高中生物第三章第三节遗传信息的传递教学案浙科版必修2.docx

高中生物第三章第三节遗传信息的传递教学案浙科版必修2.docx

《高中生物第三章第三节遗传信息的传递教学案浙科版必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物第三章第三节遗传信息的传递教学案浙科版必修2.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中生物第三章第三节遗传信息的传递教学案浙科版必修2

第三节遗传信息的传递

　　　　　　　　　　　　　　　　1.DNA的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子

代DNA分子的过程。

一个DNA分子复制一次形成

两个完全相同的DNA分子。

2．DNA的复制特点是边解旋边复制和半保留复

制。

半保留复制是指每个新合成的子代DNA分子

中都保留原来DNA分子的一条链。

3．DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原

料以及酶和能量。

4．DNA能精准复制是因为它独特的双螺旋结构提

供了精确的模板和准确的碱基互补配对能力。

5．DNA分子的复制可以将遗传信息从亲代传给子

代，保证了遗传信息的连续性。

考试内容

必考

加试

遗传信息

的传递

（1）DNA分子的复制

（2）活动：

探究DNA的复制过程

b

c

b

c

DNA的复制

1．DNA复制的概念、时间、场所

概念

以DNA分子为模板合成子代DNA的过程

时间

有丝分裂的间期和减数分裂前的间期

场所

主要是细胞核

2．DNA复制的条件

（1）模板：

亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链分别做模板。

（2）原料：

4种脱氧核苷酸。

（3）酶：

DNA聚合酶等。

（4）能量：

ATP供能。

3．DNA复制的过程

4．DNA复制的特点

（1）过程：

边解旋边复制边螺旋（不是两条母链完全解开后才合成新的子链）。

（2）方式：

半保留复制（新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链）。

5．准确复制的原因和意义[判断]

（1）DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板（√）

（2）通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行（√）

（3）通过DNA复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性（√）

6．复制的意义

保持了遗传信息的连续性（使遗传信息从亲代传给了子代）。

7．复制的保障

DNA分子之所以能自我复制，取决于DNA的双螺旋结构，它为复制提供了模板；同时，由于碱基具有互补配对的特性，因此能确保复制的准确性。

在复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性，但也可能发生差错，这种稳定性和可变性的统一，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。

[巧学妙记]　归纳法巧记DNA分子复制

一所

复制的主要场所：

细胞核

两期

复制的主要时期：

有丝分裂的间期和减数分裂前的间期

三步

复制步骤：

解旋→复制→延伸及重新螺旋

四条件

复制需要的条件：

模板、原料、能量、酶

1．真核生物DNA复制的场所只有细胞核吗？

原核生物DNA复制的场所是什么？

提示：

不是，还有线粒体、叶绿体。

原核生物DNA复制的场所主要是拟核。

2．DNA进行自我复制，这在遗传上具有什么重要意义？

提示：

因为亲代的雌雄配子并未将具体的性状传给后代，而是将自身的DNA复制了一份传给后代。

因此，DNA复制能保持物种的稳定性。

1．对DNA复制的理解

（1）场所：

主要是细胞核（凡是细胞内有DNA的地方均可复制）。

①真核生物：

细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。

②原核生物：

拟核、细胞质（如质粒的复制）。

③病毒：

宿主细胞内。

（2）适用范围：

能够进行DNA复制的生物，即一切以DNA为遗传物质的生物。

（3）过程示意图：

①在有关酶的作用下，配对碱基之间氢键断开，形成母链。

②以母链为模板，进行碱基互补配对，合成互补子链。

③母链和子链盘绕，形成两个新的DNA分子。

（4）特点：

半保留复制，即新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链（模板链）。

（5）复制所需的酶是指一个酶系统，主要是指解旋酶和DNA聚合酶等。

①解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。

②DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。

（6）两个子代DNA的位置及分开时间：

复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或后期Ⅱ着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。

[特别提醒]　DNA分子的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图：

2．DNA复制过程中的数量关系

DNA复制为半保留复制，若亲代DNA分子复制n代，复制过程及相关结论见下表：

DNA复制n代过程图解

结论

子代DNA分子数为2n个

①含有亲代链的DNA分子数为2个；

②不含亲代链的DNA分子数为（2n－2）个；

③含子代链的DNA分子数为2n个

子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条

①亲代脱氧核苷酸链数为2条

②新合成的脱氧核苷酸链数为（2n＋1－2）条

消耗脱氧核苷酸数

①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个；

②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个

DNA的复制

　　[例1]　（上海高考）某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（　　）

[思路点拨]

[精讲精析]　亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链。

[答案]　D

DNA的复制过程实验探究

1．实验材料：

大肠杆菌。

2．实验方法：

放射性同位素标记技术和离心技术。

3．实验假设：

DNA分子以半保留的方式复制。

4．实验过程：

如图所示。

（1）大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中增殖多代，使DNA双链充分被15N标记。

（2）将15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养。

（3）在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA（间隔的时间为大肠杆菌增殖一代所需的时间）。

（4）将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。

5．实验预期：

离心后应出现3种类型的DNA带。

（1）重带（密度最大）：

两条链都被15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）。

（2）中带（密度居中）：

一条链被15N标记，另一条链被14N标记的子代双链DNA（15N/14N）。

（3）轻带（密度最小）：

两条链都被14N标记的子代双链DNA（14N/14N）。

6．实验结果：

与预期的相符

（1）立即取出，提取DNA→离心→全部重带（15N/15N）。

（2）增殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带（15N/14N）。

（3）增殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。

7．实验结论：

DNA的复制是以半保留方式进行的。

1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是（　　）

A．产物是RNA分子　　　　B．场所主要是细胞溶胶

C．原料是氨基酸D．方式是半保留复制

解析：

选D　DNA复制方式为半保留复制，合成的子代DNA包括一条新链和一条母链。

DNA复制过程中有关数量计算

[例2]　某DNA分子中含有1000个碱基对（被32P标记），其中有胸腺嘧啶400个。

若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，其结果不可能是（　　）

A．含32P的DNA分子占1/2

B．含31P的DNA分子占1/2

C．子代DNA分子相对分子量平均比原来减少1500

D．共消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸1800个

[思路点拨]

[精讲精析]　该DNA分子在含31P的培养液中复制两次，可得到22个DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%；含32P的DNA分子占2/4＝1/2。

因为DNA复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中；22个DNA分子中有两个DNA分子的每条链都只有31P，还有两个DNA分子都是一条链含31P，另一条链含32P。

前两个DNA分子相对分子质量比原DNA分子共减少了4000，后两个DNA分子比原DNA分子共减少了2000，这样4个DNA分子的相对分子量平均比原来减少了6000/4＝1500；在1000个碱基对的DNA分子中，胸腺嘧啶400个，则含有鸟嘌呤个数（1000×2－400×2）/2＝600（个），复制两次所消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为600×（22－1）＝1800（个）。

[答案]　B

DNA复制消耗脱氧核苷酸数的计算

（1）方法：

①若一亲代DNA分子含有某种含氮碱基的脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个。

②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1。

（2）步骤：

2．某一双链DNA分子含有800个碱基对，其中含A600个。

该DNA分子连续复制数次后，消耗环境中含G的脱氧核苷酸6200个，则该DNA分子已经复制了（　　）

A．4次　　　　　　　B．5次

C．6次D．7次

解析：

选B　DNA复制是半保留复制，形成的子代DNA分子和亲代相同，不配对碱基之和占碱基总数的一半，所以G占200个，（6200＋200）÷200＝32，所以复制了5次。

[课堂回扣练习]

1．下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是（　　）

A．DNA复制时只有DNA的一条链作模板

B．以4种游离的脱氧核苷酸为原料

C．DNA复制过程需要消耗能量

D．没有酶的催化，细胞DNA复制无法进行

解析：

选A　DNA复制是指DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将双链解开，以解开的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链，每条子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构，最终形成与亲代DNA分子相同的子代DNA的过程。

2．保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是（　　）

A．解旋酶促使DNA的两条链分离

B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对

C．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链

D．模板母链与互补子链盘绕成双链结构

解析：

选B　DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。

3．（2013·浙江学考）一个双链均含32P的DNA分子，在不含32P的溶液中复制3次后，含32P的子代DNA分子的个数是（　　）

A．1　　　　　　　　　B．2

C．4　　　　D．8

解析：

选B　一个双链均含32P的DNA分子，在不含32P的溶液中复制3次后，根据半保留复制原则，含32P的子代DNA分子的个数是2个。

4．假定某高等生物体细胞的染色体数是10条，其中染色体中的DNA分子用含3H的胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有3H标记的培养液中连续培养2代，则在形成的第2代细胞的1个细胞的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为（　　）

A．5条B．40条

C．20条D．10条

解析：

选D　根据DNA半保留复制的特点，DNA双链被含3H的胸腺嘧啶标记，在不含3H标记的培养液中完成第一次分裂后，每条染色体的DNA分子中一条链有3H标记，另一条链没有3H标记。

在不含3H标记的培养液中进行第二次分裂的后期时一半染色体被标记，一半染色体没有被标记。

[课时跟踪检测]

一、选择题

1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是（　　）

A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制

B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子

C．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制

D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链

解析：

选A　DNA通过一次复制后产生两个DNA分子，复制两次才能产生四个DNA分子。

DNA复制应该是边解旋边复制。

单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。

2．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在（　　）

A．两条DNA母链之间

B．DNA子链与其互补的母链之间

C．两条DNA子链之间

D．DNA子链与其非互补母链之间

解析：

选A　在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。

3．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（　　）

A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的

B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的

C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶

D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率

解析：

选A　从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制，B正确；真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与，C正确；这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时每次复制都可产生两个DNA分子，提高了复制速率，D正确。

4．某双链DNA分子中共有含氮碱基1400个，其中一条单链上（A＋T）∶（C＋G）＝2∶5。

问该分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（　　）

A．200个　　　　　　　　B．400个

C．600个D．1200个

解析：

选C　双链DNA分子中一条单链上（A＋T）∶（C＋G）＝2∶5，则整个双链DNA分子中（A＋T）∶（C＋G）＝2∶5，而双链DNA分子中共有碱基1400个，所以A＝T＝200个，该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（22－1）×200＝600个。

5．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含有15N的DNA单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是（　　）

A．1/2n,1/2n　　　　　　　B．1/2n,1/2n－1

C．1/2n,1/2n＋1D．1/2n－1,1/2n

解析：

选B　DNA分子复制n次后，得到的子代DNA分子为2n个，后代中含15N的DNA单链占全部DNA单链的比例为2/（2n×2），即1/2n；含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/2n，即1/2n－1。

6．将被15N标记的DNA分子，放入只含14N的培养基中让其进行复制，当测得含有15N的DNA分子占12.5%时，该DNA分子已复制了（　　）

A．1次B．2次

C．3次D．4次

解析：

选D　DNA复制是半保留复制。

1个含15N的DNA分子在含14N的培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n。

已知2/2n＝12.5%，则n＝4。

7．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：

a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是（　　）

解析：

选D　假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们呈现的比例为D图所示。

8．某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（　　）

A．330B．660

C．990D．1320

解析：

选C　500对碱基是1000个碱基，A＋T占碱基总数的34%，则G＋C占碱基总数的66%，C占33%。

由于碱基与脱氧核苷酸对应，那么胞嘧啶脱氧核苷酸占33%，为330个，复制2次共形成4个DNA，一共含有4000个脱氧核苷酸，其中的胞嘧啶脱氧核苷酸共有330×4＝1320（个），则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为1320－330＝990（个）。

或者看成新合成3个DNA，需要330×3＝990个新的胞嘧啶脱氧核苷酸。

9．从分子水平看，生物所以有遗传现象，主要与下列哪项有关（　　）

A．DNA分子的种类B.DNA分子的数量

C．染色体的复制D.DNA分子的复制

解析：

选D　DNA是生物的主要遗传物质。

生物之所以遗传，是由于遗传物质DNA遗传决定的。

亲代的遗传物质——DNA通过复制，随着细胞的分裂传递给后代，使后代得到亲代的遗传物质，从而表现出遗传现象。

DNA复制属分子水平，而染色体是遗传物质的主要载体，是一种细胞结构，染色体的复制属细胞水平阐述。

10．若两条链都含32P的DNA分子的相对分子质量是M，两条链都不含32P的DNA分子的相对分子质量是N。

把含一个被32P标记的DNA分子的细菌放在不含32P的培养基上，让其繁殖a代，则细菌中DNA分子的平均相对分子质量是（　　）

A．[N（2a－2）＋M]/2a

B．[N（2a－1）＋M]/2a

C．[M（2a－2）＋N]/2a

D．[N（2a－1）＋M]/（2a－2）

解析：

选B　根据DNA半保留复制特点可知，细菌繁殖a代后，形成的2a个DNA分子中，两条链都含32P的DNA分子有0个，只有一条链含32P的有2个，两条链都不含32P的有（2a－2）个。

一条链含32P、一条链不含32P的两个DNA分子的相对分子质量之和是N＋M，两条链都不含32P的DNA分子的总的相对分子质量为（2a－2）×N，因此所有DNA分子的总的相对分子质量为N＋M＋（2a－2）×N＝N（2a－1）＋M。

因此细菌中DNA分子的平均相对分子质量是[N（2a－1）＋M]/2a。

二、非选择题

11.如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：

（1）DNA复制发生在________期，②过程称为________，指出③中的子链__________，③过程必须遵循________原则，子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有______特点。

（2）将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：

含14N的DNA细胞占总细胞数的________，只含14N的DNA细胞占总细胞数的________，含15N的DNA细胞占总细胞数的________，只含15N的DNA细胞占总细胞数的________。

（3）已知原来DNA中有100个碱基对，其中A40个，复制4次，在复制过程中将需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。

解析：

（1）DNA的复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制时首先进行解旋，然后按照碱基互补配对原则合成子链。

DNA分子复制产生的子代DNA分子中各有一条母链和一条子链，且子链与母链互补，这种复制方式是半保留复制。

（2）一个DNA分子复制4次产生16个DNA分子，亲代DNA分子被15N标记，利用14N脱氧核苷酸连续复制4次，产生的子代DNA分子情况为：

2个DNA分子含15N－14N,14个DNA分子只含14N，没有只含15N的DNA分子。

故含14N的DNA细胞占总细胞数的100%，只含14N的占87.5%，含15N的占12.5%，没有只含15N的DNA细胞。

（3）DNA分子中共有100个碱基对＝200个碱基。

A＝40个，T＝40个，G＝C＝60个，复制4次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（24－1）×60＝900（个）。

答案：

（1）有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期

解旋　Ⅱ、Ⅲ　碱基互补配对　半保留复制　

（2）100%

87．5%　12.5%　0　（3）900

12．DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散（弥散）复制三种。

究竟是哪种复制方式呢？

下面设计实验来证明DNA的复制方式。

（1）根据图示对三种复制作出可能的假设：

①如果是全保留复制，则1个DNA分子形成2个DNA分子，其中一个是________，而另一个是_________________________________________________________________。

②如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子各有___________________；

③如果是分散复制，则新形成的DNA分子中___________________________________

________________________。

（2）请设计实验来证明DNA的复制方式。

实验步骤：

①在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA（对照）。

②在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA（亲代）。

③将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。

（3）实验预测：

①如果与对照（14N/14N）相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：

一条______________带和一条____________带，则可以排除________________________________________________。

②如果子Ⅰ代只有一条中密度带，则可以排除________________，但不能肯定是________________________________________________________________________。

③如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：

若子Ⅱ代可以分出________________和__________________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；

④如果子Ⅱ代不能分出__________密度两条带，则排除______________，同时确定为______________。

解析：

由题图可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链（母链），浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链（子链）。

因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的DNA分子，一个是两条子链形成的DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。

答案：

（1）①亲代的　新形成的　②一条链来自亲代DNA，另一条链是新形成的　③每条链中的一些片段是母链的，另一些片段是子链的　（3）①轻（14N/14N）　重（15N/15N）　半保留复制和分散复制　②全保留复制　半保留复制或分散复制　③一条中密度带　一条轻密度带　④中、轻　半保留复制　分散复制