DNA的复制问题导学学案.doc

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1、第三章 第三节 DNA的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复制的概念。2）概述DNA复制的过程，并分析、归纳出DNA复制过程的特点。3）探讨DNA复制在遗传上的意义。2能力目标1）通过分析科学家探索DNA复制的经典实验，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学的思维。2）让学生对照学案自读教材，完成相应的练习，培养学生自学能力、观察能力、分析理解能力、总结归纳能力。3情感目标体验科学家认识DNA复制的思维过程，激发学科学、用科学、爱科学的求知欲。二、问题导学，自主探究根据教学目标，对所学知识提出不同的问题，问题设计要有层次化、循序渐进，使不同层次的学生都有所收获，

2、然后指导学生通过阅读教材自主完成下列题目：（一）对DNA分子复制的推测（通过速读教材，学生独立）1沃森、克里克提出遗传物质自我复制的假说：复制方式为_2假说内容：（1）解旋：DNA分子复制时，DNA分子的_解开，互补碱基之间的_断裂。（2）复制时，所需的模板为DNA分子解开的_；所需的原料为_；所遵的原则为_，重新形成氢健，结合到作为模板的单链上。（3）DNA分子复制的特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子的_。（二）DNA半保留复制的实验证据（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的，就要区分亲代与子代的DNA。1958年，科学家以_为实验材料，运用

3、_ ，设计了一个巧妙的实验。2实验过程：（1）同位素：_ _、_，标记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：上述实验证明，在新合成的每个DNA分子中，都保留了_ 这种复制方式是：_（三）DNA分子复制的过程 （教师巡回指导，学生组内合作完成）1什么是DNA的复制（DNA复制的概念）？ 2时间： _3场所：_ 模板：_4条件： 原料：_ 能量：_ 酶： _5过程：（1）解旋：需要细胞提供_；需要_酶的作用；结果把 双链解开。（2）合成子链：以解开的每一段_为模板；以四种_为原料；在_酶等酶的作用下； 以_为原则。（3）形成子代DNA分子

4、：每条链与其对应的模板链盘绕成_结构。6复制的特点：（1） ；（2）_。7如何保证复制的准确性：（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，通过学生回答、板演等手段展示学生学习成果，在展示过程中，教师要对学生共同存在的问题进行精讲点拨，在教师指导下学生对教学重点二次学习，达到师生互动，学导同步，问题最终解决，完成既定学习目标。（一）DNA分子复制的理解教师点拨一：DNA分子复制的场所有哪些？在自然状态下，生物的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；病毒在活的宿主

5、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的DNA分子。（2）半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。（3）多点解旋和复制：DNA分子在复制时，许多点解旋和复制，加快了复制的速度。（补充）教师点拨四：影响DNA复制的因素有哪些？DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性和呼吸作用的因素，都会影响DNA复制过程。特别提醒DNA复制时，在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对出现差错，引发基因突变。练一练：1、在一个细胞

6、周期中，DNA复制过程中的解旋发生在 （ ）A、两条DNA母链之间 B、DNA子链与其互补的母链之间C、两条DNA子链之间 D、DNA子链与其非互补的母链之间（二）DNA半保留复制的实验证据分析教师点拨一：探究DNA复制的实验过程1实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含15N、一条链含14N的双链DNA分子密度居中。2实验假设：DNA以半保留的方式复制3实验预期：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标记的亲代双链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标记的子代双链DN

7、A （3）轻带（密度最小，离试管底部最远）：两条链都为14N标记的子代双链DNA4实验过程：5过程分析：（1）立即取出，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实验结论：DNA是以半保留方式复制的。特别提醒该实验在探究过程中采用假说-演译法；该实验也可以用P、S等元素进行标记；实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。练一练：2、一个被放射性元素标记的双链DNA噬菌体侵染细菌，若此细菌破裂后释放出n个噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的 （ ）A、1/n B、1/

8、2n C、2/n D、1/2（四）DNA复制过程中的相关计算教师精讲部分1DNA分子数、DNA链数及所占比例和脱氧核苷酸与DNA链之间数量关系的计算世代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之比只含15N分子含14N、15N杂交分子含14N分子含15N的链含14N的链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

9、-1）1-2/2n2n+11/2n1-1/2n2脱氧核苷酸链数的计算（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）新合成的脱氧核苷酸链数=2n+12条；3所需脱氧核苷酸数的计算若一亲代DNA分子含某种脱氧核苷酸m个，则：（1）经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。（2）第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个4与染色体、细胞数目相关的计算研究DNA分子的半保留复制时，常涉及到计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：（1）一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记

10、；（2）每条染色体含一个或两个DNA分子，只要一条DNA链带标记便带标记；（3）每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体即可。特别提醒在一个含有n个碱基对的DNA分子中，双链中碱基的排列和单链中碱基的排列数目最多均为4n种；运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子所占的比例时，应注意求的是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的不同。解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料；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10

11、00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，要点突破1DNA复制的特点、过程及条件例1：蚕豆根尖细胞在含3H标记的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、每条染色体中都只有一条单体被标记；B、每条染色体的两条单体都被标记；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。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

12、链为正常链，一条链为标记。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，另一条链为标记链，这两个DNA分子位于同一染色体的姐妹染色体上。答案A解题规律：巧记DNA的复制“一所，两期，三步，四条件”“一所”是指复制的场所主要是细胞核；“两期”是指复制的时期主要是有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期；“三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新的DNA分子；“四个条件”是指原料、模板、能量和酶。例2：已知灰免的DNA分子有A、B两条链，将A链上某一区域放大后如图所示，结合本节所学知识回答下列问题：AB（1）DNA分子在细胞中进行复制时，首先在_酶的

13、作用下DNA双链解开。（2）若DNA在复制过程中，A链上的一个碱基发生改变，由AT，该DNA分子经过3次复制后所产生的异常DNA分子所占的比例为_。解析：（1）细胞内DNA分子复制过程中，氢键的断裂需要解旋酶；（2）解答DNA分子复制时，应先画出DNA分子复制流程示意图如下：再分析可知当一条链上的一个碱基发生改变后，以这条链为模板复制成的DNA分子均异常，以另一条链为模板复制成的DNA分子均正常，故后代异常DNA分子所占比例为1/2。答案：（1）解旋；（2）1/2。2 DNA分子复制有关的计算例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标记的脱氧核苷酸的培养液中培

14、养让其复制n 次，则子代DNA分子的平均分子量比原来增加（ ）A、1000 B、2000 C、1000（2n1）/（2n1） D、1000（2n1）/2n解析：DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸，用32P标记后，每一个基本组成单位的分子量增加1，所以一个DNA分子的分子量共增加2000。复制n次后共增加2000（2n1），则子代DNA平均分子量比原来增加2000（2n1）/2n=1000（2n1）/（2n1）。答案：C3DNA复制实验的分析例4：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA（对照）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA（

15、亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（I和II），用某种离心方法分离得到的结果如图所示，请分析：（1）由实验结果可以推测第一代（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的培养基上繁殖一代，将所得的细菌的DNA用同样的方法分离。请参照A图将DNA分子可能出现在试管中的位置在B图中标出。规范解答本题给出了在不同氮源条件下生长大肠杆菌DNA的分离结果。根据题意及DNA复制的特点可推知其复制过程示意如左：从图A可以看出，14N培养基上培养的大肠杆菌DNA（对照）的分离位置位于试管上部，15N培养基上的大肠杆菌DNA（亲代）的分离位置位

16、于试管下部，将亲代转移到14N培养基上培养出的子代DNA的分离位置在中间。II代的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代有一半DNA表现同对照，为14N-DNA，另一半表现同繁殖I代。根据DNA分子结构和半保留复制的特点可知，亲代的15N-DNA在14N培养基上繁殖I代时，新合成的DNA分子均由一条15N链和一条14N链构成。繁殖I代的DNA分子为14N15N双链DNA。在15N培养基上培养一代，新合成的两个双链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，在试管中间和下部的位置上标明两条带即完成第

17、（2）题。答案：（1）15N母链 14N新链 （2）五、知能演练，落实双基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2DNA分子能自我复制的根本原因（分子基础）是（ ）DNA具有独特的双螺旋结构 连接两条链的碱基有互补配对能力 磷酸和脱氧核糖交互排列 DNA有特异性和多样性A. B. C. D.3.某DNA分子复制三次后，所得到的第四代DNA分子中，含有第一代DNA中脱氧核苷酸链的条数是（ ） A.1条 B.2条 C.4

18、条 D.8条4.将一个DNA分子用14N进行标记，在普通培养基上让其连续复制3次，在最后得到的DNA分子中，被标记的DNA的脱氧核苷酸链占DNA总的脱氧核苷酸链的比例是（ ） A.1/32 B.1/16 C.1/8 D.1/45.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的数量为（ ） 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个含腺嘌呤的脱氧核苷酸，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71个DNA复制成2个DNA，这两个携带完全

19、相同遗传信息的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A B C D8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移至含有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、分别表示轻、中、重

20、三种DNA分子的位置，请回答：（1）G0、G1、G2三代DNA离心后得试管分别是图中的G0_, G1_, G2_。（2）G2代在、三条带中DNA数的比例是_。（3）图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带_，条带 _（4）上述实验结果证明DNA的复制方式是_。DNA的自我复制能使生物的_保持相对稳定。六、归纳梳理，构建体系复制时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期复制的场所细胞核（主要的）、线粒体和叶绿体需要条件模板解旋后的两条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解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开；合成子链：以解开的每一条母链为模板

21、，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链；形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子复制方式半保留复制复制结果形成两条完全相同的DNA分子准确复制的原因独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；严格的碱基互补配对原则保证了复制的准确进行复制的意义遗传信息的传递，使物种保持相对稳定的状态；由于复制的差错出现基本突变，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：1A 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

22、照碱基互补配对原则，合成子链。2C 在子代噬菌体的DNA分子中，只有2个DNA分子含有亲代噬菌体的DNA成分。3D 分析：其中一条链上A：G：T：C=l：2：3：4，根据碱基互补配对原则，另一条链上T：C：A：G=1：2：3：4，两条链中G占30%；由于该DNA中有1000个碱基对也就是2000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的个数为：600*3=1800个。达标测试提素能部分1D DNA分子复制是半保留方式复制的，以亲代DNA分子的一条母链为模板，合成新的DNA分子。2A DNA能准确复制的原因是它具有独特的双螺旋结构为之提供了精确的模板，另

23、一个就是通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行。3B DNA分子无论复制多少次，子代中只有两条亲代DNA脱氧核苷酸链。4C DNA分子连续复制三次，共有8个子代DNA分子，其中有两个DNA分子各含有一条母链即有2条被标记的脱氧核苷酸链，占总链数16的比值为1/8。5B DNA分子共有100个碱基对，其中A为60个，则C占40个，那么该片段复制三次后所需C数为40（23-1）个，即280个。6B 根据若一亲代DNA分子含某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个，200（2n-1）=3000, 2n=3200,又因为一个DNA分子含有200个腺嘌呤，那么共产生

24、2n=16个，n=4次。7D DNA分子经过间期复制后，由一个着丝点连接两个DNA分子，着丝点的分裂发生在有丝分裂的后期和减数分裂第二次分裂后期。8（1）A B D （2）0：1：1（3）31P、31P 31P、32P （4）半保留复制 遗传信息解析：某哺乳动物的细胞移至含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞，此时DNA分子的双链均为31P。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次细胞分裂后，新合成的DNA分子一条链为31P，另一条链为32P；第2次细胞分裂后，得到的G2代细胞，其中有两个细胞DNA分子双链均为32P，另两个细胞DNA分子双链为31P、32P。所以。G0代最轻位于离试管最远的位置，G1代细胞位置居中，G2代有两条带，一条位于居中，另一条位于最低端。G2代共有4个DNA分子，其中有2个DNA分子含有31P、32P，另两个为32P、32P，因此三条带DNA数的比例是0:1:1。图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：31P、31P和31P、32P。该实验证明了DNA分子的复制方式是半保留复制方式，而这种复制方式能使生物的遗传信息保持相对稳定。