DNA的复制问题导学学案

第三章第三节《DNA复制》问题导学学案一、明确目标，思维启航1．知识目标1）记住DNA复制概念。2）概述DNA复制过程，并分析、归纳出DNA复制过程特点。3）探讨DNA复制在遗传上意义。2．能力目标1）经过分析科学家探索DNA复制经典试验，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学思维。2）让学生对照学案自读教材，完成对应练习，培养学生自学能力、观察能力、分析了解能力、总结归纳能力。3．情感目标体验科学家认识DNA复制思维过程，激发学科学、用科学、爱科学求知欲。二、问题导学，自主探究依照教学目标，对所学知识提出不一样问题，问题设计要有层次化、循序渐进，使不一样层次学生都有所收获，然后指导学生经过阅读教材自主完成以下题目：（一）对DNA分子复制推测（经过速读教材，学生独立）1．沃森、克里克提出遗传物质自我复制假说：复制方式为_________2．假说内容：（1）解旋：DNA分子复制时，DNA分子______解开，互补碱基之间_____断裂。（2）复制时，所需模板为DNA分子解开_____________；所需原料为______________；所遵标准为______，重新形成氢健，结合到作为模板单链上。（3）DNA分子复制特点：新合成每个DNA分子中，都保留了原来DNA 分子_________。（二）DNA半保留复制试验证据（指导学生看书读图，学生自主完成）1．要分析DNA是全保留还是半保留，就要区分亲代与子代DNA。1958年，科学家以____为试验材料，利用____，设计了一个巧妙试验。2．试验过程：（1）同位素：__、___，标识NH4Cl培养液培养大肠杆菌培养基类型结果在试管中位置亲代子一代子二代（2）方法：____________（3）结论：上述试验证实，在新合成每个DNA分子中，都保留了_________这种复制方式是：___________（三）DNA分子复制过程（教师巡回指导，学生组内合作完成）1．什么是DNA复制（DNA复制概念）？2．时间：____________________________3．场所：_____________模板：___________________4．条件：原料：_________________能量：__________________酶：___________________5．过程：（1）解旋：①需要细胞提供_______；②需要____酶作用；③结果把双链解开。（2）合成子链：①以解开每一段____为模板；②以四种________为原料；③在_____酶等酶作用下；④以____为标准。（3）形成子代DNA分子：每条链与其对应模板链盘绕成__________结构。6．复制特点：（1）；（2）________________。7．怎样确保复制准确性：（1）______________（2）_________________。8．结果：___________________________________9．意义：________________________________________________________。三、学情展示，教师点拨：教师主要以问题为引领，经过学生回答、板演等伎俩展示学生学习结果，在展示过程中，教师要对学生共同存在问题进行精讲点拨，在教师指导下学生对教学重点二次学习，达成师生互动，学导同时，问题最终处理，完成既定学习目标。（一）DNA分子复制了解教师点拨一：DNA分子复制场全部哪些？在自然状态下，生物DNA均在细胞中复制，真核生物主要在细胞核内，另外还有线粒体和叶绿体两个半自主性细胞器；原核生物主要在拟核区和细胞质中，如质粒；病毒在活宿主细胞内。教师点拨二：引导学生读懂DNA复制过程示意图教师点拨三：DNA复制有哪些特点？（1）边解旋边复制：解旋合成子链子链与母链盘旋而成双螺旋结构新DNA分子。（2）半保留复制：新合成每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中一条链。（3）多点解旋和复制：DNA分子在复制时，许多点解旋和复制，加紧了复制速度。（补充）教师点拨四：影响DNA复制原因有哪些？DNA复制过程中，需要酶催化和ATP供能，凡是影响酶活性和呼吸作用原因，都会影响DNA复制过程。[尤其提醒]DNA复制时，在特殊情况下，在外界原因和生物内部原因作用下，可能造成碱基配对出现差错，引发基因突变。练一练：1、在一个细胞周期中，DNA复制过程中解旋发生在（）A、两条DNA母链之间B、DNA子链与其互补母链之间C、两条DNA子链之间D、DNA子链与其非互补母链之间（二）DNA半保留复制试验证据分析教师点拨一：探究DNA复制试验过程1．试验原理：含15N双链DNA密度大，含14N双链DNA密度小，一条链含15N、一条链含14N双链DNA分子密度居中。2．试验假设：DNA以半保留方式复制3．试验预期：离心后出现3条DNA带。（1）重带（密度最大，最靠近试管底部）：两条链都为15N标识亲代双链DNA；（2）杂交带（也称中带，密度位置也居中）：一条链为15N，一条链为14N标识子代双链DNA（3）轻带（密度最小，离试管底部最远）：两条链都为14N标识子代双链DNA4．试验过程：5．过程分析：（1）立刻取出，提取DNA离心全部重带。（2）繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。（3）繁殖两代后取出，提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。6．试验结论：DNA是以半保留方式复制。[尤其提醒]①该试验在探究过程中采取假说----演译法；②该试验也能够用P、S等元素进行标识；③试验过程中一定要注意提取DNA时间，以大肠杆菌繁殖一次所用时间为间隔。练一练：2、一个被放射性元素标识双链DNA噬菌体侵染细菌，若此细菌破裂后释放出n个噬菌体，则其中具备放射性元素噬菌体占总数（）A、1/nB、1/2nC、2/nD、1/2（四）DNA复制过程中相关计算教师精讲部分1．DNA分子数、DNA链数及所占百分比和脱氧核苷酸与DNA链之间数量关系计算世代DNA分子特点DNA分子中脱氧核苷酸链特点分子总数细胞中DNA分子在离心管中位置不一样DNA分子占全部DNA分子之比链总数不一样脱氧核苷酸链占全部链之比只含15N分子含14N、15N杂交分子含14N分子含15N链含14N链01全在下部10021012全在中部01041/21/2241/2中部1/2上部01/21/281/43/4381/4中部3/4上部01/43/4161/87/8n2n2/2n中部1-2/2n上部02/2n（或1/2n-1）1-2/2n2n+11/2n1-1/2n2．脱氧核苷酸链数计算（1）子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数=2n+1条；（2）亲代脱氧核苷酸链数=2n条；（3）新合成脱氧核苷酸链数=2n+1－2条；3．所需脱氧核苷酸数计算若一亲代DNA分子含某种脱氧核苷酸m个，则：（1）经过n次复制，共需消耗游离该脱氧核苷酸m·(2n－1)个。（2）第n次复制时，需消耗游离该脱氧核苷酸m·2n－1个4．与染色体、细胞数目相关计算研究DNA分子半保留复制时，常包括到计算后代带放射性标识DNA、染色体或细胞所占百分比问题，此时要注意：（1）一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标识该DNA分子便带标识；（2）每条染色体含一个或两个DNA分子，只要一条DNA链带标识便带标识；（3）每个细胞含多条染色体，每条染色体情况是一样，只需分析一条染色体即可。[尤其提醒]①在一个含有n个碱基正确DNA分子中，双链中碱基排列和单链中碱基排列数目最多均为4n种；②利用DNA半保留复制特点，分析被标识DNA分子所占百分比时，应注意求是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不一样。③处理消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子两条母链被保留下来，不需消耗原料；④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。练一练：3、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个四、经典透析，关键点突破1．DNA复制特点、过程及条件例1：蚕豆根尖细胞在含3H标识胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标识培养基中继续分裂至中期，其染色体放射性标识分布情况是（）A、每条染色体中都只有一条单体被标识；B、每条染色体两条单体都被标识；C、只有半数染色体中一条单体被标识；D、每条染色体两条单体都不被标识。[解析]完成一个细胞周期后，一条染色体只有一个DNA，这一DNA一条链为正常链，一条链为标识。再复制一次后得到两个DNA，一个DNA两条链全部正常链，另一DNA一条链为正常链，另一条链为标识链，这两个DNA分子位于同一染色体姐妹染色体上。[答案]A解题规律：巧记DNA复制——“一所，两期，三步，四条件”“一所”是指复制场所主要是细胞核；“两期”是指复制时期主要是有丝分裂间期和减数第一次分裂间期；“三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新DNA分子；“四个条件”是指原料、模板、能量和酶。例2：已知灰免DNA分子有A、B两条链，将A链上某一区域放大后如图所表示，结合本节所学知识回答以下问题：ABAB作用下DNA双链解开。（2）若DNA在复制过程中，A链上一个碱基发生改变，由AT，该DNA分子经过3次复制后所产生异常DNA分子所占百分比为________。解析：（1）细胞内DNA分子复制过程中，氢键断裂需要解旋酶；（2）解答DNA分子复制时，应先画出DNA分子复制流程示意图以下：再分析可知当一条链上一个碱基发生改变后，以这条链为模板复制成DNA分子均异常，以另一条链为模板复制成DNA分子均正常，故后代异常DNA分子所占百分比为1/2。答案：（1）解旋；（2）1/2。2．DNA分子复制关于计算例3：假如某一DNA分子中含有1000个碱基对，将该DNA分子放在用32P标识脱氧核苷酸培养液中培养让其复制n次，则子代DNA分子平均分子量比原来增加（）A、1000B、C、1000×（2n－1）/（2n－1）D、1000×（2n－1）/2n解析：DNA基本组成单位为脱氧核苷酸，用32P标识后，每一个基本组成单位分子量增加1，所以一个DNA分子分子量共增加。复制n次后共增加×（2n－1），则子代DNA平均分子量比原来增加×（2n－1）/2n=1000×（2n－1）/（2n－1）。答案：C3．DNA复制试验分析例4：在氮源为14N培养基上生长大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA（对照）；在氮源为15N培养基上生长大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N培养基上，再连续繁殖两代（I和II），用某种离心方法分离得到结果如图所表示，请分析：（1）由试验结果能够推测第一代（I）细菌DNA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培养基上繁殖一代，将所得细菌DNA用一样方法分离。请参考A图将DNA分子可能出现在试管中位置在B图中标出。[规范解答]本题给出了在不一样氮源条件下生长大肠杆菌DNA分离结果。依照题意及DNA复制特点可推知其复制过程示意如左：从图A能够看出，14N培养基上培养大肠杆菌DNA（对照）分离位置位于试管上部，15N培养基上大肠杆菌DNA（亲代）分离位置位于试管下部，将亲代转移到14N培养基上培养出子代DNA分离位置在中间。II代DNA分离位置为：1/2在试管上部，1/2在中间位置。由以上四个分离结果可确定，繁殖II代有二分之一DNA表现同对照，为14N-DNA，另二分之一表现同繁殖I代。依照DNA分子结构和半保留复制特点可知，亲代15N-DNA在14N培养基上繁殖I代时，新合成DNA分子均由一条15N链和一条14N链组成。繁殖I代DNA分子为14N15N双链DNA。在15N培养基上培养一代，新合成两个双链DNA分子中，一个为14N15N双链DNA，另一个为15N15N双链DNA。对照题干图A，在试管中间和下部位置上标明两条带即完成第（2）题。答案：（1）15N母链14N新链（2）五、知能演练，落实双基1．以下关于DNA复制叙述，正确是（）A.DNA分子在解旋酶作用下，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分子能自我复制根本原因（分子基础）是（）=1\*GB3①DNA具备独特双螺旋结构=2\*GB3②连接两条链碱基有互补配对能力=3\*GB3③磷酸和脱氧核糖交互排列=4\*GB3④DNA有特异性和多样性A.①②B.②③C.③④D.①④3.某DNA分子复制三次后，所得到第四代DNA分子中，含有第一代DNA中脱氧核苷酸链条数是（）A.1条B.2条C.4条D.8条4.将一个DNA分子用14N进行标识，在普通培养基上让其连续复制3次，在最终得到DNA分子中，被标识DNA脱氧核苷酸链占DNA总脱氧核苷酸链百分比是（）A.1/32B.1/16C5.某DNA分子片断含有100个碱基对，其中A为60个，该片段连续复制三次所需C数量为（）A.180个B.280个C.320个D.360个6.某DNA分子含有腺嘌呤200个，该DNA复制数次后，消耗了周围环境中3000个含腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子已经复制了多少次？（）A.3次B.4次C.5次D.6次7．1个DNA复制成2个DNA，这两个携带完全相同遗传信息DNA分子彼此分离发生在（）A.细胞分裂间期B.减数第一次分裂后期C.减数第一次分裂后期和有丝分裂后期D.减数第二次分裂后期和有丝分裂后期①②③ABCD8．含有32P或31P磷酸，二者化学性质几乎相同，都可参加DNA分子组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物细胞移至含有31P磷酸培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如图。因为DNA分子质量不一样，所以在离心管内分布不一样。若①、②、③①②③ABCD（1）G0、G1、G2三代DNA离心后得试管分别是图中G0__,G1___,G2___。（2）G2代在①、②、③三条带中DNA数比例是_______。（3）图中①、②两条带中DNA分子所含同位素磷分别是：条带①_______，条带②___________（4）上述试验结果证实DNA复制方式是______。DNA自我复制能使生物______保持相对稳定。六、归纳梳理，构建体系复制时间有丝分裂间期和减数第一次分裂间期复制场所细胞核（主要）、线粒体和叶绿体需要条件模板解旋后两条DNA单链原料四种脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶复制模型复制过程①解旋：在解旋酶作用下，把两条螺旋双链解开；②合成子链：以解开每一条母链为模板，以游离四种脱氧核苷酸为原料，遵照碱基互补配对标准，在关于酶作用下，各自合成与母链互补子链；③形成子代DNA：每条子链与其对应母链盘旋成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同子代DNA分子复制方式半保留复制复制结果形成两条完全相同DNA分子准确复制原因①独特双螺旋结构为复制提供了精准模板；②严格碱基互补配对标准确保了复制准确进行复制意义①遗传信息传递，使物种保持相对稳定状态；②因为复制差错出现基本突变，为生物进化提供原始材料。（补充）答案部分：问题导学，自主探究部分答案教材都有略。练一练部分：1．A在DNA复制时，首先是DNA两条母链解旋，然后以两条母链分别为模板，按照碱基互补配对标准，合成子链。2．C在子代噬菌体DNA分子中，只有2个DNA分子含有亲代噬菌体DNA成份。3．D分析：其中一条链上A：G：T：C=l：2：3：4，依照碱基互补配对标准，另一条链上T：C：A：G=1：2：3：4，两条链中G占30%；因为该DNA中有1000个碱基对也就是个碱基，所以含有G就是600个；该DNA复制两次，也就是净增3个DNA分子，需要G个数为：600*3=1800个。达标测试提素能部分1．DDNA分子复制是半保留方式复制，以亲代DNA分子一条母链为模板，合成新DNA分子。2．ADNA能准确复制原因是它具备独特双螺旋结