人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制导学案

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制导学案，共6页。学案主要包含了教学目标，课堂检测案等内容，欢迎下载使用。

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【教学目标】1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式。概述DNA通过半保留方式进行复制。
2.通过对DNA半保留复制方式的实验验证,认同科学技术在生物学研究中的重要作用。
【预习案】
一、对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
1．对DNA复制的推测
(1)半保留复制①提出者： 。
②观点：DNA复制方式为 。
③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂。解开的 分别作为复制的模板，游离的 根据 原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的 。
(2)全保留复制
概念：指DNA复制以DNA双链为模板，子代 都是新合成的。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法： 技术和离心技术。
(2)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度 。
(3)实验假设：DNA分子以 的方式复制。
(4)实验结果预期：离心后应出现 DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(5)实验过程
(6)结果分析
①立即取出：提取DNA→离心→全部是 带。
②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→ 是中带。
③细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→ 位于中带、 位于轻带。
(7)实验结论：DNA复制是以 的方式进行的。
【探究案】
DNA半保留复制的实验证据[情境] 沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型之后,提出了遗传物质自我复制的半保留复制假说。但也有人持不同观点,提出全保留复制等不同假说。阅读教材P53～55,思考下列问题:
1.根据对半保留复制和全保留复制方式的理解,你认为判断DNA复制方式的关键是什么?可通过什么技术实现?
2.在“证明DNA半保留复制的实验”中,如果DNA是半保留复制,第一代和第二代DNA分子的两条链中,含有氮元素的标记情况是怎样的?离心后试管中DNA的位置会是怎样的?试通过演绎推理来预测并填写教材P54图中的方框。
3.如果全保留复制是正确的,实验预期又会怎样?
4.科学家的实验结果与你的哪种预测相符合?由此你认为DNA复制的方式是怎样的?
5对于DNA的复制,有人还提出了分散复制的假说,即亲代双链被切成许多双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式混合成完整的DNA分子。试根据以上实验,预测分散复制方式的离心结果。科学家从第一代DNA分子离心的结果已经能够排除全保留复制,想一想,为什么还要做第二代的实验?
【课堂检测案】
正误判断
( )(1)沃森和克里克以大肠杆菌为材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制
( )(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法
( )2．细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是
第一次分裂的子代DNA应为⑤
第二次分裂的子代DNA应为①
第三次分裂的子代DNA应为③
亲代的DNA应为⑤
( )3．把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌转移到含重氮(15N)的环境中培养相当于复制一代的时间，然后放回原环境中培养相当于连续复制两代的时间后，细菌的DNA组成为
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2中间型、1/2重氮型 D．1/2轻氮型、1/2中间型
( )4.DNA半保留复制和全保留复制方式根本的区别是
A.DNA复制的模板不同 B.DNA复制的酶不同
C.DNA两条链的来源不同 D.子代DNA的相对分子质量不同
( )5．将含15NDNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中,连续繁殖三代后,将其DNA进行密度梯度离心,得到的结果如图甲所示。然后加入解旋酶再离心,得到的结果如图乙所示。下列叙述错误的是
A.N层中的DNA只含15N标记
B.M层与N层的DNA数之比是3∶1
C.N'层中的DNA单链只含15N标记
D.M'层与N'层中的DNA单链数之比是7∶1
一、对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
1．对DNA复制的推测
(1)半保留复制①提出者：沃森和克里克。
②观点：DNA复制方式为半保留复制。
③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
(2)全保留复制
概念：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：同位素标记技术和离心技术。
(2)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(3)实验假设：DNA分子以半保留的方式复制。
(4)实验结果预期：离心后应出现三条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(5)实验过程
(6)结果分析
①立即取出：提取DNA→离心→全部是重带。
②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→全部是中带。
③细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→1/2位于中带、1/2位于轻带。
(7)实验结论：DNA复制是以半保留的方式进行的。
【探究案】
1.DNA半保留复制的实验证据[情境] 沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型之后,提出了遗传物质自我复制的半保留复制假说。但也有人持不同观点,提出全保留复制等不同假说。阅读教材P53～55,思考下列问题:
1.根据对半保留复制和全保留复制方式的理解,你认为判断DNA复制方式的关键是什么?可通过什么技术实现?
提示:关键是通过实验区分亲代与子代DNA;可通过同位素标记技术和(密度梯度)离心技术实现。
2.在“证明DNA半保留复制的实验”中,如果DNA是半保留复制,第一代和第二代DNA分子的两条链中,含有氮元素的标记情况是怎样的?离心后试管中DNA的位置会是怎样的?试通过演绎推理来预测并填写教材P54图中的方框。
提示:第一代DNA全为14N/15NDNA;第二代DNA中,1/2为14N/15NDNA,1/2为14N/14NDNA。离心后,第一代DNA分子全部在离心管中部;第二代DNA分子中,1/2在离心管中部,1/2在离心管的上部。
3.如果全保留复制是正确的,实验预期又会怎样?
提示:第一代DNA中,1/2为15N/15NDNA,1/2为 14N/14NDNA;第二代DNA中,1/4为15N/15NDNA,3/4为14N/14NDNA。离心后,第一代DNA分子中,1/2在离心管的底部,1/2在离心管的上部;第二代DNA分子中,1/4在离心管底部,3/4在离心管的上部。
4.科学家的实验结果与你的哪种预测相符合?由此你认为DNA复制的方式是怎样的?
提示:半保留复制的结果。半保留复制的方式。
5对于DNA的复制,有人还提出了分散复制的假说,即亲代双链被切成许多双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式混合成完整的DNA分子。试根据以上实验,预测分散复制方式的离心结果。科学家从第一代DNA分子离心的结果已经能够排除全保留复制,想一想,为什么还要做第二代的实验?
提示:离心后,第一代DNA分子全部在离心管中部;第二代DNA分子无规律地排列在试管的中上部。第一代DNA分子离心的结果不能排除分散复制的方式。
【课堂检测案】
正误判断
( )(1)沃森和克里克以大肠杆菌为材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制
( )(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法
答案 (1)× (2)√
( )2．细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图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
( )3．把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌转移到含重氮(15N)的环境中培养相当于复制一代的时间，然后放回原环境中培养相当于连续复制两代的时间后，细菌的DNA组成为
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2中间型、1/2重氮型 D．1/2轻氮型、1/2中间型
( )4.DNA半保留复制和全保留复制方式根本的区别是
A.DNA复制的模板不同 B.DNA复制的酶不同
C.DNA两条链的来源不同 D.子代DNA的相对分子质量不同
( )5．将含15NDNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中,连续繁殖三代后,将其DNA进行密度梯度离心,得到的结果如图甲所示。然后加入解旋酶再离心,得到的结果如图乙所示。下列叙述错误的是
A.N层中的DNA只含15N标记
B.M层与N层的DNA数之比是3∶1
C.N'层中的DNA单链只含15N标记
D.M'层与N'层中的DNA单链数之比是7∶1