人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第3章基因的本質(zhì)第3節(jié) DNA的復(fù)制導(dǎo)學(xué)案及答案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第3、4節(jié)　DNA的復(fù)制　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段[課程標(biāo)準(zhǔn)要求][核心素養(yǎng)目標(biāo)]概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制；概述基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，有些病毒的基因在RNA分子上。1.生命觀念：結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀和物質(zhì)與能量觀，闡明DNA分子通過復(fù)制傳遞遺傳信息。2．科學(xué)思維：分析DNA復(fù)制過程，歸納DNA復(fù)制過程中相關(guān)數(shù)量計算，提高邏輯分析和計算能力。3．科學(xué)探究：運(yùn)用假說—演繹法，探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。4．科學(xué)思維：分析相關(guān)資料，得出基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。研習(xí)1　對DNA復(fù)制的推測和DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù) [梳理教材]1．對DNA復(fù)制的推測(1)沃森和克里克的半保留復(fù)制假說(2)遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的其他假說全保留復(fù)制是指DNA復(fù)制以________為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。2．DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)(1)實驗原理：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同氮元素的DNA。(2)技術(shù)方法：________技術(shù)和離心技術(shù)。(3)實驗假設(shè)：DNA的復(fù)制方式為________。(4)實驗思路與預(yù)期結(jié)果：(5)實驗結(jié)論：實際結(jié)果和預(yù)期結(jié)果一致，證明了DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。(6)假如全保留復(fù)制是正確的，實驗預(yù)期將是：第一代離心結(jié)果為1/2的________(____帶)和1/2的15N/15N-DNA(重帶)，第二代離心結(jié)果為1/4的15N/15N-DNA(重帶)和3/4的14N/14N-DNA(輕帶)。答案：1．(1)氫鍵　堿基互補(bǔ)配對　氫鍵　半保留復(fù)制　(2)DNA雙鏈2．(2)同位素標(biāo)記　(3)半保留復(fù)制　(6)14N/14N-DNA　輕[即時練習(xí)]1．判斷(1)沃森和克里克證明了DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。(　　)(2)證明DNA半保留復(fù)制的實驗運(yùn)用了同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。(　　)(3)DNA半保留復(fù)制的證明過程使用了假說—演繹法。(　　)答案：(1)×　沃森和克里克只是提出了DNA分子半保留復(fù)制假說，并沒有進(jìn)行證明。(2)√　(3)√2．細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細(xì)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)，提取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，下圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯誤的是(　　)A．第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤B．第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①C．第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③D．親代的DNA應(yīng)為⑤答案：A　解析：親代DNA為15N—15N，經(jīng)第一次復(fù)制所形成的子代DNA應(yīng)均為15N—14N，即應(yīng)如圖②所示。研習(xí)2　DNA復(fù)制的過程[梳理教材]答案：親代DNA　間期　能量　螺旋的雙鏈解開　脫氧核苷酸　DNA聚合酶　兩個完全相同　遺傳信息　連續(xù)性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [助學(xué)巧記][拓展提升]1．有關(guān)DNA半保留復(fù)制的計算方法(1)1個DNA分子連續(xù)復(fù)制n代，共產(chǎn)生2n個子代DNA分子，子代DNA分子中共有單鏈2n＋1條；其中，舊鏈2條，新鏈2n＋1－2條。(2)若一個親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則：①經(jīng)過連續(xù)n次復(fù)制，需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)目為m·(2n－1)個。②第n次復(fù)制時，需消耗游離的該脫氧核苷酸m·2n－1個。2．有關(guān)DNA復(fù)制的理解(1)DNA復(fù)制的場所：主要場所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體中也能進(jìn)行DNA復(fù)制。(2)能夠進(jìn)行DNA復(fù)制的生物：一切以DNA為遺傳物質(zhì)的生物。(3)真核生物細(xì)胞核中DNA復(fù)制發(fā)生的時間：在體細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂前的間期；在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期。(4)復(fù)制所需的酶是指一個酶系統(tǒng)，不僅僅是指解旋酶和DNA聚合酶，還包括DNA連接酶等。①解旋酶作用是破壞堿基間的氫鍵。②DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。③DNA連接酶的作用是連接DNA片段。(5)兩個子代DNA的位置及分開時間：復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子位于一對姐妹染色單體上，由著絲粒連接在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分裂時分開，分別進(jìn)入兩個子細(xì)胞中。(6)DNA分子的復(fù)制往往是從多個起點(diǎn)同時進(jìn)行的，如下圖：3．DNA復(fù)制的有關(guān)計算將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則：(1)(2)解答此類問題時，應(yīng)看準(zhǔn)是“含”還是“只含”，是“DNA分子數(shù)”還是“脫氧核苷酸鏈數(shù)”。 [即時練習(xí)]1．如圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程的模式圖，據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)A．由圖示得知，DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制B．DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開，且需要消耗ATPC．從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向是相反的D．DNA在復(fù)制過程中先全部解旋，后半保留復(fù)制答案：D　解析：DNA復(fù)制過程是邊解旋邊復(fù)制，并非是先全部解旋后再進(jìn)行復(fù)制，所以D錯誤。2．某個DNA片段由500對堿基組成，G＋C占堿基總數(shù)的34%，若該DNA片段連續(xù)復(fù)制3次，第三次復(fù)制時，需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸分子個數(shù)為(　　)A．1 155 B．1 320 C．2 310 D．2 640答案：B　解析：由于G＋C占總數(shù)的34%，所以A＋T占66%，A與T各占33%，整個DNA片段中含有500對堿基，該DNA片段中腺嘌呤脫氧核苷酸分子個數(shù)為33%×1 000＝330個，在第三次復(fù)制時需新合成8條DNA單鏈，相當(dāng)于4個DNA分子，因此需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸分子個數(shù)為330×4＝1 320(個)。研習(xí)3　說明基因與DNA關(guān)系的實例和DNA片段中的遺傳信息 [梳理教材]1．說明基因與DNA關(guān)系的實例2．遺傳信息是指DNA分子中________的排列順序。3．DNA的多樣性與特異性(1)多樣性：堿基________的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。若某個DNA分子有n個堿基對，則DNA分子可有________種堿基對排列方式，從而構(gòu)成了DNA分子的多樣性。(2)特異性：每一個特定的DNA分子都有特定的______，都儲存著特定的遺傳信息。(3)意義：DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的________。4．基因由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是________，只有極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是________，因此，對于絕大多數(shù)生物，基因是具有________的DNA片段；對于極少數(shù)生物，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，所以，基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。答案：1．許多　部分　獨(dú)立　性狀　DNA片段　遺傳效應(yīng)　有遺傳效應(yīng)的DNA片段2．4種堿基3．(1)排列順序　4n　(2)堿基排列順序　(3)物質(zhì)基礎(chǔ)4．DNA　RNA　遺傳效應(yīng)[拓展提升]1．脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體的關(guān)系圖解2．全方位理解“基因”(1)本質(zhì)上，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。(2)結(jié)構(gòu)上，基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列。(3)功能上，基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。(4)位置上，基因在染色體上呈線性排列。[即時練習(xí)]1．判斷(1)基因通常是DNA上有一定功能的特異性堿基排列順序。(　　)(2)DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。(　　)(3)基因具有多樣性的原因是構(gòu)成基因的堿基種類、數(shù)目和排列順序不同。(　　)答案：(1)√　(2)√(3)×　基因具有多樣性的原因是構(gòu)成基因的堿基數(shù)目和排列順序不同。2．如圖表示一個DNA分子上的三個片段A、B、C，請完成下列問題：(1)片段A和C之所以能稱為基因，是因為它們都是__________________________________________________________________________________________________________。(2)片段A和片段C的不同之處是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)片段A和片段B的不同之處是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)一般情況下，在一個DNA分子中類似于B的片段的長度要________類似于A的片段的長度。(5)在人類染色體DNA不表達(dá)的片段中有一部分是串連重復(fù)的序列，它們在個體之間具有顯著的差異性，這種短序列應(yīng)該位于圖中的________。答案：(1)具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，能控制一定的生物性狀　(2)其內(nèi)部的遺傳信息即脫氧核苷酸的排列順序不同　(3)片段B中的堿基序列不攜帶遺傳信息，不具有遺傳效應(yīng)　(4)大于　(5)基因區(qū)間B 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要語必背1.DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2．DNA復(fù)制的過程可分為三步：(1)解旋：復(fù)制開始時，在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。(2)合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。(3)螺旋：每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。3．DNA復(fù)制的特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制。4．DNA復(fù)制需要的條件：模板、原料、能量、酶。5．基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息(1)每條染色體上含有一個或兩個(復(fù)制后)DNA分子，每個DNA分子上有許多個基因，每個基因通常都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)。(2)遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中，而DNA片段并不都攜帶遺傳信息。基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。6．脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性：堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性。7．DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。 [鞏固提升]1．沃森和克里克在發(fā)表了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的論文后，又提出了DNA自我復(fù)制的假說。下列有關(guān)該假說內(nèi)容的敘述，不正確的是(　　)A．DNA復(fù)制時，雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂B．以解開的兩條單鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，通過氫鍵結(jié)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(jié)合而成的答案：D　解析：沃森和克里克提出的DNA自我復(fù)制的假說為半保留復(fù)制，即形成的DNA分子包括一條母鏈和一條子鏈，D項錯誤。2．把培養(yǎng)在含輕氮(14N)環(huán)境中的細(xì)菌，轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于復(fù)制一輪的時間，然后放回原環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)復(fù)制兩輪的時間后，分析表明細(xì)菌DNA組成為(　　)A．3/4輕氮型、1/4中間型 B．1/4輕氮型、3/4中間型C．1/2中間型、1/2重氮型D．1/2輕氮型、1/2中間型答案：A　解析：將含輕氮(14N)的細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于復(fù)制一輪的時間，則得到的每個DNA分子都是一條鏈含14N、一條鏈含15N；再轉(zhuǎn)回至含輕氮(14N)的環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)復(fù)制兩輪的時間后，由1個DNA分子得到4個DNA分子，其中3個DNA分子只含14N，另外1個DNA分子一條鏈含14N、一條鏈含15N，即3/4輕氮型、1/4中間型，A項正確。3．下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的正確順序是(　　)①互補(bǔ)堿基對之間氫鍵斷裂　②互補(bǔ)堿基對之間形成氫鍵　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋　④以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對　⑤子鏈與母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)A．①③④②⑤ B．①④②⑤③C．①③⑤④② D．③①④②⑤答案：D4．如圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程模式圖，請根據(jù)圖示過程回答問題：(1)DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要細(xì)胞提供________。(2)從圖中可以看出合成的兩條子鏈的方向是________(填“相同”或“相反”)的。(3)真核細(xì)胞中DNA復(fù)制發(fā)生的場所是________________________________________________________________等；細(xì)胞分裂過程中，在復(fù)制完成后，乙、丙分開的時期為________________________________。(4)DNA分子通過復(fù)制，將________從親代細(xì)胞傳給子代細(xì)胞，從而保持了________的連續(xù)性。答案：(1)能量(ATP)　(2)相反　(3)細(xì)胞核、線粒體和葉綠體　有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期　(4)遺傳信息　遺傳信息解析：(1)解旋過程需要細(xì)胞提供能量(ATP)。(2)DNA的2條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械年P(guān)系，那么以這兩條鏈為模板合成的子鏈的方向也應(yīng)該是相反的。(3)真核細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制發(fā)生的場所有細(xì)胞核、線粒體和葉綠體等；復(fù)制后的DNA分別存在于兩條染色單體中，染色單體分開發(fā)生的時期是有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期。(4)DNA復(fù)制的意義是將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。

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