人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第3节 DNA的复制导学案及答案

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第3节 DNA的复制导学案及答案，共13页。
第3、4节　DNA的复制　基因通常是有遗传效应的DNA片段[课程标准要求][核心素养目标]概述DNA分子通过半保留方式进行复制；概述基因通常是有遗传效应的DNA片段，有些病毒的基因在RNA分子上。1.生命观念：结合DNA双螺旋结构模型，运用结构与功能观和物质与能量观，阐明DNA分子通过复制传递遗传信息。2．科学思维：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。3．科学探究：运用假说—演绎法，探究DNA分子的复制方式为半保留复制。4．科学思维：分析相关资料，得出基因通常是有遗传效应的DNA片段。研习1　对DNA复制的推测和DNA半保留复制的实验证据 [梳理教材]1．对DNA复制的推测(1)沃森和克里克的半保留复制假说(2)遗传物质自我复制的其他假说全保留复制是指DNA复制以________为模板，子代DNA的双链都是新合成的。2．DNA半保留复制的实验证据(1)实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同氮元素的DNA。(2)技术方法：________技术和离心技术。(3)实验假设：DNA的复制方式为________。(4)实验思路与预期结果：(5)实验结论：实际结果和预期结果一致，证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。(6)假如全保留复制是正确的，实验预期将是：第一代离心结果为1/2的________(____带)和1/2的15N/15N­DNA(重带)，第二代离心结果为1/4的15N/15N­DNA(重带)和3/4的14N/14N­DNA(轻带)。答案：1．(1)氢键　碱基互补配对　氢键　半保留复制　(2)DNA双链2．(2)同位素标记　(3)半保留复制　(6)14N/14N­DNA　轻[即时练习]1．判断(1)沃森和克里克证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。(　　)(2)证明DNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。(　　)(3)DNA半保留复制的证明过程使用了假说—演绎法。(　　)答案：(1)×　沃森和克里克只是提出了DNA分子半保留复制假说，并没有进行证明。(2)√　(3)√2．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，提取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)A．第一次分裂的子代DNA应为⑤B．第二次分裂的子代DNA应为①C．第三次分裂的子代DNA应为③D．亲代的DNA应为⑤答案：A　解析：亲代DNA为15N—15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N—14N，即应如图②所示。研习2　DNA复制的过程[梳理教材]答案：亲代DNA　间期　能量　螺旋的双链解开　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　两个完全相同　遗传信息　连续性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [助学巧记][拓展提升]1．有关DNA半保留复制的计算方法(1)1个DNA分子连续复制n代，共产生2n个子代DNA分子，子代DNA分子中共有单链2n＋1条；其中，旧链2条，新链2n＋1－2条。(2)若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：①经过连续n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸数目为m·(2n－1)个。②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。2．有关DNA复制的理解(1)DNA复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。(2)能够进行DNA复制的生物：一切以DNA为遗传物质的生物。(3)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：在体细胞中发生在有丝分裂前的间期；在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。(4)复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。①解旋酶作用是破坏碱基间的氢键。②DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。③DNA连接酶的作用是连接DNA片段。(5)两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连接在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。(6)DNA分子的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图：3．DNA复制的有关计算将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：(1)(2)解答此类问题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。   [即时练习]1．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述不正确的是(　　)A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B．DNA解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATPC．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的D．DNA在复制过程中先全部解旋，后半保留复制答案：D　解析：DNA复制过程是边解旋边复制，并非是先全部解旋后再进行复制，所以D错误。2．某个DNA片段由500对碱基组成，G＋C占碱基总数的34%，若该DNA片段连续复制3次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为(　　)A．1 155   B．1 320  C．2 310   D．2 640答案：B　解析：由于G＋C占总数的34%，所以A＋T占66%，A与T各占33%，整个DNA片段中含有500对碱基，该DNA片段中腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为33%×1 000＝330个，在第三次复制时需新合成8条DNA单链，相当于4个DNA分子，因此需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为330×4＝1 320(个)。 研习3　说明基因与DNA关系的实例和DNA片段中的遗传信息 [梳理教材]1．说明基因与DNA关系的实例2．遗传信息是指DNA分子中________的排列顺序。3．DNA的多样性与特异性(1)多样性：碱基________的千变万化，构成了DNA的多样性。若某个DNA分子有n个碱基对，则DNA分子可有________种碱基对排列方式，从而构成了DNA分子的多样性。(2)特异性：每一个特定的DNA分子都有特定的______，都储存着特定的遗传信息。(3)意义：DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的________。4．基因由于绝大多数生物的遗传物质都是________，只有极少数生物的遗传物质是________，因此，对于绝大多数生物，基因是具有________的DNA片段；对于极少数生物，基因是有遗传效应的RNA片段，所以，基因通常是具有遗传效应的DNA片段。答案：1．许多　部分　独立　性状　DNA片段　遗传效应　有遗传效应的DNA片段2．4种碱基3．(1)排列顺序　4n　(2)碱基排列顺序　(3)物质基础4．DNA　RNA　遗传效应[拓展提升]1．脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解2．全方位理解“基因”(1)本质上，基因是有遗传效应的DNA片段。(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。[即时练习]1．判断(1)基因通常是DNA上有一定功能的特异性碱基排列顺序。(　　)(2)DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。(　　)(3)基因具有多样性的原因是构成基因的碱基种类、数目和排列顺序不同。(　　)答案：(1)√　(2)√(3)×　基因具有多样性的原因是构成基因的碱基数目和排列顺序不同。2．如图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，请完成下列问题：(1)片段A和C之所以能称为基因，是因为它们都是__________________________________________________________________________________________________________。(2)片段A和片段C的不同之处是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)片段A和片段B的不同之处是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)一般情况下，在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要________类似于A的片段的长度。(5)在人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是串连重复的序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列应该位于图中的________。答案：(1)具有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状　(2)其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序不同　(3)片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应　(4)大于　(5)基因区间B 网络构建要语必背1.DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2．DNA复制的过程可分为三步：(1)解旋：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。(2)合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。(3)螺旋：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。3．DNA复制的特点：边解旋边复制，半保留复制。4．DNA复制需要的条件：模板、原料、能量、酶。5．基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息(1)每条染色体上含有一个或两个(复制后)DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因通常都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，而DNA片段并不都携带遗传信息。基因通常是有遗传效应的DNA片段。6．脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。7．DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。  [巩固提升]1．沃森和克里克在发表了DNA双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关该假说内容的叙述，不正确的是(　　)A．DNA复制时，双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上C．形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链D．形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成的答案：D　解析：沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条母链和一条子链，D项错误。2．把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌，转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复制一轮的时间，然后放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，分析表明细菌DNA组成为(　　)A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型C．1/2中间型、1/2重氮型D．1/2轻氮型、1/2中间型答案：A　解析：将含轻氮(14N)的细菌转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复制一轮的时间，则得到的每个DNA分子都是一条链含14N、一条链含15N；再转回至含轻氮(14N)的环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，由1个DNA分子得到4个DNA分子，其中3个DNA分子只含14N，另外1个DNA分子一条链含14N、一条链含15N，即3/4轻氮型、1/4中间型，A项正确。3．下列关于DNA复制过程的正确顺序是(　　)①互补碱基对之间氢键断裂　②互补碱基对之间形成氢键　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋　④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对　⑤子链与母链盘绕成双螺旋结构A．①③④②⑤   B．①④②⑤③C．①③⑤④②   D．③①④②⑤答案：D4．如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答问题：(1)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________。(2)从图中可以看出合成的两条子链的方向是________(填“相同”或“相反”)的。(3)真核细胞中DNA复制发生的场所是________________________________________________________________等；细胞分裂过程中，在复制完成后，乙、丙分开的时期为________________________________。(4)DNA分子通过复制，将________从亲代细胞传给子代细胞，从而保持了________的连续性。答案：(1)能量(ATP)　(2)相反　(3)细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期　(4)遗传信息　遗传信息解析：(1)解旋过程需要细胞提供能量(ATP)。(2)DNA的2条脱氧核苷酸链是反向平行的关系，那么以这两条链为模板合成的子链的方向也应该是相反的。(3)真核细胞内DNA复制发生的场所有细胞核、线粒体和叶绿体等；复制后的DNA分别存在于两条染色单体中，染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期。(4)DNA复制的意义是将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。