2018版高中生物 第四章 遺傳的分子基礎 第二節(jié) DNA的結構和DNA的復制 第2課時教學案2

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時dna分子的復制學習導航1。閱讀教材p71,結合dna分子的結構特點，了解dna半保留復制的實驗證據。2.結合教材p72，歸納dna分子的復制過程、特點，探討dna復制的生物學意義.重難點擊1.dna分子的復制過程和特點。2.dna復制的有關計算。生物親子代之間是通過遺傳物質傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳物質如何“多出一份”來傳遞給子代?dna的復制就是以親代dna為模板合成子代dna的過程，即1dna2dna.新產生的dna分子是一個全新的dna分子嗎？是否像洗相片似的,有一張底片就可以洗出許多相片來？這一節(jié)我們就一起來學習dna復制的過程.一、dna分子半

2、保留復制的實驗證據1實驗材料和技術科學家以細菌（約每20分鐘分裂一次，產生子代）為實驗材料，運用同位素標記技術。2實驗的基本步驟（1）用含15n標記的nh4cl培養(yǎng)細菌。（2）將細菌轉移到含14n的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。（3)在不同時刻收集細菌并提取dna分子。(4）將提取的dna進行離心，記錄試管中dna的位置。3實驗結果預測：如果dna的兩條鏈中都含有15n,那么這樣的dna分子質量大，離心時應該在試管的底部；兩條鏈中都含有14n,那么這樣的dna分子質量小，離心時應該在試管的上部；兩條鏈中一條含有15n，一條含有14n，那么這樣的dna分子質量居中，離心時應該在試管的中部。4實驗結果(1）提

3、取親代dna離心全部重帶.（2）繁殖一代后取出，提取dna離心全部中帶.（3)繁殖兩代后取出，提取dna離心輕帶、中帶。5結論：dna復制時總是保留一條母鏈，新合成一條子鏈，這樣的復制方式叫做半保留復制。如果用15n標記dna分子的兩條鏈，讓其在含有14n的環(huán)境中復制.結合dna分子半保留復制的特點，完成下面表格:世代dna分子結構特點dna中脫氧核苷酸鏈的特點分子總數細胞中的dna分子在離心管中的位置不同dna分子占全部dna分子之比鏈的總數含14n、15n的鏈所占的比例只含15n含14n和15n只含14n含15n含14n01全部在下部10021012全部在中部01041/21/2241/2

4、中部,1/2上部01/21/281/43/4381/4中部，3/4上部01/43/4161/87/8根據上表，回答下列問題：1復制n次后，子代dna分子總數和含有15n的dna分子數分別是多少？答案2n個、2個。2復制n次后，子代dna分子含14n的dna分子數和只含14n的dna分子數分別是多少?答案2n個、2n2個。3復制n次后,子代dna分子中脫氧核苷酸鏈數、含15n的脫氧核苷酸鏈數、含14n的脫氧核苷酸鏈數分別是多少？答案2n1條、2條、2n12條.4設親代dna分子中含有腺嘌呤（a）脫氧核苷酸m個,則：(1)經過n次復制，共需消耗游離的腺嘌呤(a)脫氧核苷酸多少個?m（2n1)個。(

5、2)在第n次復制時，需消耗游離的腺嘌呤（a）脫氧核苷酸多少個？m2n1個。知識整合將含有15n標記的1個dna分子放在含有14n的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，復制n次：(1) 產生2n個dna分子,其中含15n的dna分子有2個，含14n的dna分子有2n個,只含14n的dna分子數是(2n2）個.(2) 2n個dna分子有2n1條脫氧核苷酸鏈，其中：含15n的脫氧核苷酸鏈數是2條、含14n的脫氧核苷酸鏈數是（2n12）條.(3）若親代dna分子中含有某種脫氧核苷酸m個，則:經過n次復制,共需要消耗該脫氧核苷酸：m(2n1)個.在第n次復制時，需要消耗該脫氧核苷酸：m2n1個。1在氮源為14n和15n的培養(yǎng)

6、基上生長的大腸桿菌,其dna分子分別為14ndna（相對分子質量為a）和15ndna(相對分子質量為b)。將親代大腸桿菌轉移到含14n的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（和），用某種離心方法分離得到的結果如下圖所示。下列對此實驗的敘述不正確的是()a代細菌dna分子中一條鏈是14n，另一條鏈是15nb代細菌含15n的dna分子占全部dna分子的c預計代細菌dna分子的平均相對分子質量為d上述實驗結果證明dna分子的復制方式為半保留復制答案b解析15ndna在14n的培養(yǎng)基上進行第一次復制后，產生的兩個子代dna分子均含有一條15n的dna鏈和一條14n的dna鏈。這樣的dna用離心法分離后，應該全部處

7、在試管的中部。代的兩個dna分子再分別進行復制,它們所產生的兩個子代dna分別為全14ndna分子和14n、15ndna分子。此時,將該dna作離心處理,產生的dna沉淀應該分別位于試管的上部和中部。含15n的dna分子占全部dna分子的。代細菌dna分子共有8個,各條單鏈的相對分子質量之和為(7ab)，平均相對分子質量為。2某一個dna分子中,a為200個,復制數次后，消耗周圍環(huán)境中含a的脫氧核苷酸3 000個，該dna分子已經復制了幾次()a3次 b4次 c5次 d6次答案b解析利用dna復制規(guī)律得知，經過n次復制利用腺嘌呤脫氧核苷酸數目3 000（2n1)200,得n4。3用經3h標記的

8、n個噬菌體侵染大腸桿菌，在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后,統(tǒng)計得知培養(yǎng)基中共有后代噬菌體m個，其中含有標記元素的噬菌體占的比例為()a。 b。 c。 d。答案b解析每個噬菌體共有2條被標記的dna鏈，n個噬菌體dna經復制后被標記的dna鏈進入2n個子代噬菌體內，所以被標記的噬菌體所占比例為。二、dna分子復制的過程1dna復制的概念：以親代dna為模板合成子代dna的過程。2時間:細胞有絲分裂的間期和減數第一次分裂間期。3過程4結果:形成兩個完全相同的dna分子.5特點(1）邊解旋邊復制。(2)半保留復制。6意義：將遺傳信息從親代傳給子代，確保了遺傳信息傳遞的連續(xù)性。下圖是真核生物dna復制的示

9、意圖，據圖分析：1圖中有幾個dna的復制起點？它們開始的時間相同嗎？答案有3個復制起點,各個起點開始的時間不同(最右邊最早）。2每個復制起點的延伸方向是單向的還是雙向的？答案是雙向的。3在dna復制的過程中，兩條子鏈延伸的方向是否相同？答案不同,原因是dna分子中的兩條鏈是反向平行的，因此子鏈的延伸方向也是相反的。4dna分子的復制是非常精確的,其原因有哪些？答案dna分子獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。知識整合真核生物的dna復制是多起點雙向進行的,復制時兩條子鏈的延伸方向相反；dna分子精確復制的原因有：一是獨特的雙螺旋結構，為復制提供

10、了精確的模板，二是嚴格按照堿基互補配對進行。4下列關于dna復制的敘述，正確的是（）a在細胞有絲分裂間期，發(fā)生dna復制bdna通過一次復制后產生四個子代dna分子c真核生物dna復制的場所只有細胞核d單個脫氧核苷酸在dna酶的作用下連接合成新的子鏈答案a解析dna復制發(fā)生在細胞有絲分裂間期和減數第一次分裂間期，是以親代dna的兩條鏈為模板，合成兩個子代dna的過程。dna復制過程需要解旋酶和dna聚合酶,不需要dna（水解）酶。真核生物dna復制的主要場所是細胞核,線粒體、葉綠體內也可進行。5下圖表示dna復制的過程，結合圖示，下列有關敘述不正確的是（）adna復制過程中首先需要解旋酶破壞d

11、na雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開bdna分子的復制具有雙向復制的特點，生成的兩條子鏈的方向相反c從圖示可知，dna分子具有多起點復制的特點，縮短了復制所需的時間ddna分子的復制需要dna聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成dna片段答案c解析dna分子復制過程中的解旋酶破壞dna雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開；dna分子的兩條鏈是反向平行的，兩條鏈復制時箭頭方向是相反的；圖示中復制的起點只有1個,不能體現(xiàn)dna分子具有多起點復制的特點；dna聚合酶的作用底物是單個游離的脫氧核苷酸。方法鏈接巧記dna分子復制的“一、二、三、四”1下列關于dna復制的敘述,正確的是（）a復制均在細胞核內進行b復制僅發(fā)生在

12、有絲分裂的間期c復制過程先解旋后復制d堿基互補配對保證了復制的準確性答案d解析只要細胞分裂，dna就復制,dna不只存于細胞核內;細胞分裂方式亦不只是有絲分裂；dna是邊解旋邊復制,不分先后。2dna分子復制時,解旋酶作用的部位應該是（）a腺嘌呤與鳥嘌呤之間的氫鍵b腺嘌呤與胸腺嘧啶之間的氫鍵c脫氧核糖與含氮堿基之間的化學鍵d脫氧核糖與磷酸之間的化學鍵答案b解析dna復制過程中用到解旋酶和dna聚合酶，其中解旋酶的作用是把兩條螺旋的雙鏈解開，破壞的是a與t、g與c之間的氫鍵。3細菌在15n培養(yǎng)基中繁殖數代后,使細菌dna的含氮堿基皆含有15n,然后再移入14n培養(yǎng)基中培養(yǎng),抽取其子代的dna經高

13、速離心分離，如圖為可能的結果，下列敘述錯誤的是（)a第一次分裂的子代dna應為b第二次分裂的子代dna應為c第三次分裂的子代dna應為d親代的dna應為答案a解析親代dna為15n15n，經第一次復制所形成的子代dna應均為15n14n，應如圖所示.4女性子宮瘤最長的dna分子可達36 mm，dna復制速度約為4 m/min，但復制過程僅需40 min左右即可完成，這可能是因為（)a邊解旋邊復制b只有一個復制起點，但解旋之后可以向著兩個方向復制c以半保留方式復制d復制起點多，分段同時復制答案d解析真核細胞中的dna分子復制起點多,并且同時復制，所以比較迅速。5如圖為高等植物細胞中dna復制過程

14、模式圖，請根據圖示過程，回答下列問題：(1）由圖示可知，1個dna分子復制出乙、丙2個dna分子的方式是_。（2)細胞中dna復制的場所為_；在復制完成后，乙、丙分開的時期為_。（3）把乙（只含14n)放在含15n的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，復制2次后子代dna單鏈中含15n的dna單鏈所占的比例是_。答案（1)半保留復制（2）細胞核、線粒體和葉綠體有絲分裂后期和減數第二次分裂后期(3）課時作業(yè)學考達標1沃森和克里克在發(fā)表了dna分子雙螺旋結構的論文后，又提出了dna自我復制的假說。下列有關假說內容的敘述不正確的是()adna復制時，雙螺旋將解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂b以解開的兩條單鏈為模板,以游離的

15、脫氧核苷酸為原料,依據堿基互補配對原則，通過氫鍵結合到作為模板的單鏈上c形成的dna分子包括一條模板單鏈和一條新鏈d形成的兩個dna分子是由兩條母鏈、兩條子鏈分別結合而成答案d解析沃森和克里克提出的dna自我復制的假說為半保留復制，即形成的dna分子包括一條母鏈和一條子鏈.2下列有關dna分子復制的敘述，正確的是（）adna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分子答案b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

16、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，形成兩個一樣的dna分子。3下列關于dna復制過程的順序，正確的是（）互補堿基對之間氫鍵斷裂互補堿基對之間氫鍵合成dna分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對子鏈與母鏈盤繞成雙螺旋結構a bc d答案d解析dna復制的基本過程是：解旋合成子鏈雙鏈螺旋化,在解旋時互補堿基對之間的氫鍵斷裂，在合成子鏈時重新形成新的氫鍵.4dna復制過程中，保證復制準確無誤進行的關鍵步驟是（)a解旋酶破壞氫鍵并使dna雙鏈分開b游離的脫氧核苷酸與母鏈堿基互補配對c與模板鏈配對

17、的脫氧核苷酸連接成子鏈d子鏈與母鏈盤繞成雙螺旋結構答案b解析堿基互補配對原則保證了dna復制的準確性。5已知一條完全標記上15n的dna分子在含14n的培養(yǎng)基中經n次復制后，僅含14n的dna分子總數與含15n的dna分子總數之比為71，則n是（）a2 b3 c4 d5答案c解析dna分子復制是半保留復制，所以無論這個dna分子復制多少次，總有兩個dna分子各有一條鏈帶有15n標記，因此僅含14n的dna分子總數應為14個,復制n次后，共得到16個dna分子；由公式2n16可知dna分子復制了4次。6在噬菌體侵染細菌的實驗中，如果細菌體內的dna和蛋白質分別含有31p和32s,噬菌體中的dna

18、和蛋白質分別含有32p和35s,噬菌體dna在細菌體內復制了三次，那么從細菌體內釋放出的子代噬菌體中含有32p的噬菌體和含有35s的噬菌體分別占子代噬菌體總數的()a1/4和1 b3/4和0c1/4和0 d3/4和1答案c解析噬菌體侵染細菌時進入細菌體內的只有噬菌體的dna，被標記的蛋白質外殼留在外面，新的噬菌體的蛋白質是以細菌的氨基酸為原料重新合成的,因此所有子代噬菌體的外殼都含有32s而不含35s。假如一個含有32p的噬菌體在細菌體內利用31p復制了三次,由于dna是半保留復制，在產生的8個子代噬菌體中，只有2個含有32p,占所有子代噬菌體的1/4。高考提能7下列有關真核細胞dna分子復制

19、的敘述，正確的是() a復制形成的兩個子代dna分子共4個游離的磷酸基團bdna復制時只以一條脫氧核苷酸鏈作為模板cdna聚合酶催化堿基對之間的連接d復制過程中先全部解旋，再進行半保留復制答案a解析在dna分子里的磷酸基團，通過磷酸二酯鍵的形式,連接一條鏈上兩個相鄰的脫氧核糖.所以鏈中的磷酸基團是不游離的。在鏈的頂端，由于最后一個磷酸基團沒辦法連接下一個脫氧核糖，因此它是游離的，a正確；dna復制時兩條脫氧核苷酸鏈都作為模板，b錯誤；dna聚合酶催化游離的脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵連接起來,c錯誤;dna復制過程中邊解旋，邊進行半保留復制，d錯誤。8某dna分子共有x個堿基,其中胞嘧啶為m個，該

20、dna分子復制3次,需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為（)a7（xm) b8（xm）c7(x/2m) d8（2xm)答案 c解析在dna分子中，at,gc,所以當dna分子共有x個堿基，其中胞嘧啶為m個時，t應為(x/2 m)個。dna分子復制3次，得到8個dna分子，因此，需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為（81）(x/2m）7(x/2m)個,故選c。9如圖表示dna分子復制的片段，圖中a、b、c、d表示各條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項中正確的是()aa和c的堿基序列互補，b和c的堿基序列相同ba鏈中的比值與d鏈中同項比值相同ca鏈中的比值與b鏈中同項比值相同da鏈中的比值與c鏈中同項比值不同答

21、案c解析dna復制的特點是半保留復制,b鏈是以a鏈為模板合成的，a鏈和b鏈合成一個子代dna分子。a鏈中的值等于b鏈中的值.10將一個不含放射性同位素32p標記的大腸桿菌（擬核dna呈環(huán)狀，共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶)放在含有32p 胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間，檢測到下圖、兩種類型的dna（虛線表示含有放射性的脫氧核苷酸鏈）。下列有關該實驗的結果預測與分析，正確的是()adna第二次復制產生的子代dna有、兩種類型，比例為13bdna復制后分配到兩個子細胞時，其上的基因遵循基因分離定律c復制n次需要胞嘧啶的數目是(2n1)(ma）/2d復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈為

22、2nl2條答案d解析由題可知,ta個，故cm/2a個，dna第二次復制,總的dna有4個,其中類型的dna有2個，類型的有2個，a錯誤；基因的分離定律適用于真核生物，b錯誤;復制n次，需要c的數目是(m/2a)（2n1），c錯誤；復制n次，脫氧核苷酸鏈有2n1條,不含放射性的有2條,故含有放射性的有2n12條，d正確。11dna分子雙螺旋結構模型提出之后,人們又去探究dna是如何傳遞遺傳信息的。當時推測可能有如圖a所示的三種方式。1958年，meselson和stahl用密度梯度離心的方法,追蹤由15n標記的dna親代鏈的去向,實驗過程是：在氮源為14n的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其dna分子均

23、為14ndna（對照)，在氮源為15n的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其dna均為15ndna(親代),將親代大腸桿菌轉移到含14n的培養(yǎng)基上,再連續(xù)繁殖兩代（子代和子代）后離心得到如圖b所示的結果。請依據上述材料回答下列問題：（1)如果與對照相比，子代離心后能分出輕和重兩條密度帶,則說明dna傳遞遺傳信息的方式是_.如果子代離心后只有1條中密度帶，則可以排除dna傳遞遺傳信息的方式是_.如果子代離心后只有1條中密度帶，再繼續(xù)做子代的dna密度鑒定：若子代離心后能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定dna傳遞遺傳信息的方式是_。若子代離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定dna傳遞遺傳信息的方式是_

24、.（2）他們觀測的實驗數據如下:梯度離心dna浮力密度(g/ml）表世代實驗對照親代1.7241.710子代1。7171。710子代() 1.717，（） 1。7101.710分析實驗數據可知：實驗結果與當初推測的dna三種可能復制方式中的_方式相吻合。答案(1）全保留復制全保留復制半保留復制分散復制(2)半保留復制解析(1）由題意可知，如果子代離心后能分出輕和重兩條密度帶,可得出是全保留復制.如果子代離心后只有1條中密度帶,肯定不可能是全保留復制，可能是半保留復制或分散復制。子代為第二次復制的產物，若是半保留復制會有中和輕密度帶；若是全保留復制會有重和輕密度帶.若子代能分出輕、中密度帶，可推

25、知為半保留復制方式;若沒中、輕密度帶之分，則可能為分散復制。(2）分析表中的數據，子代為全中;子代為中、輕，可推測該復制方式為半保留復制。12如圖為dna復制的圖解,請據圖回答下列問題：（1)dna復制發(fā)生在_期。（2)過程稱為_。(3)中的子鏈是_。(4)過程必須遵循_原則。（5)子代dna分子中只有一條鏈來自親代dna分子，由此說明dna復制具有_的特點。（6)具有n個堿基對的一個dna分子片段中，含有m個腺嘌呤脫氧核苷酸。該片段完成n次復制需要_個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。該片段完成第n次復制需要_個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。答案(1）有絲分裂間期和減數第一次分裂間(2)解旋（3)、(4)堿

26、基互補配對(5）半保留復制（6）（2n1）(nm）2n1（nm)13將大腸桿菌置于含15n的培養(yǎng)基上培養(yǎng).這樣，后代大腸桿菌細胞中的dna雙鏈均被15n標記.然后將被15n標記的大腸桿菌作為親代轉到普通培養(yǎng)基中，繁殖兩代。親代、第一代、第二代大腸桿菌dna的狀況如圖所示,請據圖回答下列問題:（1）第一代大腸桿菌dna儲存的遺傳信息與親代大腸桿菌dna儲存的遺傳信息完全相同的原因是_。(2）如果將第二代大腸桿菌的dna分子總量作為整體1,其中,帶有15n的第二代大腸桿菌dna分子約占總量的_%。(3)如果將第二代大腸桿菌的dna單鏈總量作為整體1，其中第二代大腸桿菌的dna中被15n標記的dna單鏈約占總量的_%。答案 (1)以親代15n標記的dna分子為模板，通過堿基互補配對原則合成（2)50（3)25解析（1)dna精確復制的原因：一是以含15n的