高中生物第三章第三节遗传信息的传递学案浙科版必修2

PAGEPAGE6第三节遗传信息的传递学习目标重点难点1.能记住DNA复制的概念。2.能说出DNA复制的过程。3.会用碱基互补配对原则分析DNA复制的特点。重点：DNA复制的过程。难点：DNA半保留复制的理解。一、探究DNA的复制过程1．材料：大肠杆菌。2．方法：放射性同位素示踪法、离心技术。3．结论：DNA复制是以半保留方式进行的。二、DNA的复制1．概念：产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。3．DNA复制的过程（1）解旋：在解旋酶作用下，DNA分子两条链的配对碱基之间的氢键断裂，碱基暴露出来，形成两条“模板链”（母链）。（2）合成子链：以每一条母链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。（3）形成子代DNA：延长子链，母子链盘绕成双螺旋结构。结果，一个DNA分子形成两个完全相同的子代DNA分子。4．复制的条件模板：亲代DNA解旋产生的两条母链。原料：游离的四种脱氧核苷酸。酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶。能量：ATP。5．复制的特点：半保留复制，即子代DNA双链＝一条母链＋一条新子链。6．意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。7．DNA精确复制的缘由（1）DNA具有独特的双螺旋结构，能为DNA复制供应精确的模板。（2）碱基互补配对原则保证了复制的精确进行。预习沟通在DNA复制过程中，保证复制精确无误进行的关键步骤是（）。A．解旋酶破坏氢键并使DNA双链解开B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对C．与模板链配对的脱氧核苷酸连接成子链D．子链与模板链盘绕成双螺旋结构答案：B解析：在DNA复制过程中，有解旋、合成子链和螺旋化等过程，但是能保证复制得到的两个DNA分子相同的机制是在复制过程中，严格依据碱基互补配对原则合成子链。一、探究DNA的复制过程1．探究DNA的复制用什么方法？详细探究过程怎样？答案：同位素示踪法。详细探究过程是：①用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。②将被标记的大肠杆菌转入以14NH4Cl为唯一氮源的培育液中培育。③分别取完成一次细胞分裂和完成两次细胞分裂的大肠杆菌，并将大肠杆菌中的DNA分子分别出来，进行密度梯度超速离心和分析。2．用15N标记大肠杆菌的DNA，然后将标记15N的大肠杆菌转移到含14N的培育基中培育，子一代和子二代大肠杆菌的DNA中含15N的状况如何？答案：子一代大肠杆菌的DNA中都含有15N，子二代大肠杆菌的DNA中一半含15N。结果如下图：在氮源为14N的培育基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA（比照）；在氮源为15N的培育基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培育基上，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分别得到的结果如下图所示。请分析：（1）由试验结果可推想第一代（Ⅰ）细菌DNA分子中一条链含________；另一条链含________。（2）将第一代（Ⅰ）细菌转移到含15N的培育基上繁殖一代，将所得到细菌的子DNA用同样的方法分别，请参照图甲，将DNA分子可能出现在试管中的位置在图乙中标出。（3）若将15NDNA（亲代）的大肠杆菌在14N培育基上连续复制3次，则所产生的DNA中全含15N（重DNA）、一条链含15N（中DNA）及两链均不含15N（轻DNA）的比例为______，在这些子DNA中，含15N的链占全部子DNA链的比例为________。答案：（1）15N14N（2）如下图（3）0∶2∶61/8解析：将15N-DNA（亲代）的大肠杆菌转移到含14N的培育基上，依据半保留复制，第一代（Ⅰ）细菌DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。将第一代（Ⅰ）细菌转移到含15N的培育基上繁殖一代，所得到细菌的子DNA中1/2是中带，1/2是重带。若将15NDNA（亲代）的大肠杆菌在14N培育基上连续复制3次，则所产生的8个DNA中有0个全含15N（重DNA），有2个DNA一条链含15N（中DNA）以及6个DNA的两链均不含15N（轻DNA）。DNA半保留复制的试验——氯化铯密度梯度离心试验（1）氯化铯密度梯度离心氯化铯超速离心时，盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管底部，同时溶液中存在的扩散作用与离心力相对抗，使Cs＋与Cl－分散在整个溶液中，CsCl经过离心后，溶液达到一种平衡状态，扩散和沉淀的两种相对力气保持平衡，形成一个连续的CsCl浓度梯度，溶液的密度在离心管底部最大，顶部最小。假如DNA分子溶解在CsCl中，它们会渐渐集中在一条狭窄的带上，则DNA分子的密度恰好与那一点的CsCl密度相等。若用同位素标记DNA分子，则使DNA的密度不同，然后利用DNA能汲取紫外线的特点，用光源照耀，则在照相底版上就出现了DNA的不同位置。（2）过程（3）结果留意：分裂多次的结果中其实还有两条DNA单链为14N标记的，但因分裂多次，在整个DNA中含量很少，可以忽视。二、DNA的复制1．DNA复制发生在什么时候？答案：DNA复制发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。2．DNA复制的方式是什么？答案：DNA复制的方式是半保留方式，即子代DNA的两条链有一条链来自亲代DNA。3．DNA复制遵循什么原则？答案：碱基互补配对原则。4．DNA复制的原料是什么？答案：四种脱氧核苷酸，即腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。5．DNA复制的模板来自哪里？答案：DNA复制的模板是亲代DNA的两条链。6．DNA复制须要哪些酶干脆参加？答案：①解旋酶：断裂DNA两条链之间的氢键。②DNA聚合酶：连接单个脱氧核苷酸成为长链。7．DNA复制是个耗能的过程，能量由什么干脆供应？答案：ATP。下图所示为DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般的说，下列各项正确的是（）。A．a和c的碱基序列互补B．b和c的碱基序列相同C．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与b链中同项比值不同D．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与c链中同项比值相同答案：D解析：本题考查DNA分子复制的特点，即半保留复制。在a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，其中a和b、d的碱基互补，d和a、c的碱基互补，b和d、a和c的碱基序列相同。在双链DNA分子中A＝T、G＝C，则一条链中的（A＋T）或（G＋C）与互补链中的（A＋T）或（G＋C）相同，则a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与b链中同项比值相同，与c链中同项比值也相同。1．DNA复制的计算DNA在自我复制过程中，最显明的特点就是半保留复制。一个DNA分子无论复制多少代，这个DNA的两条链不变，始终作为模板，分别进入两个子代DNA分子中。关于这方面的计算，可按下表进行。已知某全部N原子被15N标记的DNA分子（0代），转移到含14N的培育基中培育（复制）若干代，其结果分析如下表：世代DNA分子的特点DNA分子中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中的DNA分子在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比链总数不同脱氧核苷酸链占全部链的比例只含15N的分子含14N15N的分子只含14N的分子含15N的链含14N的链01全在下部10021012全在中部0104eq\f(1,2)eq\f(1,2)24eq\f(1,2)中部，eq\f(1,2)上部0eq\f(1,2)eq\f(1,2)8eq\f(1,4)eq\f(3,4)38eq\f(1,4)中部，eq\f(3,4)上部0eq\f(1,4)eq\f(3,4)16eq\f(1,8)eq\f(7,8)n2neq\f(2,2n)中部，1－eq\f(2,2n)上部0eq\f(2,2n)或eq\f(1,2n－1)1－eq\f(2,2n)2n＋1eq\f(1,2n)1－eq\f(1,2n)2.DNA分子复制前后某种碱基数量的计算若某DNA分子含某碱基x个，则该DNA分子进行n次复制，需含该碱基的脱氧核苷酸分子数＝互补的碱基的脱氧核苷酸分子数＝（2n－1）x。若计算第n次需该碱基多少个，其公式应为（2n－1）x个。1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）。A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子C．DNA双螺旋结构全部解链后，起先DNA的复制D．单个脱氧核苷酸在DNA水解酶的作用下连接合成新的子链答案：A解析：DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA分子的过程。DNA复制过程须要解旋酶和DNA聚合酶，不须要DNA水解酶。DNA是边解旋边复制，而不是双螺旋全部解链后才起先DNA的复制。2．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的脱氧核苷酸的培育液中让其复制3次，则子代DNA的相对分子质量平均比亲代DNA削减（）。A．1000 B．1500 C．1750 答案：C解析：1个DNA分子复制3次则生成8个DNA分子。其中6个DNA分子全为31P，另2个DNA分子一条链含31P，另一条链含32P，所以相对分子质量平均比亲代削减eq\f(2000×6＋1000×2,8)＝1750。3．先用同位素14C标记一个DNA分子，然后加入含有12C的游离的脱氧核苷酸，在相宜的条件下经过n次复制后，所得DNA分子中含有12CA．2n∶1 B．（2n－2）∶nC．（2n－1）∶2 D．（2n－1）∶1答案：D解析：1个DNA分子复制n次后，形成2n个DNA分子。其中2n－2个DNA全部为12C。另2个DNA分子一条链含14C，另一条链含12C，故含12C的脱氧核苷酸链与含4．试验室模拟生物体DNA复制必需的一组条件是（）。①酶②游离的脱氧核苷酸③ATP④DNA分子⑤mRNA⑥相宜的酸碱度⑦相宜温度⑧tRNAA．①②③④⑤⑧ B．②③④⑤⑦⑧C．②③④⑤⑥⑦ D．①②③④⑥⑦答案：D解析：DNA的复制过程是重要的生理过程，离不开酶和能量，还须要DNA作为模板、游离的脱氧核苷酸等基本条件，而酶的作用受温度、酸碱度的影响。5．某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（）。A．330 B．660C．990 D．1320答案：C解析：依据题干中的数据，可以计算出胞嘧啶（C）为C＝1000×（1－34%）×eq\f(1,2)＝330个，该DNA分子复制2次需游离C为330×（22－1）＝990个。6．下图是DNA复制图解，请据图回答问题。（1）DNA复制的时期是________________________。（2）DNA精确复制的结构基础是__________________和__________________。（3）一个有15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培育，复制三次后标记的DNA