2019_2020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2202003180515.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1理解DNA分子的复制。(重点)2.说出DNA与基因、遗传信息间的关系。(重、难点)3理解基因多样性和特异性的原因。(重、难点)知识点一DNA复制的过程分析学生用书P48阅读教材P52P541DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料:大肠杆菌。(2)实验方法:运用同位素示踪技术。(3)实验过程用15N标记细菌的DNA转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中 一段时间收集细菌,提取DNA,进行密度梯度离心(4)实验结果复制一次产生的DNA分子中,一条链含14N,另一条链含15N,DNA分子密度居中。复制两次产生的DNA分子中,有两个DNA分子双
2、链均含14N,另两个DNA分子中一条链含15N,另一条链含14N。(5)实验结论:DNA的复制方式为半保留复制。2DNA分子复制的过程(1)概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(2)时间:细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。(3)条件项目内容模板亲代DNA分子的两条单链原料游离的4种脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等(4)过程:解旋合成子链重新螺旋,形成子代DNA。(5)结果:形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。(6)特点:边解旋边复制、半保留复制。(7)准确复制的原因DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。通过碱基互补配对,保证了复制准确
3、无误地进行。(8)意义:将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。(1)能够进行DNA复制的生物:一切以DNA为遗传物质的生物。(2)DNA复制的场所:细胞生物DNA复制的主要场所是细胞核,但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制;病毒的DNA复制发生在宿主细胞内。(3)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间:体细胞中发生在有丝分裂间期;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。解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。(5)DNA分子的复制往往是从多个起点
4、同时进行的,如图:1.(2019福建龙岩期末)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示踪和密度梯度离心技术Ba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Cb管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N15NDNAD实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制解析:选B。由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布
5、位置”可知,本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术,A正确;分析图示可知,a管中的DNA密度最大,表明该管中的大肠杆菌是在含15 NH4Cl的培养液中培养的,B错误;b管中的DNA密度介于a、c管中的之间,表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA,C正确;实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制,D正确。2下图为真核细胞DNA分子复制过程模式图。据图分析,下列相关叙述中错误的是()A由图示可知,DNA分子复制的方式是半保留复制B从图中可以看出合成两条子链时,DNA聚合酶移动的方向是相反的C子链合成的方向是一定的D解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化,且需要消耗ATP解析:选D。由图示可
6、以看出,新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,因此,DNA分子复制的方式为半保留复制;由图中的箭头可知,两条链上DNA聚合酶移动的方向是相反的;子链合成的方向是一定的,即只能从5端向3端延伸;图示解旋的过程中只有解旋酶的作用,而没有DNA聚合酶的参与。知识点二DNA复制的相关计算学生用书P491情境:某DNA分子中,含有p个碱基对,其中腺嘌呤为q个,该DNA分子用15N标记,其复制所需原料含14N,其连续复制n次。2问题(1)DNA分子数分析子代DNA分子数2n含15N的DNA分子数2含14N的DNA分子数2n只含14N的DNA分子数2n2(2)脱氧核苷酸链数分析子代DN
7、A中脱氧核苷酸链数2n1含15N的脱氧核苷酸链数2含14N的脱氧核苷酸链数2n12(3)消耗脱氧核苷酸数分析消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数(2n1)q消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数(2n1)(pq)1DNA分子复制中相关计算的规律方法DNA分子复制为半保留复制,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:提醒(1)子代DNA分子中,含14N的有2n个,只含14N 的有(2n2)个,做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个,占总数的比例为2/2n。(3)子代DNA分子的链中,总链数为2n22n1条。含15N 的链始终是2
8、条,占总数的比例为2/2n11/2n。做题时,应看准是“DNA分子数”还是“链数”。2画图法解决染色体和DNA复制的问题第一步: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。1(2019泰安高一检测)用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()A含有15N的DNA分子占1/8B复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C含有14N的DNA分子占7/8D复制结果共产生1
9、6个DNA分子解析:选C。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次,可得到24个DNA分子,其中含有15N的DNA分子占2/16,因为DNA分子复制为半保留复制,亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中,含有14N的DNA分子占100%,A正确,C错误;在含有100个碱基对的DNA分子中,若有胞嘧啶60个,则含有腺嘌呤的个数为40个,则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为40(241)600个,B正确;1个 DNA分子经过4次复制,共产生2416个DNA分子,D正确。2(2019湖南教改共同体高一期中)如果把人的精原细胞核中的46个DNA分子用15N标记,此细胞在不含标记的环境
10、中依次经过1次有丝分裂和1次减数分裂,则下列相关描述正确的是()A在有丝分裂的后期,含有放射性的染色体有92条B在减数第一次分裂后期,一个初级精母细胞中含有放射性的DNA有92个C在减数第二次分裂中期,一个次级精母细胞中含放射性的DNA是46个D形成的8个精细胞中,含有放射性的细胞最少占25%解析:选A。精原细胞中每个DNA都有15N,根据半保留复制可知,有丝分裂后期产生的92个DNA分子都有15N,A正确;经过有丝分裂产生的子细胞中,每个DNA都有放射性,但每个DNA只有一条链有放射性,因此减数第一次分裂后期,形成的46条染色体都有放射性,其中46个DNA有放射性,另外46个DNA没有,B错
11、误;减数第二次分裂一个次级精母细胞中含放射性的DNA只有23个,C错误;减数分裂产生的8个细胞中,至少有4个含有放射性,占1/2,D错误。知识点三基因是有遗传效应的DNA片段学生用书P50阅读教材P55P571基因与DNA分子的关系2DNA片段中的遗传信息(1)遗传信息:蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。(2)特点多样性:碱基排列顺序千变万化。特异性:每一个DNA分子的碱基有特定的排列顺序。(3)与生物体多样性和特异性的关系DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。生物体的多样性和特异性是DNA分子多样性和特异性的客观体现。1基因的内涵2脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系四者
12、之间的关系图:1下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是()A白眼基因含有多个核糖核苷酸B白眼基因是有遗传效应的DNA片段C白眼基因位于细胞质内D白眼基因的基本组成单位是4种碱基解析:选B。每个DNA分子上含有很多个基因,每个基因中含有许多个脱氧核苷酸,故A错误;基因是有遗传效应的DNA片段,其基本组成单位与DNA相同,即为脱氧核苷酸,脱氧核苷酸共有4种,故B正确,D错误;染色体是DNA的主要载体,白眼基因位于染色体上,是细胞核基因,故C错误。2下图表示基因与染色体之间的关系,下列相关叙述错误的是()AH是遗传物质的主要载体BC的种类有五种CE在H上呈线性排列DE中的遗
13、传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则解析:选B。细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上,但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中,所以说染色体是遗传物质的主要载体;因为D是构成DNA的基本单位脱氧核苷酸,所以C(碱基)只有四种;基因是具有遗传效应的DNA片段,基因在染色体上呈线性排列;基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则,以确保遗传信息准确地传递给子代。核心知识小结要点回眸规范答题 DNA复制发生在细胞分裂的间期。 DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。 DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。 DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板;通过碱基
14、互补配对,保证了复制能够准确地进行。 基因是有遗传效应的DNA片段。 DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。 DNA分子具有多样性、特异性和稳定性。学生用书P51拓宽教材1(必修2 P54图313改编)下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图,下列分析错误的是()A酶和酶均作用于氢键B该过程的模板链是a、b链C该过程可发生在细胞有丝分裂间期DDNA复制的特点是半保留复制解析:选A。由题图可知,酶(解旋酶)使氢键断裂,而酶(DNA聚合酶)催化形成磷酸二酯键,A错误;DNA复制过程的模板是亲代DNA的两条链,即a、b链,B正确;DNA复制过程发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期,C正确;由题
15、图可知,新合成的两个DNA分子各保留亲代DNA分子一条链,新合成一条链,即DNA复制的特点是半保留复制,D正确。2(必修2 P58“科学技术社会”改编)(1)理论依据:DNA分子具有_和_。(2)检测方法:用合适的_将待检测的DNA_,利用_的方法分离这些片段,最后形成DNA指纹图,观察指纹图的吻合程度。(3)应用:下图中嫌疑人_是罪犯。答案:(1)多样性特异性(2)酶切成片段电泳(3)1精练好题3(2019太原高一检测)DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构()解析:选D。解旋酶的作用是打断碱基对之间的氢键,使DNA双螺旋解开,只有D项属于DNA上的碱基对。4下图为真核生物染色体上DNA分
16、子复制过程的示意图,下列有关叙述错误的是()A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析:选A。由题图可看出,此段DNA分子有三个复制起点,但多个复制起点并不一定是同时开始的;由图中的箭头方向可知,DNA分子是双向复制的;半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性,多起点复制可以大大提高复制效率;DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化。5(2019湖南益阳期末)将大肠杆菌在含有15N 标记的 NH4Cl 培养液中培养后,再转移到含有 14N 的普通培养液中培养,8小时
17、后提取 DNA 进行分析,得出含15N 的DNA 占总DNA 的比例为,则大肠杆菌的分裂周期是()A1.3 小时B1.6 小时C2.0 小时 D4.0 小时解析:选B。根据题意分析可知,用15N同位素标记细菌的DNA分子,再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖,8小时后提取 DNA 进行分析,得出含15N 的DNA 占总DNA 的比例为,即子代的32个DNA分子中,含15N的DNA分子为2个,说明DNA复制了2532,所以细胞的分裂周期为851.6小时。6(2019甘肃天水一中模拟)下列有关真核生物基因的说法,正确的是()基因是有遗传效应的DNA片段基因的基本单位是核糖核苷酸基因存在于细胞核、
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