第三章第三節《DNA復制》問題導學學案一、明確目標，思維啟航1．知識目標1）記住DNA復制概念。2）概述DNA復制過程，并分析、歸納出DNA復制過程特點。3）探討DNA復制在遺傳上意義。2．能力目標1）經過分析科學家探索DNA復制經典試驗，引導學生分析、比較、推理、歸納，培養科學思維。2）讓學生對照學案自讀教材，完成對應練習，培養學生自學能力、觀察能力、分析了解能力、總結歸納能力。3．情感目標體驗科學家認識DNA復制思維過程，激發學科學、用科學、愛科學求知欲。二、問題導學，自主探究依照教學目標，對所學知識提出不一樣問題，問題設計要有層次化、循序漸進，使不一樣層次學生都有所收獲，然后指導學生經過閱讀教材自主完成以下題目：（一）對DNA分子復制推測（經過速讀教材，學生獨立）1．沃森、克里克提出遺傳物質自我復制假說：復制方式為_________2．假說內容：（1）解旋：DNA分子復制時，DNA分子______解開，互補堿基之間_____斷裂。（2）復制時，所需模板為DNA分子解開_____________；所需原料為______________；所遵標準為______，重新形成氫健，結合到作為模板單鏈上。（3）DNA分子復制特點：新合成每個DNA分子中，都保留了原來DNA 分子_________。（二）DNA半保留復制試驗證據（指導學生看書讀圖，學生自主完成）1．要分析DNA是全保留還是半保留，就要區分親代與子代DNA。1958年，科學家以____為試驗材料，利用____，設計了一個巧妙試驗。2．試驗過程：（1）同位素：__、___，標識NH4Cl培養液培養大腸桿菌培養基類型結果在試管中位置親代子一代子二代（2）方法：____________（3）結論：上述試驗證實，在新合成每個DNA分子中，都保留了_________這種復制方式是：___________（三）DNA分子復制過程（教師巡回指導，學生組內合作完成）1．什么是DNA復制（DNA復制概念）？2．時間：____________________________3．場所：_____________模板：___________________4．條件：原料：_________________能量：__________________酶：___________________5．過程：（1）解旋：①需要細胞提供_______；②需要____酶作用；③結果把雙鏈解開。（2）合成子鏈：①以解開每一段____為模板；②以四種________為原料；③在_____酶等酶作用下；④以____為標準。（3）形成子代DNA分子：每條鏈與其對應模板鏈盤繞成__________結構。6．復制特點：（1）；（2）________________。7．怎樣確保復制準確性：（1）______________（2）_________________。8．結果：___________________________________9．意義：________________________________________________________。三、學情展示，教師點撥：教師主要以問題為引領，經過學生回答、板演等伎倆展示學生學習結果，在展示過程中，教師要對學生共同存在問題進行精講點撥，在教師指導下學生對教學重點二次學習，達成師生互動，學導同時，問題最終處理，完成既定學習目標。（一）DNA分子復制了解教師點撥一：DNA分子復制場全部哪些？在自然狀態下，生物DNA均在細胞中復制，真核生物主要在細胞核內，另外還有線粒體和葉綠體兩個半自主性細胞器；原核生物主要在擬核區和細胞質中，如質粒；病毒在活宿主細胞內。教師點撥二：引導學生讀懂DNA復制過程示意圖教師點撥三：DNA復制有哪些特點？（1）邊解旋邊復制：解旋合成子鏈子鏈與母鏈盤旋而成雙螺旋結構新DNA分子。（2）半保留復制：新合成每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中一條鏈。（3）多點解旋和復制：DNA分子在復制時，許多點解旋和復制，加緊了復制速度。（補充）教師點撥四：影響DNA復制原因有哪些？DNA復制過程中，需要酶催化和ATP供能，凡是影響酶活性和呼吸作用原因，都會影響DNA復制過程。[尤其提醒]DNA復制時，在特殊情況下，在外界原因和生物內部原因作用下，可能造成堿基配對出現差錯，引發基因突變。練一練：1、在一個細胞周期中，DNA復制過程中解旋發生在（）A、兩條DNA母鏈之間B、DNA子鏈與其互補母鏈之間C、兩條DNA子鏈之間D、DNA子鏈與其非互補母鏈之間（二）DNA半保留復制試驗證據分析教師點撥一：探究DNA復制試驗過程1．試驗原理：含15N雙鏈DNA密度大，含14N雙鏈DNA密度小，一條鏈含15N、一條鏈含14N雙鏈DNA分子密度居中。2．試驗假設：DNA以半保留方式復制3．試驗預期：離心后出現3條DNA帶。（1）重帶（密度最大，最靠近試管底部）：兩條鏈都為15N標識親代雙鏈DNA；（2）雜交帶（也稱中帶，密度位置也居中）：一條鏈為15N，一條鏈為14N標識子代雙鏈DNA（3）輕帶（密度最小，離試管底部最遠）：兩條鏈都為14N標識子代雙鏈DNA4．試驗過程：5．過程分析：（1）立刻取出，提取DNA離心全部重帶。（2）繁殖一代后取出，提取DNA離心全部中帶。（3）繁殖兩代后取出，提取DNA離心1/2輕帶、1/2中帶。6．試驗結論：DNA是以半保留方式復制。[尤其提醒]①該試驗在探究過程中采取假說----演譯法；②該試驗也能夠用P、S等元素進行標識；③試驗過程中一定要注意提取DNA時間，以大腸桿菌繁殖一次所用時間為間隔。練一練：2、一個被放射性元素標識雙鏈DNA噬菌體侵染細菌，若此細菌破裂后釋放出n個噬菌體，則其中具備放射性元素噬菌體占總數（）A、1/nB、1/2nC、2/nD、1/2（四）DNA復制過程中相關計算教師精講部分1．DNA分子數、DNA鏈數及所占百分比和脫氧核苷酸與DNA鏈之間數量關系計算世代DNA分子特點DNA分子中脫氧核苷酸鏈特點分子總數細胞中DNA分子在離心管中位置不一樣DNA分子占全部DNA分子之比鏈總數不一樣脫氧核苷酸鏈占全部鏈之比只含15N分子含14N、15N雜交分子含14N分子含15N鏈含14N鏈01全在下部10021012全在中部01041/21/2241/2中部1/2上部01/21/281/43/4381/4中部3/4上部01/43/4161/87/8n2n2/2n中部1-2/2n上部02/2n（或1/2n-1）1-2/2n2n+11/2n1-1/2n2．脫氧核苷酸鏈數計算（1）子代DNA分子中脫氧核苷酸總鏈數=2n+1條；（2）親代脫氧核苷酸鏈數=2n條；（3）新合成脫氧核苷酸鏈數=2n+1－2條；3．所需脫氧核苷酸數計算若一親代DNA分子含某種脫氧核苷酸m個，則：（1）經過n次復制，共需消耗游離該脫氧核苷酸m·(2n－1)個。（2）第n次復制時，需消耗游離該脫氧核苷酸m·2n－1個4．與染色體、細胞數目相關計算研究DNA分子半保留復制時，常包括到計算后代帶放射性標識DNA、染色體或細胞所占百分比問題，此時要注意：（1）一個DNA分子含兩條DNA鏈，只要有一條DNA鏈帶標識該DNA分子便帶標識；（2）每條染色體含一個或兩個DNA分子，只要一條DNA鏈帶標識便帶標識；（3）每個細胞含多條染色體，每條染色體情況是一樣，只需分析一條染色體即可。[尤其提醒]①在一個含有n個堿基正確DNA分子中，雙鏈中堿基排列和單鏈中堿基排列數目最多均為4n種；②利用DNA半保留復制特點，分析被標識DNA分子所占百分比時，應注意求是DNA分子數，還是脫氧核苷酸鏈數；看準是“含”還是“只含”；還應注意培養液中化學元素不一樣。③處理消耗某種脫氧核苷酸數量問題時，應注意親代DNA分子兩條母鏈被保留下來，不需消耗原料；④計算消耗脫氧核苷酸數時要明確是經過n次復制還是第n次復制。練一練：3、已知某DNA分子含有1000個堿基對，其中一條鏈上A：G：T：C=1：2：3：4。該DNA分子連續復制兩次，共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數是（）A、600個B、900個C、1200個D、1800個四、經典透析，關鍵點突破1．DNA復制特點、過程及條件例1：蠶豆根尖細胞在含3H標識胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標識培養基中繼續分裂至中期，其染色體放射性標識分布情況是（）A、每條染色體中都只有一條單體被標識；B、每條染色體兩條單體都被標識；C、只有半數染色體中一條單體被標識；D、每條染色體兩條單體都不被標識。[解析]完成一個細胞周期后，一條染色體只有一個DNA，這一DNA一條鏈為正常鏈，一條鏈為標識。再復制一次后得到兩個DNA，一個DNA兩條鏈全部正常鏈，另一DNA一條鏈為正常鏈，另一條鏈為標識鏈，這兩個DNA分子位于同一染色體姐妹染色體上。[答案]A解題規律：巧記DNA復制——“一所，兩期，三步，四條件”“一所”是指復制場所主要是細胞核；“兩期”是指復制時期主要是有絲分裂間期和減數第一次分裂間期；“三步”是指“三個步驟”即解旋、形成子鏈、母鏈與子鏈形成新DNA分子；“四個條件”是指原料、模板、能量和酶。例2：已知灰免DNA分子有A、B兩條鏈，將A鏈上某一區域放大后如圖所表示，結合本節所學知識回答以下問題：ABAB作用下DNA雙鏈解開。（2）若DNA在復制過程中，A鏈上一個堿基發生改變，由AT，該DNA分子經過3次復制后所產生異常DNA分子所占百分比為________。解析：（1）細胞內DNA分子復制過程中，氫鍵斷裂需要解旋酶；（2）解答DNA分子復制時，應先畫出DNA分子復制流程示意圖以下：再分析可知當一條鏈上一個堿基發生改變后，以這條鏈為模板復制成DNA分子均異常，以另一條鏈為模板復制成DNA分子均正常，故后代異常DNA分子所占百分比為1/2。答案：（1）解旋；（2）1/2。2．DNA分子復制關于計算例3：假如某一DNA分子中含有1000個堿基對，將該DNA分子放在用32P標識脫氧核苷酸培養液中培養讓其復制n次，則子代DNA分子平均分子量比原來增加（）A、1000B、C、1000×（2n－1）/（2n－1）D、1000×（2n－1）/2n解析：DNA基本組成單位為脫氧核苷酸，用32P標識后，每一個基本組成單位分子量增加1，所以一個DNA分子分子量共增加。復制n次后共增加×（2n－1），則子代DNA平均分子量比原來增加×（2n－1）/2n=1000×（2n－1）/（2n－1）。答案：C3．DNA復制試驗分析例4：在氮源為14N培養基上生長大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA（對照）；在氮源為15N培養基上生長大腸桿菌，其DNA分子均為15N-DNA（親代）。將親代大腸桿菌轉移到含14N培養基上，再連續繁殖兩代（I和II），用某種離心方法分離得到結果如圖所表示，請分析：（1）由試驗結果能夠推測第一代（I）細菌DNA分子中一條鏈是_________；另一條鏈是___________（2）將第一代（I）細菌轉移到含15N培養基上繁殖一代，將所得細菌DNA用一樣方法分離。請參考A圖將DNA分子可能出現在試管中位置在B圖中標出。[規范解答]本題給出了在不一樣氮源條件下生長大腸桿菌DNA分離結果。依照題意及DNA復制特點可推知其復制過程示意如左：從圖A能夠看出，14N培養基上培養大腸桿菌DNA（對照）分離位置位于試管上部，15N培養基上大腸桿菌DNA（親代）分離位置位于試管下部，將親代轉移到14N培養基上培養出子代DNA分離位置在中間。II代DNA分離位置為：1/2在試管上部，1/2在中間位置。由以上四個分離結果可確定，繁殖II代有二分之一DNA表現同對照，為14N-DNA，另二分之一表現同繁殖I代。依照DNA分子結構和半保留復制特點可知，親代15N-DNA在14N培養基上繁殖I代時，新合成DNA分子均由一條15N鏈和一條14N鏈組成。繁殖I代DNA分子為14N15N雙鏈DNA。在15N培養基上培養一代，新合成兩個雙鏈DNA分子中，一個為14N15N雙鏈DNA，另一個為15N15N雙鏈DNA。對照題干圖A，在試管中間和下部位置上標明兩條帶即完成第（2）題。答案：（1）15N母鏈14N新鏈（2）五、知能演練，落實雙基1．以下關于DNA復制敘述，正確是（）A.DNA分子在解旋酶作用下，水解成脫氧核苷酸B.在全部解旋之后才開始堿基配對C.解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新子鏈D.復制后，每個新DNA分子中含有一條母鏈和一條子鏈2．DNA分子能自我復制根本原因（分子基礎）是（）=1\*GB3①DNA具備獨特雙螺旋結構=2\*GB3②連接兩條鏈堿基有互補配對能力=3\*GB3③磷酸和脫氧核糖交互排列=4\*GB3④DNA有特異性和多樣性A.①②B.②③C.③④D.①④3.某DNA分子復制三次后，所得到第四代DNA分子中，含有第一代DNA中脫氧核苷酸鏈條數是（）A.1條B.2條C.4條D.8條4.將一個DNA分子用14N進行標識，在普通培養基上讓其連續復制3次，在最終得到DNA分子中，被標識DNA脫氧核苷酸鏈占DNA總脫氧核苷酸鏈百分比是（）A.1/32B.1/16C5.某DNA分子片斷含有100個堿基對，其中A為60個，該片段連續復制三次所需C數量為（）A.180個B.280個C.320個D.360個6.某DNA分子含有腺嘌呤200個，該DNA復制數次后，消耗了周圍環境中3000個含腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子已經復制了多少次？（）A.3次B.4次C.5次D.6次7．1個DNA復制成2個DNA，這兩個攜帶完全相同遺傳信息DNA分子彼此分離發生在（）A.細胞分裂間期B.減數第一次分裂后期C.減數第一次分裂后期和有絲分裂后期D.減數第二次分裂后期和有絲分裂后期①②③ABCD8．含有32P或31P磷酸，二者化學性質幾乎相同，都可參加DNA分子組成，但32P比31P質量大。現將某哺乳動物細胞移至含有31P磷酸培養基中，連續培養數代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移至含有32P磷酸培養基中培養，經過第1、2次細胞分裂后，分別得到G1、G2代細胞。再從G0、G1、G2代細胞中提取出DNA，經密度梯度離心后得到結果如圖。因為DNA分子質量不一樣，所以在離心管內分布不一樣。若①、②、③①②③ABCD（1）G0、G1、G2三代DNA離心后得試管分別是圖中G0__,G1___,G2___。（2）G2代在①、②、③三條帶中DNA數比例是_______。（3）圖中①、②兩條帶中DNA分子所含同位素磷分別是：條帶①_______，條帶②___________（4）上述試驗結果證實DNA復制方式是______。DNA自我復制能使生物______保持相對穩定。六、歸納梳理，構建體系復制時間有絲分裂間期和減數第一次分裂間期復制場所細胞核（主要）、線粒體和葉綠體需要條件模板解旋后兩條DNA單鏈原料四種脫氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶復制模型復制過程①解旋：在解旋酶作用下，把兩條螺旋雙鏈解開；②合成子鏈：以解開每一條母鏈為模板，以游離四種脫氧核苷酸為原料，遵照堿基互補配對標準，在關于酶作用下，各自合成與母鏈互補子鏈；③形成子代DNA：每條子鏈與其對應母鏈盤旋成雙螺旋結構，從而形成2個與親代DNA完全相同子代DNA分子復制方式半保留復制復制結果形成兩條完全相同DNA分子準確復制原因①獨特雙螺旋結構為復制提供了精準模板；②嚴格堿基互補配對標準確保了復制準確進行復制意義①遺傳信息傳遞，使物種保持相對穩定狀態；②因為復制差錯出現基本突變，為生物進化提供原始材料。（補充）答案部分：問題導學，自主探究部分答案教材都有略。練一練部分：1．A在DNA復制時，首先是DNA兩條母鏈解旋，然后以兩條母鏈分別為模板，按照堿基互補配對標準，合成子鏈。2．C在子代噬菌體DNA分子中，只有2個DNA分子含有親代噬菌體DNA成份。3．D分析：其中一條鏈上A：G：T：C=l：2：3：4，依照堿基互補配對標準，另一條鏈上T：C：A：G=1：2：3：4，兩條鏈中G占30%；因為該DNA中有1000個堿基對也就是個堿基，所以含有G就是600個；該DNA復制兩次，也就是凈增3個DNA分子，需要G個數為：600*3=1800個。達標測試提素能部分1．DDNA分子復制是半保留方式復制，以親代DNA分子一條母鏈為模板，合成新DNA分子。2．ADNA能準確復制原因是它具備獨特雙螺旋結