《DNA的结构和DNA的复制》探究学案

1/9第二节DNA的结构和DNA的复制【高效导航】1.学习目标：（1）概述DNA分子结构的主要特点。（2）制作DNA双螺旋结构模型。（3）概述DNA分子的复制过程和复制意义。（4）掌握有关DNA分子复制的相关计算。2.学习重点：（1）DNA分子结构的主要特点。（2）制作DNA分子双螺旋结构模型。（3）碱基互补配对原则的应用，在双链DNA分子中碱基数量A=T,G=C。3.学习难点：（2）两条链之间碱基数量的复杂计算“看”——知识经纬DNA的结构和DNA的复制导”—自主预习一、DNA的结构1、1953年，沃森和克里克共同提出了DNA的。DNA分子的基本单位是，每一分子脱氧核苷酸由一分子①、一分子②和一分子③组成。由于组成脱氧核苷酸的碱基只有4种：A—；T—；G—鸟嘌呤；C—胞嘧啶，因此，脱氧核苷酸也只有4种：、、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸和胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。很多个脱氧核苷酸聚合在一起形成2条脱氧核苷酸链，最终形成。2、DNA分子双螺旋结构的主要特点是：①DNA分子是由组成的，按方式盘旋成双螺旋结构。②DNA分子中的和交替连接，排列在，构成，碱基排列在。③DNA分子两条链上的碱基通过连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A一定与配对；G一定与配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做。二、DNA的复制1、DNA分子复制的时间是在和。2、复制场所：。3、复制过程：①解旋：利用细胞提供的，在的作用下，把两条螺旋的双链解开；②复制：以解开的每一段母链为，以周围环境中游离的为原料，按照原则，在__________作用下，各自合成与母链互补的一条。③重新螺旋：每条子链与其对应的盘绕成________结构，而形成一个新的DNA分子。4、复制的特点：①；②。5、复制的基本条件：模版、原料、酶、能量。6、准确复制的原因：、。7、复制的结果：一个DNA分子经过复制，形成两个完全相同的DNA分子。8、复制的意义：DNA分子通过复制，使从亲代传给子代，从而保持了____________________。“学”—互动探究探究一回眸历史——探究DNA的结构阅读课本P59-P61边做边学相关内容，并结合图4－6和图4－7，思考并小组讨论下列问题：1.随着商品防伪难度的增大和DNA有关知识的普及，近几年来，许多商家尝试着用DNA作防伪标记。其原理是什么？提示:DNA分子的特异性，即每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。2.孩子既像父亲，又像母亲，知道是什么原因吗？提示：父母的原始生殖细胞在进行减数分裂之前细胞内的DNA都要经过复制，然后经过减数分裂形成精子和卵细胞，精子和卵细胞通过受精作用形成受精卵，受精卵通过有丝分裂产生子代。所以子代细胞中含有父母的DNA，所以表现的性状和父母相似。3.请同学们在桌子上的实验材料中找出脱氧核糖核苷酸模型，看看你能找到几种类型，它们之间有什么区别？提示：4种类型，只在碱基上有区别，有A、G、C、T四种。4.哪位同学能说一下四种脱氧核糖核苷酸的名称？请学生拿起模型回答。提示：脱氧核糖核苷酸共有4种碱基，模型中较长一些的代表的是腺嘌呤和鸟嘌呤两种碱基，这是因为它们具有双环结构，较短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶两种碱基，二者是单环结构。这4种类型的脱氧核糖核苷酸仅在碱基上有所差别，所以我们可以根据碱基为其命名。5.如果把脱氧核糖核苷酸和RNA的基本组成单位核糖核苷酸相比，二者有什么区别呢？提示：五碳糖不同（脱氧核糖和核糖）；碱基的差别：尿嘧啶与胸腺嘧啶的区别。回首沃森和克里克的成功给我们留下了哪些启示呢？提示：创新思维是成功者必备的素质，要敢于向权威挑战；要善于吸收别人的成果,博采众家之长；要有合作探究的意识；要选择科学的研究方法。7.请同学们根据学案上的资料，分析模型和刚才的操作过程，分析总结一下DNA分子的结构特点。提示：①首先是DNA分子含有两条脱氧核糖核苷酸链，两条链按照反向平行方向并向右盘绕成双螺旋。（螺旋直径为2.0nm，螺距为3.4nm，每个螺距有10个碱基对，两个相邻碱基对平面的垂直距离为0.34nm）②结构的外侧是由脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交互连接而成的长链，构成DNA分子的骨架；碱基位于双螺旋结构内侧，遵循碱基互补配对原则形成碱基对，即A与T配对，G与C配对，A与T间二个氢键相连，G与C间三个氢键相连。8.DNA分子的特异性体现在哪些方面上？提示：DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。DNA分子的特异性体现在三个方面：①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。③遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。【经典回眸】下列能正确表示DNA片段示意图的是（）【解析】本题考查的知识点有：①DNA分子的两条长链是反向平行的，而不是B选项中同向的（依据两条链中脱氧核糖分析）；②DNA中存在T，不存在U，可排除A选项；③A与T之间形两个氢键，G与C之间形成三个氢键，G与C含量多的DNA分子相对更加稳定，因此可排除C选项。【答案】D【变式训练】1.含有2000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有（）A.42000个 B.41000个C.24000个 D.21000个2.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过（）A.肽键B.—磷酸—脱氧核糖—磷酸—C.氢键D.—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— 探究二DNA的复制阅读课本P63－P64的相关内容，并结合图图4－8和图4－9，思考并小组讨论下列问题：1.DNA分子复制发生在什么时间?提示：发生在无丝分裂之前或有丝分裂间期；在配子形成时则主要发生在减数第一次分裂之前的间期。2.“新”DNA的形成过程怎么进行?提示：有以下三点：a.解旋提供准确模板:在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，于是部分双螺旋解旋为两条平行双链，此过程叫解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。b.合成互补子链:以上述解开的两条多脱氧核苷酸链为模板，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成两条与母链互补的子链。c.子母链结合形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，解旋完即复制完，形成新的DNA分于，这样一个DNA分子就形成两个完全相同的DNA分子。即边解螺旋边复制。3.DNA分子复制过程需要哪些条件?提示：DNA分子复制的条件有精确的模板、原料、能量和酶等基本条件。复制的方式是半保留复制，即新DNA分子中都保留了原来DNA分子的—条链。4.什么叫解旋？解旋的目的是什么？提示：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解旋的目的就是为复制提供准确模板。解开的两条单链叫母链（模板链）。5.什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？提示：以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一条链称为子链。一条母链复制一次能形成一条子链。6.DNA的复制是否就像洗照片似的，有一张底片就可以洗出许多照片来？提示：不是，与洗照片不同。因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的、新的DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。7.复制的DNA如何保证准确呢？提示：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。8.研究DNA复制常用的方法是什么？提示：研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。9.DNA复制能否在体外进行？需要什么样的条件？提示：能进行。①体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足一般条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入。②影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响DNA复制。【经典回眸】下列有关DNA分子复制的叙述，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.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的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【解析】在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。边解旋边复制也是DNA复制的一个特点。以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链螺旋，形成两条一样的DNA分子。【答案】B【变式训练】3.在进行基因工程时，已经得到一个目的基因，要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是（）①CTAGGGC或GATCCCG模板链②碱基A、U、C、G③碱基A、T、C、G④核糖⑤脱氧核糖⑥酶⑦ATP⑧磷酸⑨蛋白质A.①③④⑦⑧⑨ B.①②④⑥⑦⑧C.①②⑤⑥⑦⑨ D.①③⑤⑥⑦⑧4.某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为（）A.7（a－m）B.8（a－m）C.7（1/2a－m）D.8（2a－m）“思”—课堂小结同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏，不吃夹生饭，不做欠账人。收获内容疑点内容“练”—当堂检测1.大豆根尖细胞所含的核酸中，含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类共有（）A.8种B.7种C.5种D.4种2.人、噬菌体、SARS病毒的核酸中各有多少种核苷酸（）A.8、4、4B.7、4、4C.5、4、4D.8、5、53.对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是（）A.蛋白质B.DNAC.RNAD.核苷酸4.以下四个双链DNA分子中稳定性最差是（）A.G-C-T-A-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G其中A占25%B.G-C-T-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-A其中T占30%C.G-C-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-T-A其中G占25%D.T-A-A-A-C-C-…G-C--T-T-A-C-G其中C占30%5.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32P磷酸的培养基中培养，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。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：（1）G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0，G1，G2（2