生物人教版必修2导学案第3章第34节DNA的复制及基因是有遗传效应的DNA片段

第3、4节DNA的复制及基因是有遗传效应的DNA片段问题导学一、DNA复制方式的假说及实验证据活动与探究填表比较全保留复制与半保留复制亲代DNA（15N/15N）在14N的培养液中培养全保留复制半保留复制子一代DNA类型________________________________试管中位置______________________子二代DNA类型________________________________________________________________试管中位置________________________________迁移与应用用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是（）。1．探究DNA复制方式的方法和原理（1）方法：同位素示踪技术和密度梯度离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中处于不同位置。（2）原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。2．结果分析已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到14N的培养基中培养（复制）若干代，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中的DNA分子离心后在试管中的位置不同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1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02/2n1－2/2n2n＋11/2n1－1/2nDNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少代，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终2条。二、DNA分子复制的过程活动与探究1．填空理解DNA分子复制的过程：（1）______：利用细胞提供的______，在________的作用下，两条螺旋的双链解开。（2）合成子链：以DNA分子的____条母链为模板，在______________等酶的作用下，利用细胞中______________________为原料，按__________________合成互补的子链。（3）形成子代DNA：每条新链（子链）与其对应的模板链（母链）盘绕成________结构。2．复制过程中解旋酶破坏的是什么化学键？DNA聚合酶的作用是什么？3．DNA复制需要的条件分别指的是什么？4．你能说出DNA复制的特点吗？5．你能说出DNA精确复制的原因吗？6．DNA在复制过程中会不会出现差错？原因是什么？7．复制得到的子代DNA分子去向哪里？8．DNA复制有什么意义？迁移与应用蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（）。A．每条染色体的两条单体都被标记B．每条染色体中都只有一条单体被标记C．只有半数的染色体中一条单体被标记D．每条染色体的两条单体都不被标记1．子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。2．特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。3．体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入。三、DNA复制的相关计算活动与探究1．填空（1）亲代DNA复制n代后，DNA分子数为______，含亲代母链的DNA分子数为____，不含亲代母链的DNA分子数为________，含亲代母链的DNA分子数占全部子代DNA分子数的比例为________。（2）亲代DNA分子经n次复制，所需某种游离的脱氧核苷酸数为：____________。（a表示亲代DNA含有的某种碱基数）2．亲代DNA分子经n次复制，第n次复制所需某种游离的脱氧核苷酸数又是多少？迁移与应用假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是（）。A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变有关DNA复制的计算DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有（3）消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸为m·（2n－1）个。②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1。四、基因的概念（阅读教材P55“资料分析”）及特性活动与探究1．分析资料1和3，生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？说明了什么？2．分析资料2和4，说明基因具有什么作用。3．DNA分子多样性的原因是什么？4．DNA分子特异性的原因是什么？迁移与应用对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中，错误的是（）。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和基因的行为染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系关系内容基因与脱氧核苷酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息基因与DNA基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体图示答案：课前·预习导学一、1．半保留复制2．大肠杆菌同位素示踪技术密度梯度离心半保留复制二、1．亲代DNA2．有丝分裂间期减数第一次分裂前的间期3．细胞核4．能量解旋把两条螺旋的双链解开母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对双螺旋结构5．模板、原料、能量、酶等7．连续性8．半保留边解旋边复制9．双螺旋碱基互补配对三、1．多有遗传效应2．多线性四、1．4种碱基2．（1）碱基排列顺序（2）特定的碱基排列顺序3．物质基础预习交流：（1）答案：有丝分裂和减数分裂的间期发生染色体复制，即DNA复制和有关蛋白质的合成。（2）答案：进行DNA复制的细胞只能是具有分裂能力的细胞，包括单细胞生物的细胞和多细胞生物的分生组织等。DNA复制的意义：通过DNA复制增加DNA的数量，随细胞分裂分配到子代细胞中，保持亲子代细胞间遗传物质的连续性。课堂·合作探究【问题导学】一、活动与探究：15N/15N、14N/14N15N/14N、15N/14N1/2重和1/2轻全中15N/15N、14N/14N、14N/14N、14N/14N15N/14N、15N/14N、14N/14N、14N/14N1/4重和3/4轻1/2中和1/2轻迁移与应用：D解析：假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，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，则它们呈现的比例为D图所示。二、活动与探究：1．答案：（1）解旋能量解旋酶（2）两DNA聚合酶游离的4种脱氧核苷酸碱基互补配对原则（3）双螺旋2．答案：氢键，将单个的脱氧核苷酸连接成长链。3．答案：模板：DNA的两条链；原料：4种游离的脱氧核苷酸；能量：ATP；酶：解旋酶、DNA聚合酶。4．答案：DNA复制为半保留复制是一个边解旋边复制的过程。5．答案：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，保证了复制能够准确的进行。6．答案：会。DNA在复制过程中若没有严格遵循碱基互补配对原则及DNA自身结构改变都会导致差错出现。7．答案：传递给子细胞（包括体细胞和配子细胞）。8．答案：使遗传信息从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。迁移与应用：B解析：由于DNA分子的复制方式为半保留复制，在有放射性标记的培养基中培养一个细胞周期后，细胞的每个DNA分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养至中期时，由于DNA的半保留复制，所以DNA分子一半含放射性，一半不含放射性，每条染色单体含一个DNA分子，所以一半的染色单体含放射性。三、活动与探究：1．答案：（1）2n22n－22/2n（2）a×（2n－1）2．答案：a×2n－1。迁移与应用：C解析：本题主要考查DNA分子的复制及同位素标记法的应用，在DNA分子中腺嘌呤占20%，则鸟嘌呤占30%，一个DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为10000×30%＝3000个，合成100个子代噬菌体则需要的游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为（100－1）×3×105；噬菌体增殖需要的模板由噬菌体提供，原料和酶由细菌提供；含32P的噬菌体有2个，只含31P的噬菌体有98个，所以比例为1∶49；基因突变后，控制的性状不一定改变（比如密码子的简并性）。四、活动与探究：1．答案：不同；不同；说明DNA分子由许多基因构成。2．答案：基因能控制生物体的性状。3．答案：碱基数目不同、碱基排列顺序千变万化。4．答案：每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。迁移与应用：C解析：我们通常说DNA是遗传物质，确切说基因才是遗传物质。当堂检测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答案：D2．下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是（）。A．基因是有遗传效应的DNA片段B．DNA是遗传信息的主要载体C．基因在染色体上呈线性排列D．DNA的相对稳定性决定了染色体的相对稳定性答案：D3．某DNA分子含有2m个碱基，其中腺嘌呤有a个。下列关于DNA复制所需游离胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，正确的是①复制一次需要（m－a）个②在第二次复制时需要3（m－a）个③在第n次复制时需要2n－1（m－a）个④复制n次需要2n（m－a）个A．①②B．①③C．②④D．①②③答案：B4．将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的链与15N的链的比是（）。A．3∶1B．2∶1C．1∶1答案：A解析：本题考查“大肠杆菌只有一个DNA分子”以及对“DNA分子具有双链结构”和“DNA半保留复制”的理解。15N标记的DNA有两条含15N的链，当利用含14N的培养基来培养时，根据半保留复制的特点，新形成的2个DNA分子上应各有一条含15N的链和一条含14N的链。没有了15N的来源，不论以后复制多少次，含15N的链永远只有2条，而增加的新链都是含14N的链。而题中形成了4个新个体，含有4个DNA分子共8条单链，只有2条含15N，其余6条均含14N,14N链∶15N链＝6∶2＝3∶1。5．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（）。A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始