DNA分子的復制導學案

高一生物必修二遺傳與進化導學案（編號：GZSWRJBXE012）班級，小組名：，姓名課題DNA的復制主編制人王正慶編制時間使用時間導語細胞在增殖的同時遺傳物質(zhì)也從親代傳遞到了子代，生物體的主要遺傳物質(zhì)—DNA是如何保持前后代的一致？學習任務學習任務一、對DNA分子復制的推測沃森、克里克提出遺傳物質(zhì)自我復制的假說：復制方式為_半保留復制_二、DNA半保留復制的實驗證據(jù)（選學）1.要分析DNA是全保留還是半保留的，就要區(qū)分親代與子代的DNA。1958年，科學家以____為實驗材料，運用____，設計了實驗。2.實驗過程同位素：__、___，標記NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌培養(yǎng)基類型結(jié)果在試管中位置親代子一代子二代方法：分析：①離心處理后，為什么子一代DNA只有雜合鏈帶？②子二代DNA出現(xiàn)了輕鏈帶和雜合鏈帶，說明了什么？結(jié)論：上述實驗證明，在新合成的每個DNA分子中，都保留了____這種復制方式是：_____三、DNA分子復制的過程1.什么是DNA的復制（DNA復制的概念）？2.特點：時間：____________________________模板：___________________條件：原料：_________________能量：__________________酶：___________________場所：_____________過程：___________結(jié)果：___________________________________意義：________________________________________________________。五、小結(jié)（DNA復制的過程及意義）學法指導1.概述DNA分子的復制的條件、過程和特點2.探討DNA復制的生物學意義課堂訓練問題導學案P75---77頁基礎反思和能力測控習題，希望利用自主時間預習完課本完成相關(guān)習題找出存在的問題,各組匯總上交.知識建構(gòu)與反思DNA半保留復制的實驗證據(jù)（選學）DNA分子復制的過程自主評價小組評價教師評價考點探析DNA復制的研究方法、過程和條件1．研究DNA復制的常用方法同位素標記法和離心法，常標記3H、15N，通過離心在試管中形成不同位置的DNA條帶。2．DNA復制的過程(認真分析下面兩幅圖)及意義標準圖：簡化圖：【要點闡釋】DNA復制的場所真核細胞：細胞核(主要)、線粒體、葉綠體原核細胞：擬核、細胞質(zhì)(細胞質(zhì)基質(zhì))DNA復制的條件模板親代DNA的兩條鏈原料4種游離的脫氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等DNA復制的特點①半保留復制；②邊解旋邊復制DNA復制的意義①遺傳信息的傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定和延續(xù)②由于復制差錯而出現(xiàn)基因突變，從而為進化提供了原始的選擇材料(1)子代DNA分子中模板鏈與另一DNA分子中新合成的子鏈堿基序列完全相同。(2)影響細胞呼吸(ATP供給)的所有因素都可能影響DNA復制。(3)體外也可進行，即PCR擴增技術(shù)，除滿足上述條件外，還應注意溫度、pH的控制及引物的加入。3．DNA復制過程中的數(shù)量關(guān)系由于DNA分子的復制是一種半保留復制方式，一個DNA分子連續(xù)進行n次復制，可形成2n個子代DNA，其中只有2個DNA分子含有最初親代的母鏈。圖解如下：(1)一個DNA不論復制多少次，產(chǎn)生的子代DNA分子中含母鏈的DNA分子數(shù)總是2個，含母鏈也總是2條。(2)計算比值：n次復制后，形成的子代DNA分子中，含親代DNA母鏈的有兩個DNA分子，占子代DNA總數(shù)的eq\f(2,2n)＝eq\f(1,2n－1)；親代DNA分子母鏈兩條，占子代DNA中脫氧核苷酸鏈總數(shù)的eq\f(2,2n＋1)＝eq\f(1,2n)。(3)計算原料用量：復制所需的某脫氧核苷酸數(shù)＝a×(2n－1)，其中的a為所求的脫氧核苷酸在原來DNA(即作模板的親代DNA)分子中的數(shù)量，n為復制次數(shù)。本考點是高考重點考查的內(nèi)容之一。從高考試題來看，考查DNA的復制主要涉及DNA復制過程中的變化、特點，與細胞增殖、遺傳和變異等的關(guān)系，DNA的復制與其他生理過程(如轉(zhuǎn)錄、翻譯等)的區(qū)別等?！镜淅?】(2012·山東理綜，5)假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是()。A．該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸B．噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等C．含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49D．該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變【訓練1】(2012·湖北)下圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答。(1)寫出下列圖中序號代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱：①________，⑦________，⑧______________，⑨________________________________________________________________________。(2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應有________個游離的磷酸基。(3)從主鏈上看，兩條單鏈________________；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈____________。(4)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在含15N標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的________________(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次，該DNA分子也復制四次，則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為________。(5)若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為________個。DNA復制的研究方法、過程和條件eq\x(\a\vs4\al(高考地位：5年7考)\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(2012山東卷、福建卷，2011安徽卷，2010北京卷，2009廣東卷……))))1．研究DNA復制的常用方法同位素標記法和離心法，常標記3H、15N，通過離心在試管中形成不同位置的DNA條帶。2．DNA復制的過程(認真分析下面兩幅圖)及意義標準圖：簡化圖：【要點闡釋】DNA復制的場所真核細胞：細胞核(主要)、線粒體、葉綠體原核細胞：擬核、細胞質(zhì)(細胞質(zhì)基質(zhì))DNA復制的條件模板親代DNA的兩條鏈原料4種游離的脫氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等DNA復制的特點①半保留復制；②邊解旋邊復制DNA復制的意義①遺傳信息的傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定和延續(xù)②由于復制差錯而出現(xiàn)基因突變，從而為進化提供了原始的選擇材料(1)子代DNA分子中模板鏈與另一DNA分子中新合成的子鏈堿基序列完全相同。(2)影響細胞呼吸(ATP供給)的所有因素都可能影響DNA復制。(3)體外也可進行，即PCR擴增技術(shù)，除滿足上述條件外，還應注意溫度、pH的控制及引物的加入。3．DNA復制過程中的數(shù)量關(guān)系由于DNA分子的復制是一種半保留復制方式，一個DNA分子連續(xù)進行n次復制，可形成2n個子代DNA，其中只有2個DNA分子含有最初親代的母鏈。圖解如下：(1)一個DNA不論復制多少次，產(chǎn)生的子代DNA分子中含母鏈的DNA分子數(shù)總是2個，含母鏈也總是2條。(2)計算比值：n次復制后，形成的子代DNA分子中，含親代DNA母鏈的有兩個DNA分子，占子代DNA總數(shù)的eq\f(2,2n)＝eq\f(1,2n－1)；親代DNA分子母鏈兩條，占子代DNA中脫氧核苷酸鏈總數(shù)的eq\f(2,2n＋1)＝eq\f(1,2n)。(3)計算原料用量：復制所需的某脫氧核苷酸數(shù)＝a×(2n－1)，其中的a為所求的脫氧核苷酸在原來DNA(即作模板的親代DNA)分子中的數(shù)量，n為復制次數(shù)。本考點是高考重點考查的內(nèi)容之一。從高考試題來看，考查DNA的復制主要涉及DNA復制過程中的變化、特點，與細胞增殖、遺傳和變異等的關(guān)系，DNA的復制與其他生理過程(如轉(zhuǎn)錄、翻譯等)的區(qū)別等?！镜淅?】(2012·山東理綜，5)假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是()。A．該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸B．噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等C．含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49D．該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變破題關(guān)鍵解析本題主要考查了噬菌體侵染細菌過程的相關(guān)知識以及DNA分子的有關(guān)計算。首先計算得出一個噬菌體DNA中鳥嘌呤脫氧核苷酸占30%，其數(shù)量是5000×2×30%＝3000個，由一個噬菌體增殖為100個噬菌體，至少需要3000×(100－1)＝2.97×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸，A錯誤；噬菌體侵染細菌的過程中，需要細菌提供原料、能量、酶等條件，但模板是由噬菌體提供的，B錯誤；根據(jù)DNA半保留復制的特點可知釋放出的100個子代噬菌體中含有32P與只含31P的子代噬菌體分別是2個、98個，比例為1∶49，C正確；由于密碼子的簡并性等原因，DNA發(fā)生突變，其控制的性狀不一定發(fā)生改變，D錯誤。答案C【訓練2】(2012·湖北)下圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答。(1)寫出下列圖中序號代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱：①________，⑦________，⑧______________，⑨________________________________________________________________________。(2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應有________個游離的磷酸基。(3)從主鏈上看，兩條單鏈________________；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈____________。(4)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在含15N標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的________________(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次，該DNA分子也復制四次，則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為________。(5)若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為________個。解析根據(jù)堿基互補配對原則可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鳥嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基團，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脫氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，⑨是一條脫氧核苷酸鏈的片段。復制4次，產(chǎn)生16個DNA分子，由于DNA復制為半保留復制，含14N的DNA分子共2個，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例為1∶8。A＝T＝m，則G＝C＝eq\f(a,2)－m，復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為(24－1)×(eq\f(a,2)－m)＝15·(eq\f(a,2)－m)。答案(1)胞嘧啶脫氧核糖胸腺嘧啶脫氧核苷酸一條脫氧核苷酸鏈的片段(2)42(3)反向平行互補(4)①②③④⑥⑧⑨1∶8(5)15·(eq\f(a,2)－m)規(guī)避2個易錯點易錯點1計算時，亂套公式而出錯點撥DNA分子相關(guān)堿基互補配對演繹出來的各種計算公式是有前提條件的，其前提條件必須確認為“雙鏈DNA分子”才成立，否則不成立。判定如下：①雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，若出現(xiàn)A≠T或G≠C可肯定不是雙鏈DNA。②若出現(xiàn)“嘌呤≠嘧啶”則可肯定不是雙鏈DNA分子，可能為“RNA”、“單鏈DNA”或“DNA＋RNA”。易錯點2DNA復制結(jié)合有絲(減數(shù))分裂時對染色體(單體)的分配去向往往糾纏不清。參見糾錯演練2糾錯演練1．(2013·沈陽四校聯(lián)考)某噬菌體的DNA為單鏈DNA，四種堿基的比率是A－0.28、G－0.32、T－0.24、C－0.16。當它感染宿主細胞時，能形成雜合型雙鏈DNA分子，則雜合型雙鏈DNA分子中A、G、C、T的比率依次是()。A．0.24、0.16、0.32和0.28B．0.26、0.24、0.24和0.26C．0.28、0.32、0.24和0.16D．0.24、0.26、0.26和0.24解析雙鏈DNA分子中A＝T，G＝C，排除A、C選項；單鏈中的堿基A、T與互補鏈中的堿基T、A對應，因此可計算出雙鏈DNA分子中A＝T，占0.26，C＝G，占0.24。答案B2．(易錯題)(2010·山東理綜，7)蠶豆根尖細胞(2N＝12)在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是()。A．每條染色體的兩條單體都被標記B．每條染色體中都只有一條單體被標記C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標記D．每條染色體的兩條單體都不被標記繼續(xù)探究：根據(jù)題意，如果讓其在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至后期，則其染色體的放射性標記分布情況應該是怎樣的？其產(chǎn)生的子細胞中，含3H標記的染色體條數(shù)為多少？解析(1)DNA復制是半保留復制，蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3H－T)培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，每一個DNA分子都有一條脫氧核苷酸鏈含3H－T，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)至中期，每個DNA分子復制的兩個DNA分子存在于同一染色體的兩條姐妹染色單體上，其中一個DNA分子的一條鏈含3H－T，如下圖：答案B繼續(xù)探究答案：繼續(xù)分裂至后期時24條染色體應有12條帶有放射性，子細胞中含放射性的染色體則為0～12條。DNA復制方式的探究eq\x(\a\vs4\al(高考地位：5年2考)\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(2010北京卷，2008江蘇卷))))探究DNA復制是半保留復制還是全保留復制，可用同位素標記技術(shù)和離心處理技術(shù)，根據(jù)復制后DNA分子在試管中的位置即可確定復制方式。1．實驗材料：大腸桿菌。2．實驗方法：放射性同位素標記技術(shù)和離心技術(shù)。3．實驗假設：DNA以半保留的方式復制。4．實驗過程：(見圖)(1)大腸桿菌在含15N標記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖幾代，使DNA雙鏈充分標記15N。(2)將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N標記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。(3)在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA(間隔的時間為大腸桿菌繁殖一代所需時間)。(4)將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA位置。5．實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶。(見圖)(1)重帶(密度最大)：15N標記的親代雙鏈DNA(15N/15N)。(2)中帶(密度居中)：一條鏈為15N，另一條鏈為14N標記的子代雙鏈DNA(15N/14N)。(3)輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。6．實驗結(jié)果：與預期的相符。本考點全國新課標卷命題頻率低，但并不意味著本考點不重要，一旦命題往往是探究類綜合性大題，或者借用同位素標記方法與有絲分裂、減數(shù)分裂結(jié)合而命題?！镜淅靠茖W家在研究DNA分子復制方式時進行了如圖所示的實驗研究(已知培養(yǎng)用的細菌大約每20min分裂一次)：實驗一：eq\x(細菌)eq\o(――→,\s\up7(14N培養(yǎng)基),\s\do5(培養(yǎng)))eq\x(\a\al(破碎細菌細,胞提取DNA))離心,eq\x(結(jié)果A)實驗二：eq\x(細菌)eq\o(――→,\s\up7(15N培養(yǎng)基),\s\do5(培養(yǎng)))eq\x(\a\al(破碎細菌細,胞提取DNA))離心,eq\x(結(jié)果B)實驗三：(1)實驗一和實驗二的作用是________。(2)從實驗三的結(jié)果C、D可以看出DNA分子復制______(是/不是)半保留復制。(3)如果實驗三的結(jié)果都為F，則可判斷DNA分子的復制方式________(是/不是)半保留復制。(4)如果DNA分子的復制方式是半保留復制，某次實驗的結(jié)果中，結(jié)果C比以往實驗結(jié)果所呈現(xiàn)的帶略寬，那么可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為__________。(5)如果DNA分子的復制方式是半保留復制，與結(jié)果D相比，結(jié)果E密度帶的數(shù)量和位置______________