学年高中生物第三章遗传的分子基础第13课时遗传信息的传递同步备课教学案浙科版必修2.docx

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学年高中生物第三章遗传的分子基础第13课时遗传信息的传递同步备课教学案浙科版必修2

第13课时　遗传信息的传递

知识内容

考试属性及要求

考情解读

必考

加试

DNA分子的复制

b

b

1．概述DNA分子的复制。

2．通过活动感悟科学实验中蕴含的理性精神与求真意识、批判精神与创新意识，逐步领悟科学的本质特征。

活动：

探究DNA的复制过程

c

c

考点一　DNA复制的过程探究（c/c）

1．DNA复制的概念

产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。

2．探究DNA的复制过程

（1）方法：

同位素标记法和离心技术。

（2）实验原理：

双链都含15N的DNA密度较大，离心时应该在试管的底部；双链都含14N的DNA密度较小，离心时应该在试管的上部；一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。

（3）实验过程

（4）实验结论：

在子代的离心结果中出现中带，说明DNA复制方式为半保留复制。

（5）实验拓展

①若DNA复制方式是全保留复制，则子一代：

的DNA分布离心管下部，

的DNA分布于离心管上部；子二代：

的DNA分布于离心管下部，

的DNA分布于离心管上部。

②若DNA复制方式是弥散复制，则子一代：

DNA全部分布于离心管中部；子二代：

DNA全部分布于离心管中部偏上位置。

1．将亲代大肠杆菌（15N－DNA）转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），再将第一代（Ⅰ）大肠杆菌转移到含15N的培养基上繁殖一代（Ⅲ），用离心方法分离得到DNA的结果。

则Ⅱ和Ⅲ代大肠杆菌DNA分子可能出现在试管中的位置分别是（　　）

A．AB．B

C．CD．D

解析　

（1）将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代：

繁殖一代后，Ⅰ中DNA分子的一条链是14N，另一条链是15N；繁殖二代后，Ⅱ中有一半是DNA分子的一条链是14N，另一条链是15N；另有一半是DNA分子的两条链都含有14N。

（2）将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，繁殖一代后，Ⅰ中DNA分子的一条链是14N，另一条链是15N；再将其转移到含15N的培养基上繁殖一代，则Ⅲ中有一半是DNA分子的一条链是14N，另一条链是15N；另有一半是DNA分子的两条链都含有15N。

答案　A

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

考点二　DNA复制的过程及意义（b/b）

1．DNA的复制

（1）复制时间：

DNA复制在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，是随着染色体的复制而复制的。

（2）在真核细胞中，DNA复制发生的场所有：

细胞核（主要场所）、线粒体和叶绿体。

（3）DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则保证了复制准确进行。

DNA复制的结果是形成两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子。

即时贴：

DNA分子复制的特点除了半保留复制和边解旋边复制外，真核生物还有多起点双向复制的特点，这样可以加快DNA分子复制的速度。

2．意义

使亲代的遗传信息传递给了子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。

3．有关DNA复制的计算

DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：

（1）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有2n个。

（2）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。

（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，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。

2．某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。

下列关于该DNA分子的叙述，错误的是（　　）

A．共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸

B．4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7

C．若该DNA分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有4200种

D．若连续复制两次，则需180个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸

解析　由于碱基比例已经确定，因此该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种。

答案　C

3．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　DNA复制的产物是DNA，场所主要是细胞核，原料是四种脱氧核苷酸。

答案　D

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

1．下列物质中与DNA复制无关的是（　　）

A．ATPB．DNA的两条模板链

C．解旋酶D．尿嘧啶核糖核苷酸

解析　在DNA复制过程中，需要ATP水解提供能量，需要以DNA的两条模板链分别为模板进行半保留复制，需要解旋酶将DNA分子的双螺旋结构打开，并以游离的脱氧核苷酸为原料。

而尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料，所以与DNA复制无关。

答案　D

2．（2017·温州选考模拟）下列关于DNA复制的叙述中，正确的是（　　）

A．需要解开DNA的双螺旋结构

B．以DNA分子的一条链作为模板

C．4种游离的核糖核苷酸作为原料

D．A与U互相配对、G与C互相配对

解析　DNA复制的模板是两条链；DNA复制以4种游离的脱氧核苷酸为原料；DNA复制是A与T配对、G与C配对。

答案　A

3．用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，繁殖两代后，理论上推测子代噬菌体中的放射性情况是（　　）

A．25%的子代噬菌体外壳带有放射性

B．25%的子代噬菌体DNA带有放射性

C．50%的子代噬菌体外壳带有放射性

D．50%的子代噬菌体DNA带有放射性

解析　由于DNA分子复制为半保留复制，所以用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，繁殖两代后，产生4个噬菌体，其中有2个噬菌体含有32P标记，因此，50%的子代噬菌体DNA带有放射性。

答案　D

4．某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（　　）

A．7（a－m）B．8（a－m）

C．7（a/2－m）D．8（2a－m）

解析　第一步计算出该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目：

C＋T＝a/2，C＝m，所以T＝a/2－m；第二步计算出连续复制3次所需的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目：

（23－1）×（a/2－m）＝7（a/2－m）。

答案　C

5．将大肠杆菌放在含有同位素15N的培养基中培养若干代后，细菌DNA所有的氮均为15N，它比14N分子密度大。

然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到14N培养基中培养，每隔4h（相当于分裂繁殖一代的时间）取样一次，测定其不同世代细菌DNA的密度。

DNA复制的密度梯度离心试验结果如下图所示。

（1）1中带含有的氮元素是________。

（2）如果测定第四代DNA分子密度，15N标记的DNA分子比例表示为________。

（3）如果将第一代（全中）DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的DNA单链在试管中的分布位置应为___________________________________________________________。

（4）上述实验表明，子代DNA合成的方式是_____________________________。

解析　两条DNA单链均标记了15N的DNA为重DNA。

转入到14N的培养基中培养，第1代为中DNA，第2代为

中DNA，

轻DNA，第4代为

中DNA，

轻DNA。

答案　

（1）14N、15N　

（2）

　（3）

分布在重带，

分布在轻带　（4）半保留复制

（时间：

40分钟）

1．下列细胞能够发生DNA复制的是（　　）

A．神经细胞B．肌肉细胞

C．干细胞D．胰岛细胞

解析　高度分化的成熟细胞不再分裂，无法进行DNA复制。

答案　C

2．DNA分子复制时解旋酶作用的结构可以是（　　）

A．

B．

C．A—UD．G—C

解析　DNA分子复制时，解旋酶的作用是使DNA碱基对间的氢键断开。

DNA中碱基对有G—C、A—T两种。

答案　D

3．一个DNA分子复制完毕后，新形成的DNA子链（　　）

A．是DNA母链的片段B．与DNA母链之一相同

C．与DNA母链相同，但U取代TD．与DNA母链完全不同

解析　新形成的子链与模板链互补，与另一条母链相同。

答案　B

4．关于真核细胞中DNA复制的叙述，正确的是（　　）

A．半保留复制B．都在细胞质中完成

C．以DNA的一条链为模板D．完全解旋后再复制

解析　DNA分子复制方式为半保留复制，A正确；DNA分布在细胞核、线粒体和叶绿体，则DNA复制的场所也是细胞核、线粒体和叶绿体，B错误；DNA分子复制需要DNA分子的两条链作为模板，C错误；DNA分子复制是边解旋边复制，D错误。

答案　A

5．下列关于DNA复制的叙述，正确的是（　　）

A．DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸

B．在全部解旋之后才开始碱基配对

C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链

D．复制后，每个新DNA分子中含有一条母链和一条子链

解析　DNA分子在解旋酶的作用下，只是破坏氢键，破坏了空间结构，没有水解成脱氧核苷酸；DNA分子的复制方式是边解旋边复制，并且是半保留复制。

答案　D

6．DNA分子复制不需经过的过程是（　　）

A．解旋B．碱基配对

C．螺旋D．着丝粒分开

解析　DNA复制过程：

解旋→按碱基互补配对原则合成子链→母链与子链盘绕成双螺旋。

而着丝粒分开是在DNA复制完成后的有丝分裂后期或减Ⅱ后期完成的。

答案　D

7．一条染色单体含有一个DNA分子，那么复制后的一条染色体含有（　　）

A．4条双链DNA分子B．2条双链DNA分子

C．1条双链DNA分子D．1条单链DNA分子

解析　正常情况下，一条染色体上含有一个DNA分子，无染色单体。

一条染色体经复制后形成2条染色单体，此两条染色单体由一个着丝粒连接，所以仍为一条染色体。

答案　B

8．将32P标记的DNA分子放在31P的培养基上培养，经过3次复制，在所形成的子代DNA中，含32P的DNA占总数是（　　）

A．

B．

C．

D．

解析　用32P标记的一个DNA分子放在没有标记的环境中培养，让其复制3次，则产生的DNA分子共有23＝8个。

又一个由32P标记的DNA分子，共有2条脱氧核苷酸链，所以连续复制3次，含有32P的DNA分子占全部DNA分子的比例是

＝

。

答案　C

9．以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是（　　）

A．“－T－A－G－”B．“－U－A－G－”

C．“－T－A－C－”D．“－T－U－G－”

解析　根据碱基互补配对原则，DNA复制时，A与T配对，T与A配对，C与G配对，G与C配对，故以“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是“－T－A－G－”。

答案　A

10．已知一条完全标记上15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是（　　）

A．2B．3

C．4D．5

解析　将一个DNA分子用15N标记，然后置于只含14N的培养基中培养。

当DNA分子复制n次后得到2n个子代DNA分子，根据DNA分子半保留复制特点，子代中有2个DNA分子含有亲代链，即含有15N标记，其余DNA分子均不含15N标记。

因此仅含14N的DNA分子总数为2n－2，即（2n－2）∶2＝7∶1，所以2n＝16，则n为4。

答案　C

11．某生物的体细胞中有2n条染色体。

该生物的体细胞在含15N的培养基中培养多代后，移到不含15N的培养基中培养，第一次分裂形成的1个子细胞中含15N的染色体数目是（　　）

A．0B．n

C．2nD．4n

解析　一次有丝分裂，DNA只复制一次，又DNA是半保留复制，所以子代DNA都有一条链含有15N，从而第一次分裂形成的1个子细胞中全部染色体含15N。

答案　C

12．在一个密闭的容器里，用含有同位素14C的脱氧核苷酸合成一个DNA分子，然后再加入普通的含12C的脱氧核苷酸，经n次复制后，所得DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是（　　）

A．2n∶1B．（2n－2）∶n

C．（2n－2）∶2D．（2n－1）∶1

解析　根据题意分析可知：

n次复制后共得到DNA分子2n个，共有脱氧核苷酸链条2n＋1条；由于DNA分子复制的特点是半保留复制，形成的子代DNA中共有两条链是模板链14C；新合成的子链含12C的链一共有2n＋1－2条，所以DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是：

（2n＋1－2）∶2＝（2n－1）∶1。

答案　D

13．一个DNA分子中有碱基A20个，占全部碱基约20%，若DNA连续复制2次，需要碱基C多少个（　　）

A．20个B．30个

C．90个D．120个

解析　在DNA分子中，两个非互补的碱基之和占碱基总数的50%，所以在DNA分子中，C的个数为：

20÷20%×30%＝30，连续复制2次需要游离的C的个数为：

（22－1）×30＝90。

答案　C

14．如图为大肠杆菌DNA分子片段结构示意图，请据图回答：

（1）图中共有碱基________个，其中碱基________（填字母）是DNA特有而RNA中没有的。

（2）DNA分子中遵循________使相应碱基之间形成碱基对。

（3）依据图中4判断，虚线框中所示结构的中文名称是____________。

若该DNA片段连续复制两次，需要________个游离的框中结构参与复制。

答案　

（1）8　T　

（2）碱基互补配对原则　

（3）胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸（胸腺嘧啶脱氧核苷酸）　6

15．根据图示回答：

（1）该图表示的生理过程是________，该过程主要发生在细胞的________部位。

（2）图中的1、2、3、4、5分别是________、________、________、________、________。

（3）假如经过科学家的测定，A链上的一段DNA单链片段（M）中的A∶T∶C∶G为2∶1∶1∶3，能不能说明该科学家的测定是错误的？

________，原因是____________________________________________________________________。

（4）以A链的M单链片段为模板复制出的子链，碱基比例应该是________。

解析　此题考查DNA分子复制的有关问题。

DNA分子的复制是半保留复制，且复制遵循碱基互补配对原则，复制过程主要发生在细胞核内。

答案　

（1）DNA复制　细胞核　

（2）A　T　C　C　T

（3）不能　在单链中不一定有A＝T、C＝G

（4）T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3

16．仔细阅读图一和图二，请据图回答问题。

（1）写出图一中下列编号所代表的中文名称：

④________；⑨________。

（2）图二所示过程叫________。

此过程必须遵循________原则。

（3）若用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在释放出来的300个子代噬菌体中，含有32P的噬菌体占总数的________。

（4）假如图二中的亲代DNA分子含有1000个碱基对，若腺嘌呤占整个DNA分子的20%，则DNA在第n次复制时，消耗的鸟嘌呤为________。

解析　

（1）分析图一可知，④是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，⑨是连接碱基之间的氢键。

（2）图二是DNA分子的复制过程，DNA分子复制遵循碱基互补配对原则。

（3）用32P标记的1个噬菌体侵染大肠杆菌，根据DNA分子半保留复制特点，则新形成的300个噬菌体中有2个含32P，即含有32P的噬菌体占总数的

。

（4）该DNA分子含有1000个碱基对，其中腺嘌呤占整个DNA分子的20%，则G占整个DNA分子的30%，即600个，该DNA在第n次复制时消耗的鸟嘌呤为2n－1×600个。

答案　

（1）鸟嘌呤脱氧核苷酸　氢键

（2）DNA分子的复制　碱基互补配对

（3）

　（4）2n－1×600

17．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（　　）

A．第一次分裂的子代DNA应为⑤

B．第二次分裂的子代DNA应为①

C．第三次分裂的子代DNA应为③

D．亲代的DNA应为⑤

解析　第一次分裂的子代DNA应为②。

答案　A

18．DNA的复制方式可能有三种情况：

全保留复制、半保留复制、弥散复制。

（1）根据图中的示例对DNA复制方式作出可能的假设：

①如果是全保留复制，则一个DNA分子形成两个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如果是弥散复制，则新形成的DNA分子中_______________________________。

（2）究竟是哪种复制方式呢？

请大家设计实验来证明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大肠杆菌转移到含14N的培养基中，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度离心方法分离。

实验预测：

①如果与对照（14N/14N）相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带即________和________，则可以排除________________；

②如果子Ⅰ代只有一条____________，则可以排除____________，但不能肯定是__________________；

③如果子Ⅰ代只有一条中等密度带，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________，同时肯定是________；若子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除____________。

答案　

（1）亲代的　新形成的　一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新形成的　每条链中一些片段是母链而另一些则是子链片段

（2）①一条轻带（14N/14N）　　一条重带（15N/15N）　半保留复制和弥散复制　②中等密度带　全保留复制　半保留复制或弥散复制　③1/2中等密度带　1/2轻密度带　弥散复制　半保留复制　中等和轻　半保留复制