上有个DNA分子，这个DNA分子大约有碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过、基因、染色体三者之间的关系怎样？是生物多样性和特异性分子的多样性和特异性的物质基础。2.某DNA分子有n个碱基对，则DNA分子碱基排列顺序有种变化。13.组成DNA的碱基只有4种，4种碱基的配对方式只有2种，但DNA分子具有多样性和特异性，主要原因是（）分子是高分子化合物B.脱氧核糖结构不同C.磷酸的排列方式不同D.碱基的排列顺序不同【反思小结】请写出你在该部分复习中不解的问题和存在的疑惑，让我们共同探讨，共同进步！_______________________________________________________________________________________________________【综合提升】1、关于基因的概念错误的是（）A、基因是有遗传效应的DNA片段B、基因是DNA上有一定功能的特异碱基排列顺序C、基因是DNA上任意一段D、基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位2、某双链DNA分子中，鸟嘌呤于胞嘧啶之和占全部碱基的54％，其中a链的碱基中，22%是腺嘌呤，28％是胞嘧啶，则b链中腺嘌呤占该链碱基的比例和胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例分别为（）A、24％、13％B、23％、27％C、48％、26％D、22％、28％3、现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：（A+T）：（C+G）=（A+G）：（T+C）＝1。根据此结果，该样品（）A、无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸B、可被确定为双链DNAC、无法确定是单链DNA还是双链DNAD、可被确定为单链DNA4、分析某生物的双链DNA，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64％，其中一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30％，则互补链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是（）A、17％B、32％C、34％D、50％5、某DNA分子中含有1000个碱基对（P元素只是32P）。若将DNA分子放在只含32P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15006、基因是有遗传效应的DNA片段，在下面关于遗传效应说法中，不正确的是（）A、能控制一种生物性状的表现B、能控制一种蛋白质的生物合成C、能转录形成信使RNAD、存在遗传密码并决定某种氨基酸7、具有A个碱基对的一个DNA分子片段，含有m个腺嘌呤，该片段n次复制需要多少个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸（）A、（2n-1）(A-m)B、2n-1(A-m)C、（2n-1）（A/2－m）D、2n（A/2－m）8、某DNA分子中的一条链(A+G):(T+C)=2，这种比例在其互补链和整个DNA分子中分别是（）A、都是2B、和2C、9、一双链DNA高分子，在复制解旋时，一条链上的G变成C，则DNA经n次复制后，发生差错的DNA占（）A、1/2B、1/2n-1C、1/2n10绝大多数生物的遗传信息储存在（）A、蛋白质中B、DNAC、线粒体D、核糖体11、对染色体、DNA基因三者关系的叙述中错误的时（）A、每条染色体上含有一个或两个DNA，DNA分子上含有多个基因B、都能复制、分离和传递，且三者行为一致C、三者都是生物细胞的遗传物质D、生物的传种接代中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为12、碗豆的高茎基因（D）与矮茎基因（d）本质上的区别（）A、所含有的性状不同B、所存在的遗传密码不同C、在同源染色体上存在的位置不同D、4种脱氧核苷酸的排列顺序不同14、赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：①培养噬菌体；②32P和35S标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。实验步骤的先后顺序为（）A、①②④③B、④②①③C、②①④③D、②①③④15、在“噬菌体侵染细菌”的实验中，如果放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中，则获得侵染噬菌体的方法是（）A、用含35S的培养基直接培养噬菌体B、用含32P的培养基直接培养噬菌体C、用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体D、用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体16、噬菌体侵染细菌的实验不能证明（）①DNA分子结构的相对稳定性②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性，稳定性③DNA能指导蛋白质的合成④DNA能产生可遗传变异⑤DNA是遗传物质⑥DNA是主要的遗传物质A、①②③④B、②③⑤C、①④⑥D、④⑥17、关于基因、DNA和染色体的正确叙述是()A．DNA分子只存在于染色体上 B．每个染色体只含有一个DNA分子C．DNA分子只含有一个基因 D．基因不同，其脱氧核苷酸序列不同18.噬菌体侵染细菌并释放子代噬菌体的正确顺序是（）A．①②③④⑤ B．②⑤③①④ C．⑤②③④① D．⑤②①③④19、一双链DNA分子，在复制解旋时，一条链上的G变成C，则该DNA分子经n次复制后，发生差错的DNA占()A．1／2B．1／（2n-l）C．1／2nD．120、等位基因中，不同基因控制着不同性状（如豌豆中，基因D控制高茎，基因d控制矮茎），这是因为（）A．合成蛋白质的场所不同B．等位基因分离的结果C．脱氧核苷酸的排列顺序不同D．个体发育过程不同21、DNA是主要的遗传物质，在绿色植物的细胞内，它分布在（）A．细胞核、细胞质基质 B．细胞核、叶绿体、线粒体C．细胞核、核糖体、线粒体 D．细胞核、内质网、叶绿体22、下列有关DNA复制的叙述，正确的() A．DNA分子在解旋酶的作用下水解为脱氧核苷酸B．在复制过程中，复制和解旋是同时进行的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23、从分析某DNA分子的成份得知，含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸20％，其数目为400个。那么该DNA分子中有C—G碱基对是()A．600B．1200C．1000D．200024、保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是（）A．解旋酶促使DNA的两条互补链分离B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对C．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链D．模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构25、下列关于基因的叙述中正确的是（）A．基因就是DNAB．基因全部位于细胞核中C．烟草花叶病病毒中也存在基因D．DNA上任意一段都表示基因26、根据DNA分子结构模式图回答下列问题：（1）写出①——⑥的名称：①；②；③；④；⑤；⑥（2）分析这种结构的主要特点：①构成DNA分子的两条链按方式盘旋成双螺旋结