生物必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第3节 DNA的复制导学案

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【教学目标】1.DNA的复制过程。
2.DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递的意义。
【预习案】
一、DNA复制的过程
1．DNA复制的概念：以 为模板合成 的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在 期，随着染色体的复制而完成的。
3．过程
4．结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子。
5．特点(1) 。(2) 复制。
6．准确复制的原因
(1)DNA独特的 结构，为复制提供了 。
(2)通过 ，保证了复制能够 地进行。
7．意义：DNA通过复制，将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性。
【探究案】
1.阅读教材P55～56“DNA复制的过程”,思考下列问题:
（1）.用箭头和文字归纳DNA复制的过程,并简述该过程。
（2）.真核细胞DNA复制发生在什么时间?
.DNA分子复制的过程中,解旋酶和DNA聚合酶的作用分别是什么?
独特的双螺旋结构提供模板和碱基互补配对原则能够保证DNA复制准确无误的进行,但是这种“准确无误”是不是百分之百的?有没有可能出现差错?
3.请总结DNA复制的相关计算规律：
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
从图中可以得到如下规律：
(1).DNA分子数
①子n代DNA分子总数为 个。
②含15N的DNA分子数为 个。
③含14N的DNA分子数为 个。
④只含15N的DNA分子数为 个。
⑤只含14N的DNA分子数为 个。
(2).脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝ 条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝ 条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝ 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次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。
[归纳总结] DNA复制总结
拓展延伸 真核生物DNA复制的起点和方向
多起点不同时双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的
【课堂检测案】
1．正误判断
( )(1)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同
( )(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制
( )(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
( )(4)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中
( )(5)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键
( )(6)DNA复制时,严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。
( )(7)DNA复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板。
( )(8)复制过程中不需要消耗ATP。
( )(9)复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团。
( )(10)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。
( )2.下列有关双链DNA分子复制的叙述中,正确的是
A.DNA分子复制发生于有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ的前期
B.复制过程遵循碱基互补配对原则,即A与U配对,G与C配对
C.DNA分子复制过程是先完全解旋后再开始碱基配对形成子链
D.真核细胞内DNA的复制可以发生在细胞核和细胞质中
( )3.DNA分子能够自我复制的结构基础是
A.DNA具有独特的双螺旋结构 B.配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
C.磷酸和脱氧核苷酸交互排列的顺序稳定不变 D.DNA分子具有多样性和特异性
( )4．下列关于DNA复制的叙述，不正确的是
A．DNA复制时只以DNA的一条链作为模板 B．DNA复制时以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．DNA分子的复制方式是半保留复制
( )5．下图表示DNA分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
( )6．以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后产生的子链是
A．—G—A—T— B．—U—A—G—
C．—T—A—G— D．—T—U—G—
( )7.若有一个控制有利性状的DNA分子片段为,要使其数量增加,可进行人工复制,复制时所需的条件有
①ATGTG和TACAC模板链 ②分别含A、U、G、C碱基的4种核糖核苷酸
③分别含A、T、C、G碱基的4种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶
⑤细胞代谢提供能量 ⑥DNA水解酶
A.①③④⑥ B.①②④⑤
C.③④⑤⑥ D.①③④⑤
8．如图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)图中表示的生理过程是 ，此过程发生的主要场所是 。
(2)该过程首先需要在 酶作用下把两条螺旋的双链解开；需要 直接供能。
(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤q个，连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 个。
(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是
。
一、DNA复制的过程
1．DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
3．过程
4．结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
5．特点(1)边解旋边复制。(2)半保留复制。
6．准确复制的原因
(1)DNA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，保证了复制能够准确地进行。
7．意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
【探究案】
1.阅读教材P55～56“DNA复制的过程”,思考下列问题:
（1）.用箭头和文字归纳DNA复制的过程,并简述该过程。
提示:解旋→合成子链→螺旋化
①解旋:需要细胞提供能量;需要解旋酶的作用;最终把两条螺旋的双链解开。
②合成子链:模板——解开后的两条母链;原料——游离的四种脱氧核苷酸;酶——DNA聚合酶等;原则——碱基互补配对原则。
③螺旋化:每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
（2）.真核细胞DNA复制发生在什么时间?
提示:细胞分裂前的间期(主要包括有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期)。
（3）.DNA分子复制的过程中,解旋酶和DNA聚合酶的作用分别是什么?
提示:解旋酶的作用是断开氢键,解开双螺旋结构;DNA聚合酶的作用是催化3',5'磷酸二酯键的形成,将脱氧核苷酸连接到核苷酸链上。
2.独特的双螺旋结构提供模板和碱基互补配对原则能够保证DNA复制准确无误的进行,但是这种“准确无误”是不是百分之百的?有没有可能出现差错?
提示:在某些外界因素,例如X射线、亚硝酸盐、尼古丁以及病毒等因素作用下,DNA复制有可能出现差错,从而导致DNA结构的改变。另外自然状态下,DNA复制也会出现错误。
3.请总结DNA复制的相关计算规律：
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
从图中可以得到如下规律：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为2n个。
②含15N的DNA分子数为2个。
③含14N的DNA分子数为2n个。
④只含15N的DNA分子数为0个。
⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(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次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
[归纳总结] DNA复制总结
【课堂检测案】
1答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× （6）×（7）√ （8）× （9）√ （10）√
2.D 3.A 4.A 5.C 6.C 7.D
8答案 (1)DNA复制 细胞核
(2)解旋 ATP
(3)(p/2－q)(2n－1)
(4)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
时期
细胞分裂
场所
主要在
条件
、 、 和酶
特点
、
准确复制
的原因
和
准确复制
的意义

时期
细胞分裂前的间期
场所
主要在细胞核
条件
模板、能量、4种脱氧核苷酸和酶
特点
边解旋边复制、半保留复制
准确复制
的原因
独特的双螺旋结构提供模板和碱基互补配对原则
准确复制
的意义
将亲代的遗传信息传递给子代,保持了遗传信息的连续性