DNA的復(fù)制問題導(dǎo)學(xué)學(xué)案

第三章第三節(jié)《DNA復(fù)制》問題導(dǎo)學(xué)學(xué)案一、明確目標(biāo)，思維啟航1．知識目標(biāo)1）記住DNA復(fù)制概念。2）概述DNA復(fù)制過程，并分析、歸納出DNA復(fù)制過程特點。3）探討DNA復(fù)制在遺傳上意義。2．能力目標(biāo)1）經(jīng)過分析科學(xué)家探索DNA復(fù)制經(jīng)典試驗，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)科學(xué)思維。2）讓學(xué)生對照學(xué)案自讀教材，完成對應(yīng)練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、觀察能力、分析了解能力、總結(jié)歸納能力。3．情感目標(biāo)體驗科學(xué)家認(rèn)識DNA復(fù)制思維過程，激發(fā)學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、愛科學(xué)求知欲。二、問題導(dǎo)學(xué)，自主探究依照教學(xué)目標(biāo)，對所學(xué)知識提出不一樣問題，問題設(shè)計要有層次化、循序漸進(jìn)，使不一樣層次學(xué)生都有所收獲，然后指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過閱讀教材自主完成以下題目：（一）對DNA分子復(fù)制推測（經(jīng)過速讀教材，學(xué)生獨立）1．沃森、克里克提出遺傳物質(zhì)自我復(fù)制假說：復(fù)制方式為_________2．假說內(nèi)容：（1）解旋：DNA分子復(fù)制時，DNA分子______解開，互補堿基之間_____斷裂。（2）復(fù)制時，所需模板為DNA分子解開_____________；所需原料為______________；所遵標(biāo)準(zhǔn)為______，重新形成氫健，結(jié)合到作為模板單鏈上。（3）DNA分子復(fù)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(fù)制試驗證據(jù)（指導(dǎo)學(xué)生看書讀圖，學(xué)生自主完成）1．要分析DNA是全保留還是半保留，就要區(qū)分親代與子代DNA。1958年，科學(xué)家以____為試驗材料，利用____，設(shè)計了一個巧妙試驗。2．試驗過程：（1）同位素：__、___，標(biāo)識NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌培養(yǎng)基類型結(jié)果在試管中位置親代子一代子二代（2）方法：____________（3）結(jié)論：上述試驗證實，在新合成每個DNA分子中，都保留了_________這種復(fù)制方式是：___________（三）DNA分子復(fù)制過程（教師巡回指導(dǎo)，學(xué)生組內(nèi)合作完成）1．什么是DNA復(fù)制（DNA復(fù)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(xì)胞提供_______；②需要____酶作用；③結(jié)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(biāo)準(zhǔn)。（3）形成子代DNA分子：每條鏈與其對應(yīng)模板鏈盤繞成__________結(jié)構(gòu)。6．復(fù)制特點：（1）；（2）________________。7．怎樣確保復(fù)制準(zhǔn)確性：（1）______________（2）_________________。8．結(jié)果：___________________________________9．意義：________________________________________________________。三、學(xué)情展示，教師點撥：教師主要以問題為引領(lǐng)，經(jīng)過學(xué)生回答、板演等伎倆展示學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，在展示過程中，教師要對學(xué)生共同存在問題進(jìn)行精講點撥，在教師指導(dǎo)下學(xué)生對教學(xué)重點二次學(xué)習(xí)，達(dá)成師生互動，學(xué)導(dǎo)同時，問題最終處理，完成既定學(xué)習(xí)目標(biāo)。（一）DNA分子復(fù)制了解教師點撥一：DNA分子復(fù)制場全部哪些？在自然狀態(tài)下，生物DNA均在細(xì)胞中復(fù)制，真核生物主要在細(xì)胞核內(nèi)，另外還有線粒體和葉綠體兩個半自主性細(xì)胞器；原核生物主要在擬核區(qū)和細(xì)胞質(zhì)中，如質(zhì)粒；病毒在活宿主細(xì)胞內(nèi)。教師點撥二：引導(dǎo)學(xué)生讀懂DNA復(fù)制過程示意圖教師點撥三：DNA復(fù)制有哪些特點？（1）邊解旋邊復(fù)制：解旋合成子鏈子鏈與母鏈盤旋而成雙螺旋結(jié)構(gòu)新DNA分子。（2）半保留復(fù)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(fù)制：DNA分子在復(fù)制時，許多點解旋和復(fù)制，加緊了復(fù)制速度。（補充）教師點撥四：影響DNA復(fù)制原因有哪些？DNA復(fù)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(fù)制過程。[尤其提醒]DNA復(fù)制時，在特殊情況下，在外界原因和生物內(nèi)部原因作用下，可能造成堿基配對出現(xiàn)差錯，引發(fā)基因突變。練一練：1、在一個細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過程中解旋發(fā)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(fù)制試驗證據(jù)分析教師點撥一：探究DNA復(fù)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(shè)：DNA以半保留方式復(fù)制3．試驗預(yù)期：離心后出現(xiàn)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(biāo)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(biāo)識子代雙鏈DNA（3）輕帶（密度最小，離試管底部最遠(yuǎn)）：兩條鏈都為14N標(biāo)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(jié)論：DNA是以半保留方式復(fù)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(jìn)行標(biāo)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(biāo)識雙鏈DNA噬菌體侵染細(xì)菌，若此細(xì)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(shù)（）A、1/nB、1/2nC、2/nD、1/2（四）DNA復(fù)制過程中相關(guān)計算教師精講部分1．DNA分子數(shù)、DNA鏈數(shù)及所占百分比和脫氧核苷酸與DNA鏈之間數(shù)量關(guān)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(shù)細(xì)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(shù)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(shù)計算（1）子代DNA分子中脫氧核苷酸總鏈數(shù)=2n+1條；（2）親代脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n條；（3）新合成脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1－2條；3．所需脫氧核苷酸數(shù)計算若一親代DNA分子含某種脫氧核苷酸m個，則：（1）經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離該脫氧核苷酸m·(2n－1)個。（2）第n次復(fù)制時，需消耗游離該脫氧核苷酸m·2n－1個4．與染色體、細(xì)胞數(shù)目相關(guān)計算研究DNA分子半保留復(fù)制時，常包括到計算后代帶放射性標(biāo)識DNA、染色體或細(xì)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(biāo)識該DNA分子便帶標(biāo)識；（2）每條染色體含一個或兩個DNA分子，只要一條DNA鏈帶標(biāo)識便帶標(biāo)識；（3）每個細(xì)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(shù)目最多均為4n種；②利用DNA半保留復(fù)制特點，分析被標(biāo)識DNA分子所占百分比時，應(yīng)注意求是DNA分子數(shù)，還是脫氧核苷酸鏈數(shù)；看準(zhǔn)是“含”還是“只含”；還應(yīng)注意培養(yǎng)液中化學(xué)元素不一樣。③處理消耗某種脫氧核苷酸數(shù)量問題時，應(yīng)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(shù)時要明確是經(jīng)過n次復(fù)制還是第n次復(fù)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(xù)復(fù)制兩次，共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)是（）A、600個B、900個C、1200個D、1800個四、經(jīng)典透析，關(guān)鍵點突破1．DNA復(fù)制特點、過程及條件例1：蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)識胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)識培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體放射性標(biāo)識分布情況是（）A、每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)識；B、每條染色體兩條單體都被標(biāo)識；C、只有半數(shù)染色體中一條單體被標(biāo)識；D、每條染色體兩條單體都不被標(biāo)識。[解析]完成一個細(xì)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(biāo)識。再復(fù)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(biāo)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(guī)律：巧記DNA復(fù)制——“一所，兩期，三步，四條件”“一所”是指復(fù)制場所主要是細(xì)胞核；“兩期”是指復(fù)制時期主要是有絲分裂間期和減數(shù)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(qū)域放大后如圖所表示，結(jié)合本節(jié)所學(xué)知識回答以下問題：ABAB作用下DNA雙鏈解開。（2）若DNA在復(fù)制過程中，A鏈上一個堿基發(fā)生改變，由AT，該DNA分子經(jīng)過3次復(fù)制后所產(chǎn)生異常DNA分子所占百分比為________。解析：（1）細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制過程中，氫鍵斷裂需要解旋酶；（2）解答DNA分子復(fù)制時，應(yīng)先畫出DNA分子復(fù)制流程示意圖以下：再分析可知當(dāng)一條鏈上一個堿基發(fā)生改變后，以這條鏈為模板復(fù)制成DNA分子均異常，以另一條鏈為模板復(fù)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(fù)制關(guān)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(biāo)識脫氧核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng)讓其復(fù)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(biāo)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(fù)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(fù)制試驗分析例4：在氮源為14N培養(yǎng)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(yǎng)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(zhuǎn)移到含14N培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（I和II），用某種離心方法分離得到結(jié)果如圖所表示，請分析：（1）由試驗結(jié)果能夠推測第一代（I）細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)莀________；另一條鏈?zhǔn)莀__________（2）將第一代（I）細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含15N培養(yǎng)基上繁殖一代，將所得細(xì)菌DNA用一樣方法分離。請參考A圖將DNA分子可能出現(xiàn)在試管中位置在B圖中標(biāo)出。[規(guī)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(jié)果。依照題意及DNA復(fù)制特點可推知其復(fù)制過程示意如左：從圖A能夠看出，14N培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌DNA（對照）分離位置位于試管上部，15N培養(yǎng)基上大腸桿菌DNA（親代）分離位置位于試管下部，將親代轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基上培養(yǎng)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(jié)果可確定，繁殖II代有二分之一DNA表現(xiàn)同對照，為14N-DNA，另二分之一表現(xiàn)同繁殖I代。依照DNA分子結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制特點可知，親代15N-DNA在14N培養(yǎng)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(yǎng)基上培養(yǎng)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(biāo)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(guān)于DNA復(fù)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(fù)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(fù)制根本原因（分子基礎(chǔ)）是（）=1\*GB3①DNA具備獨特雙螺旋結(jié)構(gòu)=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(fù)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(shù)是（）A.1條B.2條C.4條D.8條4.將一個DNA分子用14N進(jìn)行標(biāo)識，在普通培養(yǎng)基上讓其連續(xù)復(fù)制3次，在最終得到DNA分子中，被標(biāo)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(xù)復(fù)制三次所需C數(shù)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(fù)制數(shù)次后，消耗了周圍環(huán)境中3000個含腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了多少次？（）A.3次B.4次C.5次D.6次7．1個DNA復(fù)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(fā)生在（）A.細(xì)胞分裂間期B.減數(shù)第一次分裂后期C.減數(shù)第一次分裂后期和有絲分裂后期D.減數(shù)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(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參加DNA分子組成，但32P比31P質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動物細(xì)胞移至含有31P磷酸培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細(xì)胞。然后將G0代細(xì)胞移至含有32P磷酸培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1、2次細(xì)胞分裂后，分別得到G1、G2代細(xì)胞。再從G0、G1、G2代細(xì)胞中提取出DNA，經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果如圖。因為DNA分子質(zhì)量不一樣，所以在離心管內(nèi)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(shù)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(jié)果證實DNA復(fù)制方式是______。DNA自我復(fù)制能使生物______保持相對穩(wěn)定。六、歸納梳理，構(gòu)建體系復(fù)制時間有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期復(fù)制場所細(xì)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(fù)制模型復(fù)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(biāo)準(zhǔn)，在關(guān)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(yīng)母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而形成2個與親代DNA完全相同子代DNA分子復(fù)制方式半保留復(fù)制復(fù)制結(jié)果形成兩條完全相同DNA分子準(zhǔn)確復(fù)制原因①獨特雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精準(zhǔn)模板；②嚴(yán)格堿基互補配對標(biāo)準(zhǔn)確保了復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行復(fù)制意義①遺傳信息傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定狀態(tài)；②因為復(fù)制差錯出現(xiàn)基本突變，為生物進(jìn)化提供原始材料。（補充）答案部分：問題導(dǎo)學(xué)，自主探究部分答案教材都有略。練一練部分：1．A在DNA復(fù)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(fù)制兩次，也就是凈增3個DNA分子，需要G個數(shù)為：600*3=1800個。達(dá)標(biāo)測試提素能部分1．DDNA分子復(fù)制是半保留方式復(fù)制，以親代DNA分子一條母鏈為模板，合成新DNA分子。2．ADNA能準(zhǔn)確復(fù)制原因是它具備獨特雙螺旋結(jié)