《DNA的結構和DNA的復制》探究學案

1/9第二節(jié)DNA的結構和DNA的復制【高效導航】1.學習目標：（1）概述DNA分子結構的主要特點。（2）制作DNA雙螺旋結構模型。（3）概述DNA分子的復制過程和復制意義。（4）掌握有關DNA分子復制的相關計算。2.學習重點：（1）DNA分子結構的主要特點。（2）制作DNA分子雙螺旋結構模型。（3）堿基互補配對原則的應用，在雙鏈DNA分子中堿基數(shù)量A=T,G=C。3.學習難點：（2）兩條鏈之間堿基數(shù)量的復雜計算“看”——知識經(jīng)緯DNA的結構和DNA的復制導”—自主預習一、DNA的結構1、1953年，沃森和克里克共同提出了DNA的。DNA分子的基本單位是，每一分子脫氧核苷酸由一分子①、一分子②和一分子③組成。由于組成脫氧核苷酸的堿基只有4種：A—；T—；G—鳥嘌呤；C—胞嘧啶，因此，脫氧核苷酸也只有4種：、、鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸和胞嘧啶脫氧核糖核苷酸。很多個脫氧核苷酸聚合在一起形成2條脫氧核苷酸鏈，最終形成。2、DNA分子雙螺旋結構的主要特點是：①DNA分子是由組成的，按方式盤旋成雙螺旋結構。②DNA分子中的和交替連接，排列在，構成，堿基排列在。③DNA分子兩條鏈上的堿基通過連接成堿基對，并且堿基配對有一定的規(guī)律：A一定與配對；G一定與配對。堿基之間的這種一一對應的關系，叫做。二、DNA的復制1、DNA分子復制的時間是在和。2、復制場所：。3、復制過程：①解旋：利用細胞提供的，在的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開；②復制：以解開的每一段母鏈為，以周圍環(huán)境中游離的為原料，按照原則，在__________作用下，各自合成與母鏈互補的一條。③重新螺旋：每條子鏈與其對應的盤繞成________結構，而形成一個新的DNA分子。4、復制的特點：①；②。5、復制的基本條件：模版、原料、酶、能量。6、準確復制的原因：、。7、復制的結果：一個DNA分子經(jīng)過復制，形成兩個完全相同的DNA分子。8、復制的意義：DNA分子通過復制，使從親代傳給子代，從而保持了____________________?！皩W”—互動探究探究一回眸歷史——探究DNA的結構閱讀課本P59-P61邊做邊學相關內(nèi)容，并結合圖4－6和圖4－7，思考并小組討論下列問題：1.隨著商品防偽難度的增大和DNA有關知識的普及，近幾年來，許多商家嘗試著用DNA作防偽標記。其原理是什么？提示:DNA分子的特異性，即每個DNA分子都有其特定的堿基對排列順序。2.孩子既像父親，又像母親，知道是什么原因嗎？提示：父母的原始生殖細胞在進行減數(shù)分裂之前細胞內(nèi)的DNA都要經(jīng)過復制，然后經(jīng)過減數(shù)分裂形成精子和卵細胞，精子和卵細胞通過受精作用形成受精卵，受精卵通過有絲分裂產(chǎn)生子代。所以子代細胞中含有父母的DNA，所以表現(xiàn)的性狀和父母相似。3.請同學們在桌子上的實驗材料中找出脫氧核糖核苷酸模型，看看你能找到幾種類型，它們之間有什么區(qū)別？提示：4種類型，只在堿基上有區(qū)別，有A、G、C、T四種。4.哪位同學能說一下四種脫氧核糖核苷酸的名稱？請學生拿起模型回答。提示：脫氧核糖核苷酸共有4種堿基，模型中較長一些的代表的是腺嘌呤和鳥嘌呤兩種堿基，這是因為它們具有雙環(huán)結構，較短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶兩種堿基，二者是單環(huán)結構。這4種類型的脫氧核糖核苷酸僅在堿基上有所差別，所以我們可以根據(jù)堿基為其命名。5.如果把脫氧核糖核苷酸和RNA的基本組成單位核糖核苷酸相比，二者有什么區(qū)別呢？提示：五碳糖不同（脫氧核糖和核糖）；堿基的差別：尿嘧啶與胸腺嘧啶的區(qū)別?；厥孜稚涂死锟说某晒o我們留下了哪些啟示呢？提示：創(chuàng)新思維是成功者必備的素質(zhì)，要敢于向權威挑戰(zhàn)；要善于吸收別人的成果,博采眾家之長；要有合作探究的意識；要選擇科學的研究方法。7.請同學們根據(jù)學案上的資料，分析模型和剛才的操作過程，分析總結一下DNA分子的結構特點。提示：①首先是DNA分子含有兩條脫氧核糖核苷酸鏈，兩條鏈按照反向平行方向并向右盤繞成雙螺旋。（螺旋直徑為2.0nm，螺距為3.4nm，每個螺距有10個堿基對，兩個相鄰堿基對平面的垂直距離為0.34nm）②結構的外側(cè)是由脫氧核糖和磷酸通過磷酸二酯鍵交互連接而成的長鏈，構成DNA分子的骨架；堿基位于雙螺旋結構內(nèi)側(cè)，遵循堿基互補配對原則形成堿基對，即A與T配對，G與C配對，A與T間二個氫鍵相連，G與C間三個氫鍵相連。8.DNA分子的特異性體現(xiàn)在哪些方面上？提示：DNA分子的特異性就體現(xiàn)在特定的堿基（對）排列順序中。DNA分子的特異性體現(xiàn)在三個方面：①多樣性：DNA分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。②特異性：特定的DNA分子具有特定的堿基排列順序。③遺傳信息：DNA分子中的堿基對排列順序就代表了遺傳信息?！窘?jīng)典回眸】下列能正確表示DNA片段示意圖的是（）【解析】本題考查的知識點有：①DNA分子的兩條長鏈是反向平行的，而不是B選項中同向的（依據(jù)兩條鏈中脫氧核糖分析）；②DNA中存在T，不存在U，可排除A選項；③A與T之間形兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵，G與C含量多的DNA分子相對更加穩(wěn)定，因此可排除C選項?！敬鸢浮緿【變式訓練】1.含有2000個堿基的DNA，每條鏈上的堿基排列方式有（）A.42000個 B.41000個C.24000個 D.21000個2.在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T的連接是通過（）A.肽鍵B.—磷酸—脫氧核糖—磷酸—C.氫鍵D.—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖— 探究二DNA的復制閱讀課本P63－P64的相關內(nèi)容，并結合圖圖4－8和圖4－9，思考并小組討論下列問題：1.DNA分子復制發(fā)生在什么時間?提示：發(fā)生在無絲分裂之前或有絲分裂間期；在配子形成時則主要發(fā)生在減數(shù)第一次分裂之前的間期。2.“新”DNA的形成過程怎么進行?提示：有以下三點：a.解旋提供準確模板:在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，于是部分雙螺旋解旋為兩條平行雙鏈，此過程叫解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。b.合成互補子鏈:以上述解開的兩條多脫氧核苷酸鏈為模板，在酶的作用下，以周圍環(huán)境中游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，合成兩條與母鏈互補的子鏈。c.子母鏈結合形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應的母鏈互相盤繞成螺旋結構，解旋完即復制完，形成新的DNA分于，這樣一個DNA分子就形成兩個完全相同的DNA分子。即邊解螺旋邊復制。3.DNA分子復制過程需要哪些條件?提示：DNA分子復制的條件有精確的模板、原料、能量和酶等基本條件。復制的方式是半保留復制，即新DNA分子中都保留了原來DNA分子的—條鏈。4.什么叫解旋？解旋的目的是什么？提示：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開，這個過程叫做解旋。解旋的目的就是為復制提供準確模板。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。5.什么叫“子鏈”？復制一次能形成幾條子鏈？提示：以上述解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，在有關酶的作用下，各自合成與母鏈互補的一條鏈稱為子鏈。一條母鏈復制一次能形成一條子鏈。6.DNA的復制是否就像洗照片似的，有一張底片就可以洗出許多照片來？提示：不是，與洗照片不同。因為DNA分子的復制結果并沒有形成一個完整的、新的DNA分子，而是形成了一半新、一半舊的兩個DNA分子。7.復制的DNA如何保證準確呢？提示：DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板堿基具有互補配對的能力，能夠使復制準確無誤。8.研究DNA復制常用的方法是什么？提示：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、32P，通過離心在試管中形成不同位置。9.DNA復制能否在體外進行？需要什么樣的條件？提示：能進行。①體外也可進行，即PCR擴增技術，除滿足一般條件外，還應注意溫度、pH的控制及引物的加入。②影響細胞呼吸（ATP供給）的所有因素都可能影響DNA復制。【經(jīng)典回眸】下列有關DNA分子復制的敘述，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.在復制過程中，解旋和復制是同時進行的C.解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈D.兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA分子【解析】在DNA分子復制過程中，解旋酶的作用是破壞堿基對之間的氫鍵，形成兩條脫氧核苷酸長鏈。邊解旋邊復制也是DNA復制的一個特點。以解開的每一條單鏈為模板，按照堿基互補配對原則，各合成一條子鏈，最后每條新合成的子鏈與對應的模板鏈螺旋，形成兩條一樣的DNA分子?！敬鸢浮緽【變式訓練】3.在進行基因工程時，已經(jīng)得到一個目的基因，要人工復制，使數(shù)量增多，需要的復制條件是（）①CTAGGGC或GATCCCG模板鏈②堿基A、U、C、G③堿基A、T、C、G④核糖⑤脫氧核糖⑥酶⑦ATP⑧磷酸⑨蛋白質(zhì)A.①③④⑦⑧⑨ B.①②④⑥⑦⑧C.①②⑤⑥⑦⑨ D.①③⑤⑥⑦⑧4.某DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，則該DNA分子復制3次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸為（）A.7（a－m）B.8（a－m）C.7（1/2a－m）D.8（2a－m）“思”—課堂小結同學們，通過這節(jié)課學習，你有哪些收獲和體會，存在哪些疑問，請把它填在下面的表格中，以便及時總結、彌補知識缺漏，不吃夾生飯，不做欠賬人。收獲內(nèi)容疑點內(nèi)容“練”—當堂檢測1.大豆根尖細胞所含的核酸中，含有堿基A、G、C、T的核苷酸種類共有（）A.8種B.7種C.5種D.4種2.人、噬菌體、SARS病毒的核酸中各有多少種核苷酸（）A.8、4、4B.7、4、4C.5、4、4D.8、5、53.對細胞中某些物質(zhì)的組成進行分析，可以作為鑒別真核生物的不同個體是否為同一物種的輔助手段，一般不采用的物質(zhì)是（）A.蛋白質(zhì)B.DNAC.RNAD.核苷酸4.以下四個雙鏈DNA分子中穩(wěn)定性最差是（）A.G-C-T-A-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G其中A占25%B.G-C-T-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-A其中T占30%C.G-C-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-T-A其中G占25%D.T-A-A-A-C-C-…G-C--T-T-A-C-G其中C占30%5.含有32P或31P的磷酸，兩者化學性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，但32P比31P質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動物的細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移至含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1、2次細胞分裂后分別得到G1、G2代細胞。再從G0、G1、G2代細胞中提取出DNA.經(jīng)密度梯度離心后得到結果如圖。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若①②③分別表示輕、中、重三種DNA分子的位置，請回答：（1）G0、G1、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0，G1，G2（2