一轮复习 苏教版 DNA分子的结构和复制学案.docx
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1、第2讲DNA分子的结构和复制课标 要求1 .概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在 RNA分子上2 .概述DNA分子是由四种脱氧核昔酸构成,通常由两条碱基互补配 对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息3 .概述DNA分子通过半保存方式进行复制核心 素养 (教师 用书 独具)1 .通过构建DNA分子双螺旋结构模型,从结构和功能的视角说明 DNA分子作为遗传物质所具有的结构特点,说明DNA分子通过复制 传递遗传信息。(生命观念)2 .分析DNA复制过程,归纳DNA复制过程中相关数量计算,提高 逻辑分析和计算能力;分析相关资料,得出基因通常是有遗传效应的 D
2、NA片段。(科学思维)3 .运用假说一演绎法,探究DNA分子的复制方式为半保存复制。(科 学探究)考点1 DNA分子的结构研读教材,积累必备知识一、沃森和克里克解开了 DNA分子结构之谜1. 20世纪30年代后期,瑞典科学家证明了 DNA分子是不对称的。2. 20世纪40年代后期,科学家又用蚯显微镜观察,并通过计算得出DNA 分子的直径约为2 nm。3.1951年,奥地利科学家查量去在定量分析几种生物DNA分子的碱基组 成后,发现DNA分子中腺噂吟(A)的量总与胸腺令A(T)的量相当,鸟后吟发) 的量总与胞喀咤(C)的量相当。4.1952年,英国科学家富兰克林获得了一张DNA分子X射线衍射图片
3、。 她通过解析,推断DNA分子可能由两条链组成。5.1953年,两位年轻科学家沃森和克里克,提出了 DNA分子的双螺旋结 构模型。二、DNA分子的双螺旋结构模型提示:依据DNA半保存复制特点,移到普通培养液中的被标记的癌细胞, 随着细胞增殖次数的增加,不被标记的癌细胞开始出现并不断增多,故被标记 的癌细胞比例减少内化知识“提升素养能力揭示联系,深化理解图解法分析DNA复制的相关计算亲代组制1次,$N/复制2次:/ 亲代组制1次,$N/复制2次:/ I ,5N标记:N未标记”N 注:亲代DNA标记,原料、未标记组制次一个亲代DNA连续复制次后,那么:子代DNA分子数:2个无论复制多少次,含I5N
4、的DNA分子始终是2个;含,4N的DNA分子有2个,只含,4N的DNA分子有(2-2)个。(2)子代DNA分子总链数:2X2=2+i条无论复制多少次,含YN的链始终是2条;含14N的链数是(2+】-2)条。消耗的脱氧核甘酸数假设亲代DNA分子含有某种脱氧核甘酸m个,那么经过次复制需要消耗 游离的该脱氧核昔酸数为mX(2-l)个;假设进行第次复制,那么需消耗游离的该脱氧核昔酸数为机X2r个。素养提升规范表述,严谨准确Z科学探究对实验结果的交流和讨论勿胸腺嗑咤脱氧核糖核昔(简称胸昔),在细胞内可以转化为胸腺嗑咤脱氧核糖 核昔酸,后者是合成DNA的原料,用含有3H胸昔的营养液,处理活的小肠黏 膜层,
5、半小时后洗去游离的3H胸昔,连续48小时检测小肠绒毛被标记的部位,结果如图(黑点表示放射性部位)。几小时后检测 24小时后检测 48小时后检测思考回答:(1)处理后开始的几小时,发现只有a处能够检测到放射性,这说明什么?(2)处理后24小时左右,在b处可以检测到放射性,48小时左右,在c处检 测到放射性,为什么?(3)如果继续跟踪检测,小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化?(4)上述实验假如选用含有3H尿嗑咤核糖核昔的营养液,请推测:几小时 内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样?为什么?提示:(1)小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。(2)a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的
6、细胞推向b处,直至c处。(3)小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。(4)在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性,因为小肠黏膜层上的细胞不 断进行mRNA的合成。细研考题,落实运用导向突破考向1 考查DNA分子复制的过程和特点1.(2021 黄冈联考)关于DNA分子复制机制,科学家用荧光染料给Rep(DNA 解旋酶中作为引擎的那局部结构,驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光蛋白从而 获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹,结果如下图。以下相关表达 错误的选项是()A. Rep可以破坏相邻核昔酸之间的磷酸二酯键B. DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用C.根
7、据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量D. DNA复制具有边解旋边复制和半保存复制的特点A 根据Rep蛋白的功能可推断出,Rep蛋白应为解旋酶,该酶能破坏氢 键,A错误;DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上,可防止单链之间重新螺旋化, B正确;根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量,C正确; 根据题意和图示分析可知:DNA复制具有边解旋边复制和半保存复制的特点, D正确。2 .(多项选择)(2021 江苏新高考适应性测试)滚环复制是某些环状DNA分子的一 种复制方式,新合成的链可沿环状模板链滚动而延伸,其过程如下图。以下 相关表达正确的选项是()A.复制起始需要特
8、异的内切核酸酶在起始点切开一条链B.新链的合成通过碱基互补配对保证复制准确性C.复制在3,OH端开始以模板链为引物向前延伸D.滚环复制最终仅产生单链的子代DNAABC 据图可知,该方式复制前需要先切开一条单链,故需要破坏磷酸二 酯键,那么所需的酶可能是特异性的内切核酸酶,A正确;DNA分子复制时遵循 碱基互补配对原那么,该配对方式可以保证亲子代之间遗传信息的稳定性和准确 性,B正确;结合题图可知:亲代双链DNA的一条链在DNA复制起点处被切 开,其夕端游离出来,DNA聚合酶ID便可以将脱氧核昔酸聚合在3,-OH端,以 3 -OH端为引物的DNA链不断地以另一条环状DNA链为模板向前延伸,C正
9、确;DNA复制的结果是得到与亲代一样的DNA,故滚环复制的最终结果仍可得 到环状DNA分子(可能由延伸得到的单链再经缠绕而成),D错误。考向2考查证明DNA半保存复制的实验及分析3 .(2021 镇江百校联考)以下图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验, 利用大肠杆菌探究DNA的复制过程,以下表达正确的选项是()含iNH Cl尸、继续培养产O细胞分裂1次工 I提取DNA密度梯度离心I试怀2)。M培养5中A转移到命NH,C1的, 生长假设卜代培养液中,细胞分裂I次 I提取DNA定度梯度离心A.比拟试管和的结果可证明DNA复制为半保存复制B.实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法C.可用噬菌
10、体代替大肠杆菌进行上述实验,且提取DNA更方便D.大肠杆菌在含有,NH4a的培养液中生长假设干代,细胞中只有DNA含 ,5NB 比拟试管、和的结果可证明DNA复制为半保存复制,A项错误; 本实验采用的是同住素标记和密度梯度离心的研究方法,没有采用放射性同位 素示踪的研究方法,B项正确;噬菌体不能利用培养基培养,因此不能用噬菌体 代替大肠杆菌进行上述实验,C项错误;大肠杆菌的蛋白质、RNA等都含有氮, D项错误。4 .(多项选择)(2021 潍坊模拟)某研究小组进行“探究DNA复制方式”的实验, 结果如下图。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是,4NH4C1或15NH4C1, a. b、c 表示离心管编
11、号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的位置分布。以下 表达正确的选项是()a b cA.本实验所用的技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术B.大肠杆菌在,5NH4C1培养液中培养多代后可得到a管所示结果C. c管的结果说明该管中大肠杆菌的DNA包括,4N/,5N及,5N/,5ND.本实验结果可证明DNA分子的复制方式为半保存复制ABD a管中条带为重带(,N/i5N), b管中条带为中带c管中条 带为轻带(I4N/4N)和中带(14N/I5N)。A项正确:由题干信息“培养大肠杆菌的唯 一氮源是2NH4cl或,NH4C1”“DNA离心后在离心管中的位置分布”可知,本 实验所用技术包括同位
12、素标记技术和密度梯度离心技术;B项正确:大肠杆菌在 带15N标记的培养液中培养多代后,根据DNA半保存复制的特点,绝大局部条 带为i5n/,n,即重带;C项错误:c管中的条带包括一条中带和一条轻带,即 DNA包括i4N/,N和14n,4n; D项正确:据图可知,整个实验中的DNA经离心 后,出现15n/,N、MN/15N和MN/14N三种条带,可证明DNA的复制方式为半保存复制。考向3考查DNA复制的相关计算5. (2021山东等级考)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T-DNA 插入到水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个DNA分子 单链上的一个C脱去氨基变为U,脱氨基过程
13、在细胞M中只发生一次。将细胞 M培育成植株N。以下说法错误的选项是()A. N的每一个细胞中都含有TDNAB. N自交,子一代中含TDNA的植株占3/4C. M经次有丝分裂后,脱氨基位点为AU的细胞占1/2D. M经3次有丝分裂后,含T-DNA且脱氨基位点为AT的细胞占1/2D N是由M细胞形成的,在形成过程中没有DNA的丧失,由于TDNA 插入到水稻细胞M的某条染色体上,所以M细胞含有TDNA,因此N的每一 个细胞中都含有TDNA, A正确;N植株的一条染色体中含有T-DNA,可以记 为+ ,因此N植株关于是否含有TDNA的基因型记为+ 一,如果自交,那么子代 中相关的基因型为+ + : +
14、- : 一一 = 1 : 2 : 1,有3/4的植株含T-DNA, B正 确;M中只有1个DNA分子上的单链上的一个C脱去氨基变为U,所以复制 次后,产生的子细胞有2个,但脱氨基位点为AU的细胞的只有1个,所以 这种细胞的比例为1/2,C正确;如果M经3次有丝分裂后,形成子细胞有8 个,由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,所以是G和U配 对,所以复制三次后,有4个细胞脱氨基位点为CG, 3个细胞脱氧基位点为 AT, 1个细胞脱氨基位点为UA,因此含TDNA且脱氨基位点为AT的 细胞占3/8, D错误。应选D。6.(2021 衡水中学四调)一个双链均被32P标记的DNA由5 000
15、个碱基对组 成,其中腺噂吟占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。以下表达不正 确的是()A. DNA复制是一个边解旋边复制的过程B.第三次复制需要2.1X104个游离的胞喀咤脱氧核昔酸C.子代DNA分子中含32P的单链与含3甲的单链之比为1 : 7D.子代DNA分子中含32P与含3iP的分子数之比为1 : 4B DNA分子中共有10 000个碱基,其中胞喀噫3 000个,DNA第三次复制需要游离的胞喀噫脱氧核甘酸数为Q3- 1)X3 00()-(22- 1)X3 000 =L2X10*个)。法技巧准确把握DNA复制的相关计算问题(1)复制次数:DNA复制了 次”和“第次复制”的区别:前
16、者包括所 有的复制,后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)复制模板:在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核昔酸 单链的DNA分子都只有两个。(4)关键词语:看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含” 等关键词。1.核心概念爱语必背(1)碱基互补配对原那么:DNA分子中碱基配对有一定的规律:A与T配对, G与C配对。碱基之间的这种一一对应关系,称为碱基互补配对原那么。(2)DNA分子的复制:指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。(3)DNA分子半保存复制:在新合成的每个DNA分子中,都保存了原来DNA 分子中的一条链,
17、因此,这种复制方式被称为DNA分子半保存复制。2.结论语句(DDNA分子的立体结构由两条脱氧核昔酸链组成,这两条链按照反向平行 的方式盘旋成双螺旋结构;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在双 螺旋结构的外侧,构成DNA分子的基本骨架;DNA分子两条链上的碱基,通 过氢键连接成碱基对,排列在双螺旋结构的内侧。(2)DNA分子能够储存大量的遗传信息。特定碱基对的排列顺序构成了 DNA 分子的特异性,而碱基对排列顺序的千变万化导致了 DNA分子的多样性。(3)DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程,是以DNA分子的两条脱 氧核甘酸链为模板,在细胞中四种脱氧核昔酸、能量和酶的参与下,通过碱基
18、 互补配对合成子代DNA的过程。真题体验感悟高考 =0L (202卜广东选择性考试)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学 的伟大成就之一。以下研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是()赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验 富兰克林等拍摄的DNA 分子X射线衍射图谱 查哥夫发现的DNA中嚓吟含量与嚅咤含量相等 沃 森和克里克提出的DNA半保存复制机制A. B. C. D.B 赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验,证明了 DNA是遗传物 质,与构建DNA双螺旋结构模型无关,不符合题意;沃森和克里克根据富兰 克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱,推算出DNA分子呈螺旋结构,符 合题意
19、;查哥夫发现的DNA中腺嚅吟(A)的量总是等于胸腺喀噫(T)的量,鸟嚅 吟(G)的量总是等于胞喀噫(C)的量,为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提 供了依据,符合题意;沃森和克里克提出的DNA半保存复制机制未能为DNA 双螺旋结构模型的构建提供依据,不符合题意。应选B。2. (2021 福建选择考适应性测试)以下关于遗传物质的表达,错误的选项是()A.双链DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接构成8. T2噬菌体侵染细菌后,利用自身携带的解旋酶催化DNA的复制C.利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性D.通过基因修饰或基因合成能对蛋白质进行改造或制造新蛋白质B 脱氧核
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