生物人教版必修2導(dǎo)學(xué)案第3章第34節(jié)DNA的復(fù)制及基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

第3、4節(jié)DNA的復(fù)制及基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段問題導(dǎo)學(xué)一、DNA復(fù)制方式的假說及實(shí)驗(yàn)證據(jù)活動(dòng)與探究填表比較全保留復(fù)制與半保留復(fù)制親代DNA（15N/15N）在14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)全保留復(fù)制半保留復(fù)制子一代DNA類型________________________________試管中位置______________________子二代DNA類型________________________________________________________________試管中位置________________________________遷移與應(yīng)用用15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA分子，再將它們放入14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖四代，a、b、c為三種DNA分子：a只含15N，b同時(shí)含14N和15N，c只含14N，則下圖所示這三種DNA分子的比例正確的是（）。1．探究DNA復(fù)制方式的方法和原理（1）方法：同位素示蹤技術(shù)和密度梯度離心法，常標(biāo)記3H、15N、32P，通過離心在試管中處于不同位置。（2）原理：根據(jù)DNA分子比重不同，借助離心技術(shù)，通過離心后DNA在試管中位置確定復(fù)制方式。2．結(jié)果分析已知某一被15N標(biāo)記的DNA分子（親代），轉(zhuǎn)移到14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)（復(fù)制）若干代，其結(jié)果分析如下：世代DNA分子的特點(diǎn)DNA中脫氧核苷酸鏈的特點(diǎn)分子總數(shù)細(xì)胞中的DNA分子離心后在試管中的位置不同DNA分子與全部DNA分子之比鏈總數(shù)不同脫氧核苷酸鏈與全部鏈之比只含15N的分子含14N和15N的雜種分子只含14N的分子含15N的鏈含14N的鏈親代1全在下部10021012全在中部01041/21/2241/2中部1/2上部01/21/281/43/4381/4中部3/4上部01/43/4161/87/8n2n2/2n中部1－2/2n上部02/2n1－2/2n2n＋11/2n1－1/2nDNA復(fù)制為半保留復(fù)制，所以親代的2條15N鏈不會(huì)消失，最終分布在2個(gè)DNA分子中，即不管DNA復(fù)制多少代，含親代15N鏈的DNA只有2個(gè)，15N鏈?zhǔn)冀K2條。二、DNA分子復(fù)制的過程活動(dòng)與探究1．填空理解DNA分子復(fù)制的過程：（1）______：利用細(xì)胞提供的______，在________的作用下，兩條螺旋的雙鏈解開。（2）合成子鏈：以DNA分子的____條母鏈為模板，在______________等酶的作用下，利用細(xì)胞中______________________為原料，按__________________合成互補(bǔ)的子鏈。（3）形成子代DNA：每條新鏈（子鏈）與其對(duì)應(yīng)的模板鏈（母鏈）盤繞成________結(jié)構(gòu)。2．復(fù)制過程中解旋酶破壞的是什么化學(xué)鍵？DNA聚合酶的作用是什么？3．DNA復(fù)制需要的條件分別指的是什么？4．你能說出DNA復(fù)制的特點(diǎn)嗎？5．你能說出DNA精確復(fù)制的原因嗎？6．DNA在復(fù)制過程中會(huì)不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)？原因是什么？7．復(fù)制得到的子代DNA分子去向哪里？8．DNA復(fù)制有什么意義？遷移與應(yīng)用蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是（）。A．每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B．每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標(biāo)記D．每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記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．特殊情況下，在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下，可能造成堿基配對(duì)發(fā)生差錯(cuò)，引起基因突變。3．體外也可進(jìn)行，即PCR擴(kuò)增技術(shù)，除滿足上述條件外，還應(yīng)注意溫度、pH的控制及引物的加入。三、DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算活動(dòng)與探究1．填空（1）親代DNA復(fù)制n代后，DNA分子數(shù)為______，含親代母鏈的DNA分子數(shù)為____，不含親代母鏈的DNA分子數(shù)為________，含親代母鏈的DNA分子數(shù)占全部子代DNA分子數(shù)的比例為________。（2）親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制，所需某種游離的脫氧核苷酸數(shù)為：____________。（a表示親代DNA含有的某種堿基數(shù)）2．親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制，第n次復(fù)制所需某種游離的脫氧核苷酸數(shù)又是多少？遷移與應(yīng)用假設(shè)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體DNA由5000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是（）。A．該過程至少需要3×105個(gè)鳥嘌呤脫氧核苷酸B．噬菌體增殖需要細(xì)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)生改變有關(guān)DNA復(fù)制的計(jì)算DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個(gè)DNA分子復(fù)制n次，則有（3）消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸為m·（2n－1）個(gè)。②第n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。四、基因的概念（閱讀教材P55“資料分析”）及特性活動(dòng)與探究1．分析資料1和3，生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同嗎？說明了什么？2．分析資料2和4，說明基因具有什么作用。3．DNA分子多樣性的原因是什么？4．DNA分子特異性的原因是什么？遷移與應(yīng)用對(duì)染色體、DNA、基因三者關(guān)系的敘述中，錯(cuò)誤的是（）。A．每條染色體上含有一個(gè)或兩個(gè)DNA，DNA分子上含有多個(gè)基因B．都能復(fù)制、分離和傳遞，且三者行為一致C．三者都是生物細(xì)胞的遺傳物質(zhì)D．生物的傳種接代中，染色體的行為決定著DNA和基因的行為染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系關(guān)系內(nèi)容基因與脫氧核苷酸基因的基本組成單位是脫氧核苷酸，基因中脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息基因與DNA基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個(gè)DNA分子上有很多個(gè)基因基因與染色體基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的主要載體圖示答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1．半保留復(fù)制2．大腸桿菌同位素示蹤技術(shù)密度梯度離心半保留復(fù)制二、1．親代DNA2．有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂前的間期3．細(xì)胞核4．能量解旋把兩條螺旋的雙鏈解開母鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶堿基互補(bǔ)配對(duì)雙螺旋結(jié)構(gòu)5．模板、原料、能量、酶等7．連續(xù)性8．半保留邊解旋邊復(fù)制9．雙螺旋堿基互補(bǔ)配對(duì)三、1．多有遺傳效應(yīng)2．多線性四、1．4種堿基2．（1）堿基排列順序（2）特定的堿基排列順序3．物質(zhì)基礎(chǔ)預(yù)習(xí)交流：（1）答案：有絲分裂和減數(shù)分裂的間期發(fā)生染色體復(fù)制，即DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。（2）答案：進(jìn)行DNA復(fù)制的細(xì)胞只能是具有分裂能力的細(xì)胞，包括單細(xì)胞生物的細(xì)胞和多細(xì)胞生物的分生組織等。DNA復(fù)制的意義：通過DNA復(fù)制增加DNA的數(shù)量，隨細(xì)胞分裂分配到子代細(xì)胞中，保持親子代細(xì)胞間遺傳物質(zhì)的連續(xù)性。課堂·合作探究【問題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究：15N/15N、14N/14N15N/14N、15N/14N1/2重和1/2輕全中15N/15N、14N/14N、14N/14N、14N/14N15N/14N、15N/14N、14N/14N、14N/14N1/4重和3/4輕1/2中和1/2輕遷移與應(yīng)用：D解析：假設(shè)親代DNA分子為n個(gè)，則繁殖四代后，DNA分子總數(shù)為16n，其中，只含15N的DNA分子為0個(gè)，同時(shí)含14N和15N的分子為2n個(gè)，只含14N的分子有14n個(gè)，則它們呈現(xiàn)的比例為D圖所示。二、活動(dòng)與探究：1．答案：（1）解旋能量解旋酶（2）兩DNA聚合酶游離的4種脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（3）雙螺旋2．答案：氫鍵，將單個(gè)的脫氧核苷酸連接成長(zhǎng)鏈。3．答案：模板：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。4．答案：DNA復(fù)制為半保留復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過程。5．答案：DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行。6．答案：會(huì)。DNA在復(fù)制過程中若沒有嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及DNA自身結(jié)構(gòu)改變都會(huì)導(dǎo)致差錯(cuò)出現(xiàn)。7．答案：傳遞給子細(xì)胞（包括體細(xì)胞和配子細(xì)胞）。8．答案：使遺傳信息從親代傳給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性。遷移與應(yīng)用：B解析：由于DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，在有放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一個(gè)細(xì)胞周期后，細(xì)胞的每個(gè)DNA分子中有一條鏈含放射性。繼續(xù)在無放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng)至中期時(shí)，由于DNA的半保留復(fù)制，所以DNA分子一半含放射性，一半不含放射性，每條染色單體含一個(gè)DNA分子，所以一半的染色單體含放射性。三、活動(dòng)與探究：1．答案：（1）2n22n－22/2n（2）a×（2n－1）2．答案：a×2n－1。遷移與應(yīng)用：C解析：本題主要考查DNA分子的復(fù)制及同位素標(biāo)記法的應(yīng)用，在DNA分子中腺嘌呤占20%，則鳥嘌呤占30%，一個(gè)DNA分子中鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)目為10000×30%＝3000個(gè)，合成100個(gè)子代噬菌體則需要的游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)目為（100－1）×3×105；噬菌體增殖需要的模板由噬菌體提供，原料和酶由細(xì)菌提供；含32P的噬菌體有2個(gè)，只含31P的噬菌體有98個(gè)，所以比例為1∶49；基因突變后，控制的性狀不一定改變（比如密碼子的簡(jiǎn)并性）。四、活動(dòng)與探究：1．答案：不同；不同；說明DNA分子由許多基因構(gòu)成。2．答案：基因能控制生物體的性狀。3．答案：堿基數(shù)目不同、堿基排列順序千變?nèi)f化。4．答案：每個(gè)DNA分子具有特定的堿基排列順序。遷移與應(yīng)用：C解析：我們通常說DNA是遺傳物質(zhì)，確切說基因才是遺傳物質(zhì)。當(dāng)堂檢測(cè)1．下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是（）。A．DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脫氧核苷酸B．在全部解旋之后才開始?jí)A基配對(duì)C．解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈D．復(fù)制后，每個(gè)新DNA分子中含有一條母鏈和一條子鏈答案：D2．下列關(guān)于DNA、基因、染色體的敘述錯(cuò)誤的是（）。A．基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段B．DNA是遺傳信息的主要載體C．基因在染色體上呈線性排列D．DNA的相對(duì)穩(wěn)定性決定了染色體的相對(duì)穩(wěn)定性答案：D3．某DNA分子含有2m個(gè)堿基，其中腺嘌呤有a個(gè)。下列關(guān)于DNA復(fù)制所需游離胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述，正確的是①?gòu)?fù)制一次需要（m－a）個(gè)②在第二次復(fù)制時(shí)需要3（m－a）個(gè)③在第n次復(fù)制時(shí)需要2n－1（m－a）個(gè)④復(fù)制n次需要2n（m－a）個(gè)A．①②B．①③C．②④D．①②③答案：B4．將大腸桿菌置于含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間，然后把DNA被15N完全標(biāo)記的大腸桿菌作為親代，轉(zhuǎn)移到只含14N的普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，使其繁殖兩代形成4個(gè)新個(gè)體，則它們的DNA中含14N的鏈與15N的鏈的比是（）。A．3∶1B．2∶1C．1∶1答案：A解析：本題考查“大腸桿菌只有一個(gè)DNA分子”以及對(duì)“DNA分子具有雙鏈結(jié)構(gòu)”和“DNA半保留復(fù)制”的理解。15N標(biāo)記的DNA有兩條含15N的鏈，當(dāng)利用含14N的培養(yǎng)基來培養(yǎng)時(shí)，根據(jù)半保留復(fù)制的特點(diǎn)，新形成的2個(gè)DNA分子上應(yīng)各有一條含15N的鏈和一條含14N的鏈。沒有了15N的來源，不論以后復(fù)制多少次，含15N的鏈永遠(yuǎn)只有2條，而增加的新鏈都是含14N的鏈。而題中形成了4個(gè)新個(gè)體，含有4個(gè)DNA分子共8條單鏈，只有2條含15N，其余6條均含14N,14N鏈∶15N鏈＝6∶2＝3∶1。5．下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）。A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始