2019高中生物 第4章第2节 DNA的结构和DNA的复制 第2课时 DNA分子的复制学案 苏教版必修2.doc
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1、1第第 2 2 课时课时 DNADNA 分子的复制分子的复制学习目标知识概览(教师用书独具)1阐明 DNA 分子的复制过程、特点。(重点)2通过探究 DNA 复制活动,培养抽象思维能力。(难点)3探讨 DNA 复制的生物学意义。自 主 预 习探 新 知一、DNA 分子的复制过程及特点1DNA 分子复制的含义以亲代 DNA 分子为模板合成子代 DNA 分子的过程。2DNA 分子复制的过程(1)时期:细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。(2)场所:主要是细胞核。(3)条件:模板:DNA 分子的两条链。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(5)特
2、点边解旋边复制;半保留复制。(6)准确复制的原因和意义原因aDNA 分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;2b通过碱基互补配对原则,保证了复制能够精确地进行。意义:使遗传信息从亲代传给子代,从而确保了遗传信息传递的连续性。二、DNA 分子复制方式的证明及相关计算1DNA 分子复制方式的证明方法同位素示踪法。2DNA 复制方式证明原理含15N 的双链 DNA 分子密度大,含14N 的双链 DNA 分子密度小,一条链含14N、一条链含15N 的双链 DNA 分子密度居中。3证明过程(1)用放射性同位素15N 标记大肠杆菌的 DNA。(2)将被标记的大肠杆菌转入以含14N 物质为唯一氮源的培养
3、液中培养。(3)分别取完成一次细胞分裂和两次细胞分裂的大肠杆菌,并将其中的 DNA 分子分离出来,进行密度梯度超速离心和分析。4实验结果预测:如果 DNA 分子的两条链中都含有15N,那么这样的 DNA 分子质量大,离心时应该在试管的底部;两条链中都含有14N,那么这样的 DNA 分子质量小,离心时应该在试管的上部;两条链中一条含有15N,一条含有14N,那么这样的 DNA 分子质量居中,离心时应该在试管的中部。5实验结果(1)提取亲代 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 轻带、 中带。1 21 26结论:DNA 复制时总
4、是保留一条母链,新合成一条子链,这样的复制方式叫做 DNA半保留复制。基础自测1判断对错(1)DNA 分子的复制只能发生在细胞核中。( )(2)DNA 分子复制时,两条脱氧核苷酸链均作为模板。( )(3)DNA 分子完全解旋为两条单链,才开始进行 DNA 分子的复制。( )(4)脱氧核苷酸必须在 DNA 酶的作用下才能连接形成子链。( )(5)通过 DNA 分子的复制,保持了遗传信息传递的连续性。( )提示:(1) DNA 分子的复制主要发生在细胞核中,也可发生在线粒体、叶绿体中。(2)3(3) DNA 分子复制是边解旋边复制。(4) 脱氧核苷酸必须在 DNA 聚合酶的作用下才能形成子链。(5
5、)2DNA 分子复制不需经过的过程是( )【导学号:01632135】A解旋 B碱基配对C螺旋 D着丝点分开D D DNA 分子复制过程:解旋按碱基互补配对原则合成子链母链与子链盘绕成双螺旋结构。而着丝点分开是在 DNA 分子复制完成后的有丝分裂后期或减数第二次分裂后期完成的。3具有 100 个碱基对的 1 个 DNA 分子区段,内含 40 个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数( )A60 个 B80 个C20 个 D180 个D D 一个 DNA 分子含有的胞嘧啶脱氧核苷酸数为 1004060,连续复制两次,DNA 分子由 1 个变为 4 个,相当于增加了 3 个 DN
6、A 分子,所以该过程需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数 603180。合 作 探 究攻 重 难DNA 分子的复制过程及特点背景材料如图是 DNA 分子的复制过程。思考交流1图中 A、B、C 分别表示什么过程?提示:A:解旋;B:合成子链;C:形成子代 DNA。2碱基互补配对原则是怎样的?提示:A 与 T、T 与 A、C 与 G、G 与 C 配对。3子代 DNA 分子中是否含有亲代 DNA?提示:子代 DNA 分子是由亲代 DNA 的一条单链和新合成的子代 DNA 单链共同组成的。4图中过程是否一定准确无误?4提示:不一定,亲子代 DNA 可能出现差异。归纳总结1不同生物的 DNA 分子复制的场所2DN
7、A 分子复制所需的酶: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)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。(2) DNA 聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。(3)DNA 连接酶的作用是连接 DNA 片段。3DNA 分子复制后两 DNA 分子的位置核 DNA 复制后位于两姐妹染色单体上。4子 DNA 分开的时间及去向细胞分裂过程中,细胞核中两个子 DNA 随着丝点分裂姐妹染色单体分开而分开,即两个子 DNA 分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期被平均分配到两个子细胞中。5DNA 分子复制对 DNA 作为遗传物质的意义(1)边解旋、边复制,多个起点同时进行,节省
8、时间、效率高。(2)新 DNA 分子双链为“一母一子” ,因此复制更为精确,使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代,从而使生物的前后代保持了一定的连续性。巧学好记:巧记 DNA 分子复制的“一、二、三、四”典例通关下图表示 DNA 分子复制的过程,结合图示,下列有关叙述不正确的是( )5ADNA 分子复制过程中首先需要解旋酶破坏 DNA 双链之间的氢键,使两条链解开BDNA 分子的复制具有双向复制的特点,生成的两条子链的方向相反C从图示可知,DNA 分子具有多起点复制的特点,缩短了复制所需的时间DDNA 分子的复制需要 DNA 聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成 DNA 片段技巧点拨 联
9、系 DNA 复制过程结合图示一一分析,得出答案。C C DNA 分子复制过程中的解旋酶破坏 DNA 双链之间的氢键,使两条链解开;DNA 分子的两条链是反向平行的,两条链复制时箭头方向是相反的;图示中复制的起点只有 1 个,不能体现 DNA 分子具有多起点复制的特点;DNA 聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。(1)由图可以看出,DNA 复制时子链的合成方向是由 53,还是由35?提示:53。(2)DNA 聚合酶、解旋酶的作用各不相同,这体现了酶的什么特性?提示:专一性。活学活用1下列关于 DNA 分子复制的叙述,正确的是( )A在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期,发生 DNA 复制
10、BDNA 通过一次复制后产生 4 个 DNA 分子CDNA 分子双螺旋结构全部解旋后,才开始复制D单个脱氧核苷酸在解旋酶的作用下连接合成新的子链A A DNA 通过一次复制后产生 2 个 DNA 分子;DNA 分子复制时,边解旋边复制;单个脱氧核苷酸在 DNA 聚合酶的作用下连接合成新的子链。2如图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意图,有关叙述错误的是( )【导学号:01632136】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A A 图中 DNA 分子的复制
11、是从多个起点开始的,但并不是同时开始的。图中 DNA 分子的复制是边解旋(需解旋酶)边双向复制的。6题后反思:真核生物的 DNA 复制是多起点双向进行的,复制时两条子链方向相反。DNA分子精确复制的原因有:一是独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,二是严格遵循碱基互补配对原则。DNA 复制方式的证明及相关计算背景材料关于 DNA 分子复制的早期推测关于 DNA 分子是如何复制的,在早期的研宄中,科学家们提出了三个模型,它们是全保留复制模型(conservative model)、弥散复制模型(dispersive model)和半保留复制模型(semiconservative model)
12、。全保留复制模型:在全保留复制模型中,母链 DNA 分开,分别复制形成两条子链DNA,此后两条母链 DNA 彼此结合,恢复原状,新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链 DNA 分子(如图)。弥散复制模型:在弥散(分散)复制模型中,亲代双链被切成双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”(如图)。思考交流1据图分析,如果 DNA 的复制是全保留复制,则 1 个被15N 标记的 DNA 在含14N 的培养液中复制n次,子代 DNA 分子中含15N 和14N 的比值是多少?提示:1(2n1)。2据图分析,如果 DNA 的复制是弥散复制,则 1
13、 个被15N 标记的 DNA 在含14N 的培养液中复制n次,子代 DNA 分子中含15N 和14N 的比值是多少?提示:11。3据图分析,如果 DNA 的复制是全保留复制,则 1 个被15N 标记的 DNA 在含14N 的培养液中复制n次,第一代和第二代 DNA 离心后的密度带分别有几条?其比值如何?提示:第一代 DNA 离心后的密度带有重带和轻带,其n比值是 11;第二代 DNA 离心7后的密度带有重带和轻带,其比值是 13。归纳总结1DNA 半保留复制的实验分析(1)实验预期:离心后出现 3 条 DNA 带。重链带(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(1
14、5N/15N)。杂合链带(密度居中,位置也居中,也称中带):一条链为15N 标记、另一条链为14N标记的子代双链 DNA(15N/14N)。轻链带(密度最小,离试管底部最远):两条链都为14N 标记的子代双链 DNA(14N/14N)。(2)实验结果分析亲代的结果说明 DNA 分子还没有复制;子一代试管中为杂合链带说明 DNA 复制了一次。子二代试管中既有杂合链带又有轻链带,说明这时 DNA 分子复制了两次。(3)结论:DNA 复制时总是保留一条母链,新合成一条子链,这样的复制方式叫做半保留复制。2一个 DNA 分子无论复制多少代,DNA 原有的两条链不变,一直作为模板,分别进入两个子代 DN
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