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

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    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的复制学案及答案,共10页。学案主要包含了学习目标,学习重难点,预习新知,易错提示,深化探究,巩固训练等内容,欢迎下载使用。
    【学习目标】
    1.总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程
    2.分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。
    3.探讨实验技术在证明DNA是主要的遗传物质中的作用。
    【学习重难点】
    1.教学重点
    (1)运用假说--演绎法探究DNA的复制方式。
    (2)DNA复制的条件、过程和特点。
    2.教学难点
    (1)运用假说--演绎法探究DNA的复制方式。
    (2)DNA复制的过程。
    【预习新知】
    对DNA复制的推测
    (1)提出者:沃森和克里克。
    (2)假说内容:
    ①解旋:DNA分子复制时,DNA分子的双螺旋解开,互补碱基之间的氢键断裂。
    ③特点:新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,这种复制方式称作半保留复制。
    DNA半保留复制的实验证据
    1.实验材料: 大肠杆菌
    2.实验用的技术: 同位素标记技术
    3.实验过程:
    ① 大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中繁殖多代,使DNA双链充分被15N标记
    ② 将含15N标记的大肠杆菌转移到含14NH4Cl的培养液中培养
    ③ 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA
    ④ 将提取的DNA进行密度梯度离心,记录离心后试管中DNA的位置
    4.预期实验结果:
    ①重带(密度最大):两条链都被15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)
    ②中带(密度居中):一条链被15N标记。另一条链含14N的子代双链DNA(15N/14N)
    ③轻带(密度最小):两条链都含14N的子代双链DNA(14N/15N)
    5.实验结果:与预期实验结果相符
    6.实验结论:DNA的复制方式是 半保留复制
    DNA复制的过程
    1.DNA复制的概念
    以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
    2.发生时期
    在真核生物中,这一过程是在细胞分裂前的间期,随着染色体的复制而完成的。
    3.过程
    4.结果
    形成两个完全相同的DNA分子。
    5.特点
    (1)边解旋边复制。
    (2)半保留复制。
    6.意义: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。
    【易错提示】
    (1)边解旋边复制和半保留复制都是DNA复制的特点,但半保留复制同时还是DNA复制的方式;
    (2)不仅DNA的两条母链是反向平行的,新合成的子链与其模板母链也是反向平行的。
    (1)DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板( )
    (2)DNA双螺旋全部解开后,再开始进行DNA复制( )
    (3)在DNA复制过程中,解旋酶破坏的是氢键,不能将DNA分解成脱氧核苷酸( )
    答案:(1)√(2)×(3)√
    【深化探究】
    探究点一 对DNA复制的推测
    1.在DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶,这两种酶的作用分别是什么?
    2.DNA的复制为什么需要适宜的温度和pH?
    3.如果将DNA分子的两条链用15N标记,转移到含14N的培养基中培养,复制2次后,含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA链、含14N的DNA链各是多少?
    易错提醒:(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。
    (2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。
    (3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间,应以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。
    1.对DNA复制的推测
    2.DNA半保留复制的实验证据分析
    (1)实验方法:同位素标记法和密度梯度离心法。
    (2)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14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。
    (3)实验假设:DNA以半保留的方式复制。
    (4)实验预期:离心后应出现3条DNA带。
    ①重带(密度最大):两条链都为15N标记的亲代双链DNA。②中带(密度居中):一条链为14N标记,另一条链为15N标记的子代双链DNA。③轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA。
    (5)实验过程
    (6)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。
    (7)实验结论:DNA的复制是以半保留方式进行的
    探究点二 DNA的复制
    1.阅读教材P55~56,结合图3-10,探究下列问题:
    (1)DNA复制时有几条模板链?新合成的DNA中的两条链全是子链吗?
    (2)DNA复制时,用什么方法识别DNA中哪一条链是母链,哪一条链是子链?DNA复制所形成的子代DNA是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的?
    (3)若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、DNA模板和四种脱氧核苷酸,并置于适宜的温度下,能否完成DNA的复制?并分析其原因。
    (4)若1个DNA含有m个腺嘌呤,则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸?
    (5)DNA复制具有准确性,那么在任何情况下,DNA复制产生的子代DNA与亲代DNA都完全相同吗?
    2.根据图1、图2思考下列问题:
    (1)图1中进行的是什么过程?发生的时期和场所是什么?
    (2)图1中的酶1和酶2分别是什么酶?分别作用于图2中的哪个部位?abcd四条脱氧核苷酸链中,哪些链的碱基排列顺序是相同的?
    (3)从图1中是否可以看出DNA复制是半保留复制?为什么?图1所示的特点还有什么?可用什么方法检测母链和子链?
    (4)DNA复制受到各种外界因素的干扰时,碱基序列会发生变化吗?
    3.如图为真核生物染色体上DNA复制过程的示意图,请据图分析DNA复制效率较高的原因。
    方法技巧 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前的间期;“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;“四条件”是指原料、模板、能量和酶。
    误区提醒DNA复制相关计算时四个易错点
    (1)复制次数:“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别:前者包括所有的复制,后者只包括最后一次复制。
    (2)碱基数目:注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。
    (3)复制模板:在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA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。
    【巩固训练】
    1.一个DNA分子复制完毕后,新形成的DNA子链( )
    A.是DNA母链的片段B.与DNA母链之一相同
    C.与DNA母链相同,但U取代TD.与DNA母链完全不同
    2.生物学家为探究DNA的复制方式,将15N标记的大肠杆菌放到只含14N的培养基中培养,根据密度不同通过离心技术,将细胞中含有不同N元素的DNA分离开来,在试管中得到不同密度的DNA带。下列有关DNA复制的说法,错误的是( )
    A.复制所得子代DNA分子中(A+C)/(T+G)的值为1/
    B.若DNA复制方式是半保留复制,第二代细胞中的DNA分子离心后可以得到两条DNA带
    C.DNA分子复制时,边解旋边复制,同时需要模板、原料、能量和酶等
    D.连续培养三代(复制了三次),在第三代大肠杆菌中含15N的链占该代DNA分子总链数的1/16
    3.某个T2噬菌体的DNA双链都被15N标记,侵染未标记的大肠杆菌后,共释放出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是( )
    A.子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n-1
    B.可用含15N的培养基直接培养出第一代噬菌体
    C.噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌
    D.第一代噬菌体的DNA中含有a/n-1个胸腺嘧啶
    4.细菌在含15N的培养基中繁殖数代后,使细菌的DNA皆含有15N,然后再移入含14N的培养基中培养,提取其子代的DNA进行梯度离心,下图①-⑤为可能的结果,下列叙述错误的是( )
    A.第一次分裂子代DNA应为⑤
    B.第二次分裂的子代DNA应为①
    C.第三次分裂的子代DNA应为③
    D.亲代的DNA应为⑤
    5.下图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙),请据图回答问题:
    (1)图甲中DNA分子结构的基本骨架是______和_______(填序号)交替排列而成。
    (2)如果图甲的片段复制四次,总共需要游离的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸__________个。
    (3)图乙发生的生理过程是______,其方式为______。发生该生理过程时,___________为其提供精确的模板,通过_________________,保证了其准确地进行。
    (4)图乙过程涉及的酶为______酶、_______酶,分别作用于图甲中的______、______(填序号)。
    (5)若图乙中亲代DNA分子在复制时,一条链上的G变成了A,则该DNA分子经过n次复制后,发生差错的DNA分子占DNA分子总数的__________。
    参考答案
    1.答案:B
    解析:A、新合成的子链与DNA母链之一相同,并不是母链的片段,A错误;
    BD、新合成的子链与DNA母链之一相同,与另一条母链互补配对,B正确,D错误;
    C、新合成的子链与DNA母链之一相同,且子链中没有碱基U,C错误。
    故选B。
    2.答案:D
    解析:A、在双链DNA分子中,A=T,C=G,故复制所得子代DNA分子中(A+C)/(T+G)的值为1,A正确;B、如果DNA复制方式是半保留复制,那么第二代细胞中的DNA分子离心后可以得到两条DNA带,一条(14N/14N-DNA)位于上部,另一条(15N/14N-DNA)位于中部,B正确;C、DNA分子复制是一个边解旋边复制的过程,需要模板、原料、能量和酶等,C正确;D、连续培养三代(复制了三次),第三代大肠杆菌中含15N的链有2条,该代DNA分子总链数为16条,在第三代大肠杆菌中含15N的链占该代DNA分子总链数的1/8,D错误。故选D。
    3.答案:D
    解析:用15N标记某个T2噬菌体的DNA双链,让该T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌后,释放出的n个子代噬菌体中,其中有2个被15N标记,因此子代噬菌体中含15N的个体所占比例为2/n,A错误。T2噬菌体为病毒,没有细胞结构,不能独立生存和繁殖,不能用培养基直接培养,B错误。T2噬菌体侵染大肠杆菌时,只将DNA注入大肠杆菌内,T2噬菌体DNA复制过程需要的模板为其自身的DNA,需要的酶、ATP和原料都来自大肠杆菌,C错误。1个T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌后,共释放出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤,则每个DNA分子中腺嘌呤的个数为a/n-1胸腺嘧啶的个数与腺嘌呤个数相等,故第一代噬菌体的DNA中含有a/n-1个胸腺嘧啶,D正确。
    4.答案:A
    解析:细菌的DNA被15N标记后,放在14N培养基中培养,复制1次形成2个DNA分子,每个DNA分子都是一条链含有15N,另一条链含有14N,离心形成中带,即图中的②,A错误;复制两次后形成了4个DNA分子,2个DNA分子都是一条链含有15N,另一条链含有14N,离心形成中带,另外2个DNA分子都只含有14N,离心形成轻带,即图中①,B正确;随着复制次数增加(三次及三次以上),离心后都含有中带和轻带两个条带,轻带相对含量增加,即图中③,C正确;细菌在15N培养基中繁殖数代后,细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,DNA分子的两条链都含有15N,离心形成重带,即图中的⑤,D正确。
    5.答案:(1)②;③
    (2)60
    (3)DNA的复制;半保留复制;DNA独特的双螺旋结构;碱基互补配对
    (4)解旋;DNA聚合;⑦;①
    (5)1/2
    假说
    遗传物质自我复制的假说
    提出者
    沃森和克里克
    内容
    (1)解旋:DNA复制时,DNA的双螺旋解开,配对碱基之间的氢键断裂
    (2)复制:以解开的两条母链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则,通过形成氢键结合到作为模板的单链上
    特点
    新合成的每个DNA分子中,都保留了原来的DNA分子中的一条链,是半保留复制

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