3.1 遗传信息的复制 学案(含答案)
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1、第第 8 课时课时 遗传信息的复制遗传信息的复制 目标导读 1.阅读教材 P32内容,了解 DNA 分子半保留复制的概念。2.结合教材 P33“阅读 与分析”,了解 DNA 半保留复制的实验证据。3.分析教材图 33,归纳 DNA 分子的复制过 程和特点。4.总结有关 DNA 复制的计算规律,并探讨 DNA 复制的生物学意义。 重难点击 DNA 分子的复制过程和特点。 一 DNA 分子半保留复制的证据 对 DNA 分子的复制机理,人们做过几种假设,请结合教材内容讨论以下问题。 1对 DNA 分子复制的推测 取出上次课制作的 DNA 分子结构模型,把 DNA 的两条多核苷酸链(如图)从碱基的配对
2、处分 开。每个小组各负责一条链,根据碱基配对原则,做出现有 DNA 链的互补链。然后再把两 个小组制作好的两个 DNA 分子放在一起,进行比较。 (1)上述过程模拟了 DNA 分子复制的过程: 将 DNA 分子的双螺旋解开, 使互补的碱基之间氢 键断裂,以解开的两条单链作为复制的模板,以游离的脱氧核糖核苷酸为原料,依据碱基互 补配对原则,通过形成氢键,结合到作为模板的单链上。 (2)从上述比较可以发现,两个 DNA 分子和原 DNA 分子的碱基序列完全相同,每个新 DNA 分子中都保留了原来 DNA 分子中的一条链,这种方式称做半保留复制。 2DNA 分子复制的实验证据 (1)实验方法:放射性
3、同位素标记法和离心技术。 (2)实验原理:如果 DNA 的两条链都用 15N 标记,那么这样的 DNA 分子质量大,离心时应该 在试管的底部;两条链中都含有 14N,那么这样的 DNA 分子质量小,离心时应该在试管的上 部;两条链中一条含有 15N,另一条含有14N,那么这样的 DNA 分子质量居中,离心时应该 在试管的中部。 (3)实验过程 (4)在下图中画出预期的实验结果 答案 (5)实验结果和预期的一致,说明 DNA 的复制是以半保留的方式进行的。 归纳提炼 DNA 分子在复制时,以解旋形成的两条链(旧链)为模板,按照碱基互补配对原则吸收脱氧核 糖核苷酸与之配对,形成两条子链(新链),新
4、链与旧链螺旋成一个新的 DNA 分子,所以称之 为半保留复制。 活学活用 1以 DNA 的一条链“ATC”为模板,推测经复制后的子链是( ) A“TAG” B“UAG” C“TAC” D“TUC” 问题导析 (1)DNA 复制中碱基互补配对原则为 A 与 T 配对,G 与 C 配对。 (2)DNA 分子中不含碱基 U,这种碱基只在 RNA 中含有。 答案 A 解析 DNA 复制按照碱基互补配对原则进行。 二 DNA 分子复制的过程 通过以上实验我们了解了 DNA 分子复制具有半保留复制的特点, 如图为 DNA 分子复制的过 程,结合该图,思考下列内容。 1概念:是指以亲代 DNA 为模板合成子
5、代 DNA 的过程。 2时间:DNA 分子复制是在细胞分裂间期伴随着染色体的复制而完成的。 3场所:在真核生物的细胞中,DNA 复制发生的场所有细胞核、线粒体和叶绿体。主要场 所是细胞核。 4条件:(1)模板:亲代 DNA 的两条链。 (2)原料:四种脱氧核糖核苷酸。 (3)能量:ATP 等。 (4)酶:解旋酶,其作用是将两条螺旋状的长链解开形成单链。实质是破坏了碱基对之间的 氢键。 DNA 聚合酶, 其作用是将四种脱氧核糖核苷酸按照一定的顺序连接成和母链互补的 子链。 5过程 (1)解旋: DNA 分子首先利用细胞提供的能量, 在解旋酶的作用下, 把两条螺旋的双链解开。 (2)合成子链:分别
6、以解开的每一条 DNA 链为模板,以细胞中游离的四种脱氧核糖核苷酸为 原料,按照碱基互补配对原则,在 DNA 聚合酶和其他大分子蛋白质的作用下,各自合成与 母链互补的一段子链 DNA。 (3)形成子代 DNA:每条新链与其互补的母链盘旋成新的 DNA 双螺旋结构,从而形成两个与 亲代 DNA 完全相同的新的 DNA 分子。 6思考以下问题 (1)DNA 复制的起点在碱基组成上有什么特点? 答案 DNA 复制起点处,一般 AT 的含量较高。 (2)怎样保证复制产生的两个子代 DNA 分子和亲代 DNA 分子完全相同? 答案 DNA 分子独特的双螺旋结构提供精确模板。 通过碱基互补配对原则保证了复
7、制准确进行。 (3)两条子链延伸的方向不同,可能的原因是什么? 答案 DNA 分子中的两条链是反向平行的,因此子链的延伸方向也是相反的。 小贴士 一般来讲,原核生物的 DNA 只有一个复制起点,而真核生物的 DNA 有多个复制起 点。 归纳提炼 活学活用 2判断下列说法的正误。 (1)DNA 复制只发生在有丝分裂间期( ) (2)DNA 双螺旋全部解链后,开始 DNA 复制( ) (3)单个脱氧核糖核苷酸在 DNA 酶的作用下连接成子链,并且 2 条子链形成子代 DNA 分子 ( ) (4)DNA 的复制需要消耗能量( ) (5)单个脱氧核糖核苷酸借助 DNA 聚合酶通过氢键彼此连接成 DNA
8、 链( ) 问题导析 (1)DNA 复制发生在细胞分裂间期,不只是有丝分裂间期。 (2)DNA 复制为边解旋边复制。 (3)DNA 复制为一条母链与一条新合成的子链结合形成一个新的 DNA 分子。 (4)DNA 复制过程中解旋和形成磷酸二酯键都需要消耗能量。 (5)脱氧核糖核苷酸链是在 DNA 聚合酶的作用下通过形成磷酸二酯键而连接起来的。 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 解析 (1)减数分裂前的间期也发生 DNA 复制。(2)DNA 边解旋边复制。(3)DNA 半保留复 制。(5)单个脱氧核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接,不是氢键。 三 有关 DNA 分子复制的计算 如果用 15N
9、 标记 DNA 分子的两条链,让其在含有14N 的环境中复制。结合 DNA 分子半保留 复制的特点,完成下面表格: 世 代 DNA 分子结构特点 DNA 中多核苷酸链的 特点 分 子 总 数 细胞中的 DNA 分子 在离心管中的位置 不同 DNA 分子占全部 DNA 分子之比 链 的 总 数 含 14N、15N 的 链所占的比例 含 15N 含 14N 和 15N 只含 14N 含 15N 含 14N 0 1 全部在下部 1 0 0 2 1 0 1 2 全部在中部 0 1 0 4 1/2 1/2 2 4 1/2 中部,1/2 上部 0 1/2 1/2 8 1/4 3/4 3 8 1/4 中部,
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