《2021_2021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.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021_2021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.doc（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第3节DNA的复制 第4节基因是有遗传效应的DNA片段课时素养目标1.基于对DNA复制的条件和过程的分析,认同生命的延续与发展观。(生命观念)2.通过对DNA复制及细胞分裂过程的分析,归纳DNA复制过程中相关数量的计算,提高逻辑分析和计算能力。(科学思维)3.运用假说演绎法,并结合同位素标记法,探究DNA的半保留复制。(科学探究)4.通过构建基因、染色体、DNA之间的关系模型,认同DNA的遗传物质观,并解释生活中的生物学现象及本质。(生命观念)必备知识自主学习答案解析P164一、对DNA分子复制的推测1.提出者:。2.假说内容:二、DNA半保留复制的实验证据1.实验材料:。2.实验方法:运用和
2、离心技术。3.实验过程:标记用标记大肠杆菌的DNA培养把大肠杆菌转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中分离取大肠杆菌,分离,进行密度梯度离心4.实验结论:DNA复制的方式为。三、DNA分子复制的过程1.时间:、。2.场所:主要是。3.实验过程:4.特点:、半保留复制。5.准确复制的原因:(1)精确模板:DNA分子独特的。(2)遵循规律:。6.意义:将遗传信息从亲代传给子代,保持了。教材二次开发将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的主要酶是DNA聚合酶。DNA聚合酶能起催化作用的原理是什么?四、基因是有遗传效应的DNA片段1.基因与DNA关系的实例:2.关于基因是具有遗传效应的DNA片段的说法,判
3、断正误(正确的打“”,错误的打“”):(1)DNA的一个片段就是基因。()(2)遗传信息是指DNA分子中的碱基排列顺序。()(3)一条染色体上只有一个DNA分子,每个DNA分子上有多个基因。()(4)基因中所含的碱基总数等于DNA分子中的碱基总数。()(5)人体细胞内的所有基因都在染色体上。()(6)基因具有多样性的原因是构成基因的碱基种类、数目和排列顺序不同。()关键能力合作学习答案解析P164知识点一DNA半保留复制的实验证据分析1.实验原理:含15N的双链DNA密度大,含14N的双链DNA密度小,一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。2.实验假设:DNA以半保留的方式复制。
4、3.实验预期:离心后应出现3种DNA条带。(1)重带(密度最大):两条链都为15N标记的亲代双链DNA,最靠近试管底部。(2)中带(密度居中):一条链为14N标记,另一条链为15N标记的子代双链DNA,位置居中。(3)轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA,离试管底部最远。4.实验过程和结果:特别提醒:立即取出,全部重带;繁殖一代后取出,全部中带;繁殖两代后取出,1/2轻带、1/2中带。5.实验结论:DNA的复制是以半保留的方式进行的。1.拓展探究:可以用P、C等元素标记进行该实验吗?(科学思维)2.情境探究:若DNA复制的方式为全保留复制,繁殖两代后的实验结果是怎样的?(科学
5、思维)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标记法和密度梯度离心技术B.a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C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是N-DNAD.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制【审答误区】本题常见错因解答本题错误的主要原因是审题不细,解答本题要抓住“题眼”“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DN
6、A离心后在离心管中的分布位置”。1958年,科学家以大肠杆菌(每30分钟分裂一次)为实验材料进行实验,证实了DNA是以半保留方式复制的。 如图各试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是()(1)在含15N的培养基中培养若干代,使DNA双链均被标记(试管)。(2)转移至14N的培养基中培养。(3)取出每代DNA样本,并离心、分层。A.该实验运用了同位素标记法,出现的结果至少需要90分钟B.是转入14N培养基中复制一代的结果,是复制二代的结果C.对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用的是试管D.给试管中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管所示知识点二DNA分子复制过程的分析 1.对
7、细胞核DNA复制的理解:特别提醒: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。解旋酶能破坏碱基间的氢键;DNA聚合酶能连接游离的脱氧核苷酸;DNA连接酶能连接DNA片段。2.复制的结果:DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子,且与亲代DNA分子相同,每个子代DNA分子中一条为母链,另一条为新合成的子链。3.子代DNA分子的组成:亲代链与以亲代链为模板合成的子代链。拓展探究:(1)所有的真核细胞都存在核DNA复制吗?(科学思维)(2)DNA分子一般是多点解旋,多点复制,这有什么意义?(科学思维)(2020衡水高一检测)如图为真核细胞DNA复制过程模式
8、图,下列分析错误的是()A.酶为解旋酶,酶为DNA聚合酶B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C.在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开D.将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后,含15N的DNA占100%【审答误区】本题常见错因误认为细胞分裂导致核DNA减半,复制的子代DNA一定也分离。事实上,复制的核DNA位于姐妹染色单体上,当姐妹染色单体分离后,形成的子代DNA才分离,若着丝点不分离,形成的子代DNA不会分离。 在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养基中,3H-dT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。
9、几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测是()A.复制起始区在高放射性区域B.DNA复制为半保留复制C.DNA复制从起始点向两个方向延伸D.DNA复制的方向为ac知识点三 与DNA复制相关的计算若将一个被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:1.子代DNA分子数:2n个。(1)无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。(2)含14N的有2n个,只含14N的有(2n-2)个。2.子代DNA分子的总链数:2n2=2n+1条。(1)无论复制
10、多少次,含15N的链始终是2条。(2)含14N的链数是(2n+1-2)条。3.消耗的脱氧核苷酸数:(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n-1)个。(2)若进行第n次复制,则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n-1个。拓展探究:如果将一个DNA分子的两条链用15N标记,转移到含14N的培养基中培养,复制2次后,含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA链、含14N的DNA链各是多少?(科学思维)(2020大连高一检测)蚕豆(2n=12)根尖细胞在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中
11、继续分裂至中期,其染色体的放射性标记分布情况是()A.每条染色体的两条姐妹染色单体都被标记B.每条染色体中都只有一条姐妹染色单体被标记C.只有半数的染色体中一条姐妹染色单体被标记D.每条染色体的两条姐妹染色单体都不被标记【审答误区】本题常见错因:不明确正常条件下的蚕豆根尖细胞生长在不含3H的环境中,导致解答本题时无从分析,以致错选其他答案。【方法规律】画图法解决染色体和DNA复制问题操作如下: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。 小鼠
12、的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中进行一次减数分裂,其染色体的放射性标记分布情况是()A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记B.次级精母细胞中每条染色体都被标记C.只有半数精细胞中有被标记的染色体D.产生的四个精细胞中的全部染色体,被标记数与未被标记数相等核心素养情境探究答案解析P1641.【科技情境】我国科学家现已合成了酿酒酵母中的4条染色体,开启了人类“设计生命、再造生命和重塑生命”的新纪元。探究:(1)请推测,4条人工染色体合成过程中,需要DNA聚合酶参与吗?为什么?(科学思维)(2)酿酒酵母细胞无氧呼
13、吸能产生酒精,根本原因是什么?(生命观念)2.【科学史情境】图中ABC表示哺乳动物的DNA分子复制片段。(图中黑点表示复制起点,双向箭头表示复制方向,单向箭头表示时间顺序)。探究:(1)图B所示复制特点的意义是什么?(生命观念)(2)图B所示三个复制起点是同时开始的,判断的依据是什么?(科学思维)课堂检测素养达标答案解析P1641.基于对染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的理解,下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的叙述,错误的是。基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基一个基因含有许多个脱氧核苷酸,
14、基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的DNA分子能准确地复制与DNA分子的结构有密切关系DNA分子复制过程中有氢键的断裂和重新形成神经细胞和衰老的细胞都会出现DNA分子的复制含有2n个碱基对的DNA分子,其碱基对的排列方式最多有n4种2.DNA分子复制过程中,不会发生()A.半保留复制B.双螺旋全部打开C.ATP水解D.以脱氧核苷酸为原料3.(2020潍坊高一检测)下列关于基因的理解,正确的是()A.真核细胞基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息B.DNA分子中的每一个片段都是基因C.基因只存在于染色体上,所以染色体是基因的载体D.真核细胞的基因只存在于细胞核中,而核酸并非仅存在于细胞核中
15、4.(2020葫芦岛高一检测)DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用,从案发现场提取DNA样品,可为案件侦破提供证据,其中的生物学原理是()A.不同人体内的DNA所含的碱基种类不同B.不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同C.不同人体内的DNA的空间结构不同D.不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同5.将在含15NH4Cl 的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl 的培养液中培养,让细胞连续进行有丝分裂,并进行密度梯度离心。下列叙述错误的是()A.亲代细胞经离心后,DNA 位于试管的下层B.细胞经一次分裂和离心后,DNA 位于试管的中层C.细胞经两次分裂和离心后,DN
16、A 位于试管的上层D.该实验可以证明 DNA 的复制是半保留复制6.如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图,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D.DNA复制的特点是半保留复制7.如图表示真核细胞内某物质的合成过程,请回答以下问题:(1)图示表示过程,主要在进行,需要的原料是。(2)DNA分子解旋时,需要和,破坏碱基对之间的氢键。(3)一个细胞周期中,所示过程在每个起点起始次。第3节DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段一、1.沃森和克里克2.碱基单链脱氧核苷酸碱基互补配对半保留复制二、1.大肠杆菌2.同位素标记法3.
17、15NDNA4.半保留复制三、1.有丝分裂的间期减数第一次分裂前的间期2.细胞核3.能量解旋酶解开母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对双螺旋结构4.边解旋边复制5.(1)双螺旋结构(2)碱基互补配对6.遗传信息的连续性【问答】提示:降低化学反应的活化能。四、1.许多部分DNA独立性性状遗传效应有遗传效应的DNA2.(1)提示:基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)提示:生物的遗传信息储存在DNA分子的碱基排列顺序中。(3)提示:一条染色体上可以有一个DNA分子,也可以有两个DNA分子。(4)提示:基因中所含的碱基总数要远远少于DNA分子中的碱基总数。(5)提示:染色体是基因的主要载体,基因也
18、可以存在于线粒体、叶绿体的DNA上。(6)提示:基因具有多样性的原因是构成基因的碱基数目和排列顺序不同,基因中的碱基种类相同,均含有A、T、G、C四种碱基。知识点一【思考探究】1.提示:可以。2.提示:1/4重带、3/4轻带。【典例示范】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位置”可知:本活动运用了同位素标记法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15NH4Cl的培养液中培养的,B错误;b管中的DNA密度介于a、c管之间,表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N-15
19、N-DNA,C正确;实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制,D正确。【类题精练】C 该实验运用了同位素标记法,是复制二代的结果,至少需要60分钟,A错误;是转入14N培养基中复制一代的结果,是复制二代的结果,B错误;DNA分子一条链含14N,一条链含15N,对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用,因此是试管,C正确;试管中DNA一半是15N14N,一半是14N14N,加入解旋酶一段时间后,所有DNA分子双链被打开形成单链,离心后不会出现如试管所示结果,D错误。知识点二【思考探究】(1)提示:不一定。如哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核而不能进行核DNA复制;不分裂的细胞不存在核DNA复制
20、。(2)提示:提高DNA分子复制的速率。【典例示范】C由题图可知酶作用于DNA的两条母链之间,使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开,为解旋酶,是DNA聚合酶,将游离的脱氧核苷酸结合在一起形成子链DNA,A正确;该图显示了新形成的甲、乙两条DNA分子中均含有一条亲代DNA母链,符合半保留复制的特点,同时图中显示了DNA边解旋边复制的特点,B正确;细胞分裂间期1个DNA分子复制形成的2个DNA分子由1个着丝点连接,有丝分裂后期以及减数第二次分裂后期时着丝点分裂,2个DNA分子也随之分开,减数第一次分裂后期着丝点不分裂,C错误;将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后,得到8个DNA,由于DNA的
21、半保留复制,子代中只有两个DNA一条链含15N,一条链不含标记,而其余6个DNA的两条链均含15N,所以含15N的DNA占100%,D正确。【类题精练】C根据放射性自显影结果可知,中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养基中进行复制的结果,A错误;两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT的培养基中进行复制的结果,可判断DNA复制从起始点(中间)向两个方向延伸,C正确、D错误;该实验不能证明DNA复制为半保留复制,B错误。知识点三【思考探究】提示:2个、4个、2条、6条。【典例示范】B蚕豆根尖细胞染色体上的DNA原来不含3H,含3H标记的胸腺嘧啶脱
22、氧核苷酸作为合成DNA的原料,由于DNA为半保留复制,完成一个细胞周期后,细胞每条染色体的每个DNA都含3H(一条链含3H,另一条链没有),然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期,每条染色体含有两条姐妹染色单体,1条姐妹染色单体的DNA一条链含3H,另一条链没有,即该姐妹染色单体含3H;另一条姐妹染色单体的DNA两条链都不含3H,即该姐妹染色单体不含3H。综上所述,B正确。【类题精练】D精原细胞经过减数第一次分裂前的间期形成初级精母细胞,在间期DNA复制1次,每条染色体中只有1条染色单体被标记,A错误;次级精母细胞减数第二次分裂后期着丝点分裂,姐妹染色单体分离后形成的子染色体只有一半被标
23、记,B错误;所有精细胞的全部染色体中,被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等,但不是说半数精细胞中有被标记的染色体,也可能是全部的精细胞中有被标记的染色体,C错误,D正确。1.(1)提示:需要。染色体的主要成分是DNA和蛋白质,在合成DNA的过程中,需要DNA聚合酶催化反应过程。(2)提示:酿酒酵母细胞中有控制酒精产生所需要酶的基因。2.(1)提示:缩短了DNA复制所需要的时间。(2)提示:图B三个“圆圈”大小一致。1.【解析】选。基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上含有许多个基因,正确;在DNA分子中,与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基,错误;脱氧核苷酸的特定的排列顺
24、序使基因具有特异性,正确;DNA分子结构中碱基按照互补配对原则进行配对,这对DNA分子的准确复制具有重要作用,正确;DNA分子复制时,在解旋酶的作用下,氢键断裂,双链解开,按照碱基互补配对原则合成子链,子链与母链的互补碱基之间重新形成氢键,正确;神经细胞是高度分化的细胞,一般不会出现DNA分子的复制,错误;含有2n个碱基对的DNA分子,其碱基对的排列方式最多有42n种,错误。2.BDNA分子复制方式为半保留复制;DNA复制过程是边解旋边复制,双螺旋不会全部打开;DNA分子复制过程需要消耗ATP,即发生ATP的水解;DNA分子复制以游离的脱氧核苷酸为原料。3.A真核细胞基因中脱氧核苷酸的排列顺序
25、代表遗传信息,A正确;基因是有遗传效应的DNA片段,所以不是所有的DNA片段都是基因,B错误;基因在染色体上呈线性排列,染色体是基因的主要载体,但有些基因(位于叶绿体和线粒体)没在染色体上,C错误;真核细胞的叶绿体和线粒体中也含有DNA分子,上面也有基因,D错误。4.D不同人体内的DNA所含的碱基相同,都是A、T、C、G,故A错误;不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸相同,故B错误;DNA的结构都是双螺旋结构,故C错误;DNA指纹根据人与人之间的遗传信息不同,遗传信息储藏在碱基对的排列顺序中,也就是所含脱氧核苷酸的排列顺序,故D正确。5.C在含15NH4Cl的培养液中培养若干代,则细胞中的DN
26、A的两条链均含15N标记,经离心后,DNA位于试管的下层,A正确;细胞经过一次分裂,DNA只复制了一次,因为DNA的半保留复制,离心后DNA位于试管的中层,B正确;细胞经过两次分裂,DNA复制了两次,因为DNA的半保留复制,一半DNA只有14N标记,一半DNA一条链为14N标记,另一条链为15N标记,离心后,一半DNA位于试管的中层,另一半DNA位于试管的上层,C错误;该实验可以证明DNA的复制是半保留复制,D正确。6.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。7.【解析】(1)(2)DNA分子复制时,首先在解旋酶的作用下,由ATP提供能量使碱基对之间的氢键断裂。需要脱氧核苷酸作为原料,还需要DNA聚合酶参与,形成新的DNA分子。(3)在一个细胞周期中,DNA分子只在分裂间期复制一次。答案:(1)DNA复制细胞核脱氧核苷酸(2)解旋酶能量(3)一- 15 -