《高中生物 第三章 遗传的分子基础 3.3 遗传信息的传递导学案 浙科版必修2》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中生物 第三章 遗传的分子基础 3.3 遗传信息的传递导学案 浙科版必修2(7页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 遗传的分子基础第三节 遗传信息的传递探 究 DNA 的 复 制 过 程1实验方法:同位素示踪法。2实验原理(1)含15N的双链DNA密度较大,离心后的条带应分布于离心管的下部。(2)含14N的双链DNA密度较小,离心后的条带应分布于离心管的上部。(3)两条链分别含15N和 14N的双链DNA密度介于双链均含15N的DNA和双链均含14N的DNA之间,离心后的条带应分布于离心管的中部。3实验过程(1)大肠杆菌在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖若干代。(2)将上述大肠杆菌转到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,即分别取完成一次细胞分裂
2、和两次细胞分裂的大肠杆菌,并将其中的DNA分子分离出来。(4)将提取的DNA进行密度梯度超速离心和分析,记录离心后离心管中DNA的位置。4实验结果(如图示)(1)离心管a:立即取出提取DNA离心离心管底部(15N15NDNA)。(2)离心管b:繁殖一代后取出提取DNA离心离心管中部(15N14NDNA)。(3)离心管c:繁殖二代后取出提取DNA离心离心管上部和离心管中部(14N14NDNA和15N14NDNA)。5实验结论:DNA的复制方式为半保留复制。探讨:该实验的假说是什么?提示:DNA以半保留的方式复制。探讨:科学家用15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖两代,然后收
3、集并提取DNA,再将提取的DNA进行密度梯度离心,请说出离心后试管中DNA的位置。提示:一半居中,一半位于下层。1图解该实验的过程2预期该实验的结果离心后应出现3条DNA带,见上图。(1)重带(密度最大):两条链都为15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)杂交带(密度居中):一条链为15N,另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。【题组巩固】1、某研究性学习小组以细菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次
4、,产生子代,实验结果见相关图示)。请回答下列问题:(1)综合分析本实验的DNA离心结果,前三组实验中,第 组结果对得到的结论起到了关键作用,但需把它与第 组和第 组的结果进行比较,才能说明DNA分子的复制方式。(2)分析讨论若实验三的离心结果为:如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置,则是 复制;如果DNA位于全中带位置,则是 复制。为了进一步得出结论,该小组设计了实验四,请分析:如果DNA位于 (位置及比例,下同)带位置,则是全保留复制;如果DNA位于 带位置,则是半保留复制。若将实验三得到的DNA双链分开后再离心,其结果 (填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。为什么? 。(3)实验
5、得出结论:DNA复制方式为半保留复制。若将实验四的实验时间改为60 min,离心后密度带的数量和位置是否发生变化? 。若实验三的结果中,子一代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽,可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为 。DNA 的 复 制1概念:产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。2时间:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。3DNA复制的过程(1)解旋:在解旋酶作用下,DNA分子两条链的配对碱基之间的氢键断裂,碱基暴露出来,形成两条“模板链”(母链)。(2)合成子链:以每一条母链为模板,在DNA聚合酶作用下,利用游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原
6、则,合成与母链互补的子链。(3)形成子代DNA:延伸子链,母子链盘绕成双螺旋结构。结果,一个DNA分子形成两个完全相同的子代DNA分子。4复制的条件模板:亲代DNA解旋产生的两条母链。原料:游离的四种脱氧核苷酸。酶:DNA解旋酶、DNA聚合酶。能量:ATP。5复制的特点:半保留复制,即子代DNA双链一条母链一条新子链。6意义:将遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。 探讨:对真核生物来说,DNA复制只发生在有丝分裂间期和减数分裂间期吗?提示:不是,真核生物的无丝分裂也有DNA复制。探讨:真核生物DNA复制的场所只有细胞核吗?原核生物DNA复制的场所是什么?提示:不是,还有线粒体、叶绿
7、体。原核生物DNA复制的场所主要是拟核。探讨:DNA准确复制的原因是什么?提示:DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板;碱基具有互补配对的能力,能够使复制准确无误。探讨:某个DNA片段由500对碱基组成,AT占碱基总数的34%,若该DNA片段复制2次,其需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为多少?提示:990探讨:用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入含31P的培养基中培养,在第二次细胞分裂中期和后期,一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是多少?提示:中期每个细胞含染色体20条,被32P标记的有20条,后期每个细胞含染色体40条,
8、被32P标记的有20条。1对DNA复制的理解(1)DNA复制的场所:主要场所是细胞核,但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。(2)能够进行DNA复制的生物:一切以DNA为遗传物质的生物。(3)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间:在体细胞中发生在有丝分裂间期;在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。(4)复制所需的酶是指一个酶系统,不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶,还包括DNA连接酶等。解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。DNA连接酶的作用是连接DNA片段。(5)两个子代DNA的位置及分开时间:复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上
9、,由着丝粒连在一起,在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开,分别进入两个子细胞中。2DNA复制的有关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养,复制n次,则: (2)若某DNA分子含某碱基x个,则该DNA分子进行n次复制,需含该碱基的脱氧核苷酸分子数互补的碱基的脱氧核苷酸分子数(2n1)x。若计算第n次需该碱基多少个,其公式应为(2n1)x个。特别提醒解答此类问题时,应看准是“含”还是“只含”,是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。【题组巩固】2、体外进行DNA复制的实验,向试管中加入有关的酶、4种脱氧核苷酸和ATP,37 下保温。下列叙述中正确的是()A能
10、生成DNA,DNA的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致B不能生成DNA,因为缺少DNA模板C能生成DNA,DNA的碱基比例不确定,且与酶的来源有一定的关联D不能生成DNA,因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件3、某DNA分子含m对碱基,其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述,错误的是()A在第一次复制时,需要(mA)个B在第二次复制时,需要2(mA)个C在第n次复制时,需要2n1(mA)个D在n次复制过程中,总共需要2n(mA)个参考答案【题组巩固】1、某研究性学习小组以细菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(
11、已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次,产生子代,实验结果见相关图示)。请回答下列问题:(1)综合分析本实验的DNA离心结果,前三组实验中,第 组结果对得到的结论起到了关键作用,但需把它与第 组和第 组的结果进行比较,才能说明DNA分子的复制方式。(2)分析讨论若实验三的离心结果为:如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置,则是 复制;如果DNA位于全中带位置,则是 复制。为了进一步得出结论,该小组设计了实验四,请分析:如果DNA位于 (位置及比例,下同)带位置,则是全保留复制;如果DNA位于 带位置,则是半保留复制。若将实验三得到的DNA双链分开后再离心,其结果 (填“能”或“不能”)判
12、断DNA的复制方式。为什么? 。(3)实验得出结论:DNA复制方式为半保留复制。若将实验四的实验时间改为60 min,离心后密度带的数量和位置是否发生变化? 。若实验三的结果中,子一代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽,可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为 。【解析】(1)由于第一组A是完全含14N的DNA,第二组B是经多代培养后完全被15N标记的DNA,而第三组是第二组B经过一次复制形成的子代DNA,其离心结果显示,新合成的DNA全部为中带,即一条链含被标记的15N,一条链含未被标记的14N。必须将第一组的A(全部轻带)与第二组的B(全部重带)进行比较,才能说明B的子一
13、代的全部中带的获得方式是半保留复制。(2)若子代出现两条带,分别是轻带和重带,则重带DNA只能来自B被15N标记的DNA,轻带只能来自新合成的DNA,因此,可推测DNA的复制方式不是一条链来自亲代DNA,一条链新合成的半保留复制,而是全保留复制;若将实验三得到的子一代DNA双链分开,则离心结果也会出现轻带和重带两条带,故不能判断DNA的复制方式。(3)若将子代继续培养,则子n代离心,密度带仍旧为中带和轻带两条;若实验结果中子一代中带略宽,其最可能的原因是新合成的DNA单链中仍有部分被15N标记。【答案】(1)三一二(2)全保留半保留1/4轻和3/4重1/2中和1/2重不能不论是全保留还是半保留
14、,实验结果都是一样的(3)没有变化15N2、体外进行DNA复制的实验,向试管中加入有关的酶、4种脱氧核苷酸和ATP,37 下保温。下列叙述中正确的是()A能生成DNA,DNA的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致B不能生成DNA,因为缺少DNA模板C能生成DNA,DNA的碱基比例不确定,且与酶的来源有一定的关联D不能生成DNA,因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件【解析】DNA复制需要的条件是模板、原料、酶、能量等,题目的条件缺少模板,不能生成DNA。【答案】B3、某DNA分子含m对碱基,其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述,错误的是()A在第一次复制时,需要(mA)个B在第二次复制时,需要2(mA)个C在第n次复制时,需要2n1(mA)个D在n次复制过程中,总共需要2n(mA)个【解析】本题的关键是