2021_2021学年高中生物第3章基因的本质第3节DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段学案新人教版必修.doc
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1、第3节DNA的复制 第4节基因是有遗传效应的DNA片段课时素养目标1.基于对DNA复制的条件和过程的分析,认同生命的延续与发展观。(生命观念)2.通过对DNA复制及细胞分裂过程的分析,归纳DNA复制过程中相关数量的计算,提高逻辑分析和计算能力。(科学思维)3.运用假说演绎法,并结合同位素标记法,探究DNA的半保留复制。(科学探究)4.通过构建基因、染色体、DNA之间的关系模型,认同DNA的遗传物质观,并解释生活中的生物学现象及本质。(生命观念)必备知识自主学习答案解析P164一、对DNA分子复制的推测1.提出者:。2.假说内容:二、DNA半保留复制的实验证据1.实验材料:。2.实验方法:运用和
2、离心技术。3.实验过程:标记用标记大肠杆菌的DNA培养把大肠杆菌转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中分离取大肠杆菌,分离,进行密度梯度离心4.实验结论:DNA复制的方式为。三、DNA分子复制的过程1.时间:、。2.场所:主要是。3.实验过程:4.特点:、半保留复制。5.准确复制的原因:(1)精确模板:DNA分子独特的。(2)遵循规律:。6.意义:将遗传信息从亲代传给子代,保持了。教材二次开发将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的主要酶是DNA聚合酶。DNA聚合酶能起催化作用的原理是什么?四、基因是有遗传效应的DNA片段1.基因与DNA关系的实例:2.关于基因是具有遗传效应的DNA片段的说法,判
3、断正误(正确的打“”,错误的打“”):(1)DNA的一个片段就是基因。()(2)遗传信息是指DNA分子中的碱基排列顺序。()(3)一条染色体上只有一个DNA分子,每个DNA分子上有多个基因。()(4)基因中所含的碱基总数等于DNA分子中的碱基总数。()(5)人体细胞内的所有基因都在染色体上。()(6)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。()关键能力合作学习答案解析P164知识点一DNA半保留复制的实验证据分析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14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。2.实验假设:DNA以半保留的方式复制。
4、3.实验预期:离心后应出现3种DNA条带。(1)重带(密度最大):两条链都为15N标记的亲代双链DNA,最靠近试管底部。(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,位置居中。(3)轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA,离试管底部最远。4.实验过程和结果:特别提醒:立即取出,全部重带;繁殖一代后取出,全部中带;繁殖两代后取出,1/2轻带、1/2中带。5.实验结论:DNA的复制是以半保留的方式进行的。1.拓展探究:可以用P、C等元素标记进行该实验吗?(科学思维)2.情境探究:若DNA复制的方式为全保留复制,繁殖两代后的实验结果是怎样的?(科学
5、思维)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()A.本活动运用了同位素标记法和密度梯度离心技术B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是N-DNAD.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制【审答误区】本题常见错因解答本题错误的主要原因是审题不细,解答本题要抓住“题眼”“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DN
6、A离心后在离心管中的分布位置”。1958年,科学家以大肠杆菌(每30分钟分裂一次)为实验材料进行实验,证实了DNA是以半保留方式复制的。 如图各试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是()(1)在含15N的培养基中培养若干代,使DNA双链均被标记(试管)。(2)转移至14N的培养基中培养。(3)取出每代DNA样本,并离心、分层。A.该实验运用了同位素标记法,出现的结果至少需要90分钟B.是转入14N培养基中复制一代的结果,是复制二代的结果C.对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用的是试管D.给试管中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管所示知识点二DNA分子复制过程的分析 1.对
7、细胞核DNA复制的理解:特别提醒: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。解旋酶能破坏碱基间的氢键;DNA聚合酶能连接游离的脱氧核苷酸;DNA连接酶能连接DNA片段。2.复制的结果:DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子,且与亲代DNA分子相同,每个子代DNA分子中一条为母链,另一条为新合成的子链。3.子代DNA分子的组成:亲代链与以亲代链为模板合成的子代链。拓展探究:(1)所有的真核细胞都存在核DNA复制吗?(科学思维)(2)DNA分子一般是多点解旋,多点复制,这有什么意义?(科学思维)(2020衡水高一检测)如图为真核细胞DNA复制过程模式
8、图,下列分析错误的是()A.酶为解旋酶,酶为DNA聚合酶B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C.在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开D.将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后,含15N的DNA占100%【审答误区】本题常见错因误认为细胞分裂导致核DNA减半,复制的子代DNA一定也分离。事实上,复制的核DNA位于姐妹染色单体上,当姐妹染色单体分离后,形成的子代DNA才分离,若着丝点不分离,形成的子代DNA不会分离。 在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养基中,3H-dT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。
9、几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测是()A.复制起始区在高放射性区域B.DNA复制为半保留复制C.DNA复制从起始点向两个方向延伸D.DNA复制的方向为ac知识点三 与DNA复制相关的计算若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:1.子代DNA分子数:2n个。(1)无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。(2)含14N的有2n个,只含14N的有(2n-2)个。2.子代DNA分子的总链数:2n2=2n+1条。(1)无论复制
10、多少次,含15N的链始终是2条。(2)含14N的链数是(2n+1-2)条。3.消耗的脱氧核苷酸数:(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n-1)个。(2)若进行第n次复制,则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n-1个。拓展探究:如果将一个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?(科学思维)(2020大连高一检测)蚕豆(2n=12)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
11、继续分裂至中期,其染色体的放射性标记分布情况是()A.每条染色体的两条姐妹染色单体都被标记B.每条染色体中都只有一条姐妹染色单体被标记C.只有半数的染色体中一条姐妹染色单体被标记D.每条染色体的两条姐妹染色单体都不被标记【审答误区】本题常见错因:不明确正常条件下的蚕豆根尖细胞生长在不含3H的环境中,导致解答本题时无从分析,以致错选其他答案。【方法规律】画图法解决染色体和DNA复制问题操作如下:第一步:画出含有染色体的细胞图,并画出相应染色体上的DNA分子。第二步:用不同颜色区分特殊链或将有关信息标在线段上。如图:第三步:与题结合,处理问题,必须分清含有同位素标记的是DNA的单链还是双链。 小鼠
12、的睾丸中一个精原细胞在含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进行一次减数分裂,其染色体的放射性标记分布情况是()A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记B.次级精母细胞中每条染色体都被标记C.只有半数精细胞中有被标记的染色体D.产生的四个精细胞中的全部染色体,被标记数与未被标记数相等核心素养情境探究答案解析P1641.【科技情境】我国科学家现已合成了酿酒酵母中的4条染色体,开启了人类“设计生命、再造生命和重塑生命”的新纪元。探究:(1)请推测,4条人工染色体合成过程中,需要DNA聚合酶参与吗?为什么?(科学思维)(2)酿酒酵母细胞无氧呼
13、吸能产生酒精,根本原因是什么?(生命观念)2.【科学史情境】图中ABC表示哺乳动物的DNA分子复制片段。(图中黑点表示复制起点,双向箭头表示复制方向,单向箭头表示时间顺序)。探究:(1)图B所示复制特点的意义是什么?(生命观念)(2)图B所示三个复制起点是同时开始的,判断的依据是什么?(科学思维)课堂检测素养达标答案解析P1641.基于对染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的理解,下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的叙述,错误的是。基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基一个基因含有许多个脱氧核苷酸,
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