高中生物第三章遗传的分子基础第13课时遗传信息的传递同步备课教学案浙科版必修2 13页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 13 课时 遗传信息的传递 知识内容 考试属性及要求 考情解读 必考 加试 DNA 分子的复制 b b 1．概述 DNA 分子的复制。 2．通过活动感悟科学实验中蕴含的理性精 神与求真意识、批判精神与创新意识，逐 步领悟科学的本质特征。 活动：探究 DNA 的复制 过程 c c 考点一 DNA 复制的过程探究(c/c) 1．DNA 复制的概念 产生两个跟亲代 DNA 完全相同的新 DNA 分子的过程。 2．探究 DNA 的复制过程 (1)方法：同位素标记法和离心技术。 (2)实验原理：双链都含 15N 的 DNA 密度较大，离心时应该在试管的底部；双链都含 14N 的 DNA 密度较小，离心时应该在试管的上部；一条链含 14N、一条链含 15N 的双链 DNA 分子密 度居中。 (3)实验过程 (4)实验结论：在子代的离心结果中出现中带，说明 DNA 复制方式为半保留复制。 (5)实验拓展 ①若 DNA 复制方式是全保留复制，则子一代：1 2 的 DNA 分布离心管下部，1 2 的 DNA 分布于 离心管上部；子二代：1 4 的 DNA 分布于离心管下部，3 4 的 DNA 分布于离心管上部。 ②若 DNA 复制方式是弥散复制，则子一代：DNA 全部分布于离心管中部；子二代：DNA 全部分布于离心管中部偏上位置。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 1．将亲代大肠杆菌(15N－DNA)转移到含 14N 的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，再将 第一代(Ⅰ)大肠杆菌转移到含 15N 的培养基上繁殖一代(Ⅲ)，用离心方法分离得到 DNA 的结 果。则Ⅱ和Ⅲ代大肠杆菌 DNA 分子可能出现在试管中的位置分别是( ) A．A B．B C．C D．D 解析 (1)将亲代大肠杆菌转移到含 14N 的培养基上，连续繁殖两代：繁殖一代后，Ⅰ中 DNA 分子的一条链是 14N，另一条链是 15N；繁殖二代后，Ⅱ中有一半是 DNA 分子的一条链是 14N，另一条链是 15N；另有一半是 DNA 分子的两条链都含有 14N。(2)将亲代大肠杆菌转移到含 14N 的培养基上，繁殖一代后，Ⅰ中 DNA 分子的一条链是 14N，另一条链是 15N；再将其转移到 含 15N 的培养基上繁殖一代，则Ⅲ中有一半是 DNA 分子的一条链是 14N，另一条链是 15N；另有 一半是 DNA 分子的两条链都含有 15N。 答案 A 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 考点二 DNA 复制的过程及意义(b/b) 1．DNA 的复制 (1)复制时间：DNA 复制在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，是随着染色 体的复制而复制的。 (2)在真核细胞中，DNA 复制发生的场所有：细胞核(主要场所)、线粒体和叶绿体。 (3)DNA 独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则保证了复制准确 进行。DNA 复制的结果是形成两个跟亲代 DNA 完全相同的新 DNA 分子。 即时贴： DNA 分子复制的特点除了半保留复制和边解旋边复制外，真核生物还有多起点双向复制 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 的特点，这样可以加快 DNA 分子复制的速度。 2．意义 使亲代的遗传信息传递给了子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。 3．有关 DNA 复制的计算 DNA 复制为半保留复制，若将亲代 DNA 分子复制 n 代，其结果分析如下： (1)子代 DNA 分子数为 2n 个 ①含有亲代链的 DNA 分子数为 2 个。 ②不含亲代链的 DNA 分子数为(2n－2)个。 ③含子代链的 DNA 有 2n 个。 (2)子代脱氧核苷酸链数为 2n＋1 条： ①亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。 ②新合成的脱氧核苷酸链数为(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 次复制需要消耗该脱氧核苷酸数 为 m·(2n－1)个。 ②第 n 次复制所需该脱氧核苷酸数为 m·2n－1 个。 2．某双链 DNA 分子含有 200 个碱基对，其中一条链上 A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列 关于该 DNA 分子的叙述，错误的是( ) A．共有 140 个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B．4 种碱基的比例为 A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 C．若该 DNA 分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有 4200 种 D．若连续复制两次，则需 180 个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸 解析 由于碱基比例已经确定，因此该 DNA 分子中的碱基排列方式少于 4200 种。 答案 C 3．下列关于 DNA 复制的叙述，正确的是( ) A．产物是 RNA 分子 B．场所主要是细胞溶胶 C．原料是氨基酸 D．方式是半保留复制 解析 DNA 复制的产物是 DNA，场所主要是细胞核，原料是四种脱氧核苷酸。 答案 D 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 1．下列物质中与 DNA 复制无关的是( ) A．ATP B．DNA 的两条模板链 C．解旋酶 D．尿嘧啶核糖核苷酸 解析 在 DNA 复制过程中，需要 ATP 水解提供能量，需要以 DNA 的两条模板链分别为模 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 板进行半保留复制，需要解旋酶将 DNA 分子的双螺旋结构打开，并以游离的脱氧核苷酸为原 料。而尿嘧啶核糖核苷酸是合成 RNA 的原料，所以与 DNA 复制无关。 答案 D 2．(2017·温州选考模拟)下列关于 DNA 复制的叙述中，正确的是( ) A．需要解开 DNA 的双螺旋结构 B．以 DNA 分子的一条链作为模板 C．4 种游离的核糖核苷酸作为原料 D．A 与 U 互相配对、G 与 C 互相配对 解析 DNA 复制的模板是两条链；DNA 复制以 4 种游离的脱氧核苷酸为原料；DNA 复制 是 A 与 T 配对、G 与 C 配对。 答案 A 3．用 32P 标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，繁殖两代后，理论上推测子代噬菌体中 的放射性情况是( ) A．25%的子代噬菌体外壳带有放射性 B．25%的子代噬菌体 DNA 带有放射性 C．50%的子代噬菌体外壳带有放射性 D．50%的子代噬菌体 DNA 带有放射性 解析 由于 DNA 分子复制为半保留复制，所以用 32P 标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆 菌，繁殖两代后，产生 4 个噬菌体，其中有 2 个噬菌体含有 32P 标记，因此，50%的子代噬菌 体 DNA 带有放射性。 答案 D 4．某 DNA 分子共有 a 个碱基，其中含胞嘧啶 m 个，则该 DNA 分子复制 3 次需要游离的 胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为( ) A．7(a－m) B．8(a－m) C．7(a/2－m) D．8(2a－m) 解析 第一步计算出该 DNA 分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目：C＋T＝a/2，C＝m，所以 T＝a/2－m；第二步计算出连续复制 3 次所需的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目：(23－1)×(a/2 －m)＝7(a/2－m)。 答案 C 5．将大肠杆菌放在含有同位素 15N 的培养基中培养若干代后，细菌 DNA 所有的氮均为 15N， 它比 14N 分子密度大。然后将 DNA 被 15N 标记的大肠杆菌再移到 14N 培养基中培养，每隔 4 h(相 当于分裂繁殖一代的时间)取样一次，测定其不同世代细菌 DNA 的密度。DNA 复制的密度梯 度离心试验结果如下图所示。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 (1)1 中带含有的氮元素是________。 (2)如果测定第四代 DNA 分子密度，15N 标记的 DNA 分子比例表示为________。 (3)如果将第一代(全中)DNA 链的氢键断裂后再测定密度，它的 DNA 单链在试管中的分 布位置应为___________________________________________________________。 (4)上述实验表明，子代 DNA 合成的方式是_____________________________。 解析 两条 DNA 单链均标记了 15N 的 DNA 为重 DNA。转入到 14N 的培养基中培养，第 1 代 为中 DNA，第 2 代为1 2 中 DNA，1 2 轻 DNA，第 4 代为2 24中 DNA，24－2 24 轻 DNA。 答案 (1)14N、15N (2)1 8 (3)1 2 分布在重带，1 2 分布在轻带 (4)半保留复制 (时间：40 分钟) 1．下列细胞能够发生 DNA 复制的是( ) A．神经细胞 B．肌肉细胞 C．干细胞 D．胰岛细胞 解析 高度分化的成熟细胞不再分裂，无法进行 DNA 复制。 答案 C 2．DNA 分子复制时解旋酶作用的结构可以是( ) A． B． C．A—U D．G—C 解析 DNA 分子复制时，解旋酶的作用是使 DNA 碱基对间的氢键断开。DNA 中碱基对有 G—C、A—T 两种。 答案 D 3．一个 DNA 分子复制完毕后，新形成的 DNA 子链( ) A．是 DNA 母链的片段 B．与 DNA 母链之一相同 C．与 DNA 母链相同，但 U 取代 T D．与 DNA 母链完全不同 解析 新形成的子链与模板链互补，与另一条母链相同。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 答案 B 4．关于真核细胞中 DNA 复制的叙述，正确的是( ) A．半保留复制 B．都在细胞质中完成 C．以 DNA 的一条链为模板 D．完全解旋后再复制 解析 DNA 分子复制方式为半保留复制，A 正确；DNA 分布在细胞核、线粒体和叶绿体， 则 DNA 复制的场所也是细胞核、线粒体和叶绿体，B 错误；DNA 分子复制需要 DNA 分子的两 条链作为模板，C 错误；DNA 分子复制是边解旋边复制，D 错误。 答案 A 5．下列关于 DNA 复制的叙述，正确的是( ) A．DNA 分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸 B．在全部解旋之后才开始碱基配对 C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D．复制后，每个新 DNA 分子中含有一条母链和一条子链 解析 DNA 分子在解旋酶的作用下，只是破坏氢键，破坏了空间结构，没有水解成脱氧 核苷酸；DNA 分子的复制方式是边解旋边复制，并且是半保留复制。 答案 D 6．DNA 分子复制不需经过的过程是( ) A．解旋 B．碱基配对 C．螺旋 D．着丝粒分开 解析 DNA 复制过程：解旋→按碱基互补配对原则合成子链→母链与子链盘绕成双螺 旋。而着丝粒分开是在 DNA 复制完成后的有丝分裂后期或减Ⅱ后期完成的。 答案 D 7．一条染色单体含有一个 DNA 分子，那么复制后的一条染色体含有( ) A．4 条双链 DNA 分子 B．2 条双链 DNA 分子 C．1 条双链 DNA 分子 D．1 条单链 DNA 分子 解析 正常情况下，一条染色体上含有一个 DNA 分子，无染色单体。一条染色体经复制 后形成 2 条染色单体，此两条染色单体由一个着丝粒连接，所以仍为一条染色体。 答案 B 8．将 32P 标记的 DNA 分子放在 31P 的培养基上培养，经过 3 次复制，在所形成的子代 DNA 中，含 32P 的 DNA 占总数是( ) A． 1 16 B．1 8 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 C．1 4 D．1 2 解析 用 32P 标记的一个 DNA 分子放在没有标记的环境中培养，让其复制 3 次，则产生 的 DNA 分子共有 23＝8 个。又一个由 32P 标记的 DNA 分子，共有 2 条脱氧核苷酸链，所以连 续复制 3 次，含有 32P 的 DNA 分子占全部 DNA 分子的比例是2 8 ＝1 4 。 答案 C 9．以 DNA 的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是( ) A． “－T－A－G－” B． “－U－A－G－” C． “－T－A－C－” D． “－T－U－G－” 解析 根据碱基互补配对原则，DNA 复制时，A 与 T 配对，T 与 A 配对，C 与 G 配对，G 与 C 配对，故以“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是“－T－A－G－” 。 答案 A 10．已知一条完全标记上 15N 的 DNA 分子在只含 14N 的培养基中经 n 次复制后，仅含 14N 的 DNA 分子总数与含 15N 的 DNA 分子总数之比为 7∶1，则 n 是( ) A．2 B．3 C．4 D．5 解析 将一个 DNA 分子用 15N 标记，然后置于只含 14N 的培养基中培养。当 DNA 分子复制 n 次后得到 2n 个子代 DNA 分子，根据 DNA 分子半保留复制特点，子代中有 2 个 DNA 分子含有 亲代链，即含有 15N 标记，其余 DNA 分子均不含 15N 标记。因此仅含 14N 的 DNA 分子总数为 2n －2，即(2n－2)∶2＝7∶1，所以 2n＝16，则 n 为 4。 答案 C 11．某生物的体细胞中有 2n 条染色体。该生物的体细胞在含 15N 的培养基中培养多代后， 移到不含 15N 的培养基中培养，第一次分裂形成的 1 个子细胞中含 15N 的染色体数目是( ) A．0 B．n C．2n D．4n 解析 一次有丝分裂，DNA 只复制一次，又 DNA 是半保留复制，所以子代 DNA 都有一条 链含有 15N，从而第一次分裂形成的 1 个子细胞中全部染色体含 15N。 答案 C 12．在一个密闭的容器里，用含有同位素 14C 的脱氧核苷酸合成一个 DNA 分子，然后再 加入普通的含 12C 的脱氧核苷酸，经 n 次复制后，所得 DNA 分子中含 12C 的脱氧核苷酸链数与 含 14C 的脱氧核苷酸链数之比是( ) A．2n∶1 B．(2n－2)∶n C．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 解析 根据题意分析可知：n 次复制后共得到 DNA 分子 2n 个，共有脱氧核苷酸链条 2n＋1 条；由于 DNA 分子复制的特点是半保留复制，形成的子代 DNA 中共有两条链是模板链 14C； 新合成的子链含 12C 的链一共有 2n＋1－2 条，所以 DNA 分子中含 12C 的脱氧核苷酸链数与含 14C 的脱氧核苷酸链数之比是：(2n＋1－2)∶2＝(2n－1)∶1。 答案 D 13．一个 DNA 分子中有碱基 A20 个，占全部碱基约 20%，若 DNA 连续复制 2 次，需要碱 基 C 多少个( ) A．20 个 B．30 个 C．90 个 D．120 个 解析 在 DNA 分子中，两个非互补的碱基之和占碱基总数的 50%，所以在 DNA 分子中， C 的个数为：20÷20%×30%＝30，连续复制 2 次需要游离的 C 的个数为：(22－1)×30＝90。 答案 C 14．如图为大肠杆菌 DNA 分子片段结构示意图，请据图回答： (1)图中共有碱基________个，其中碱基________(填字母)是 DNA 特有而 RNA 中没有的。 (2)DNA 分子中遵循________使相应碱基之间形成碱基对。 (3)依据图中 4 判断，虚线框中所示结构的中文名称是____________。若该 DNA 片段连 续复制两次，需要________个游离的框中结构参与复制。 答案 (1)8 T (2)碱基互补配对原则 (3)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸(胸腺嘧啶脱氧核苷酸) 6 15．根据图示回答： (1)该图表示的生理过程是________，该过程主要发生在细胞的________部位。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 (2)图中的 1、2、3、4、5 分别是________、________、________、________、________。 (3)假如经过科学家的测定，A 链上的一段 DNA 单链片段(M)中的 A∶T∶C∶G 为 2∶1∶1∶3，能 不能 说明 该科 学家 的测定 是错 误的 ？________，原 因是 __________ __________________________________________________________。 (4)以 A 链的 M 单链片段为模板复制出的子链，碱基比例应该是________。 解析 此题考查 DNA 分子复制的有关问题。DNA 分子的复制是半保留复制，且复制遵循 碱基互补配对原则，复制过程主要发生在细胞核内。 答案 (1)DNA 复制 细胞核 (2)A T C C T (3)不能 在单链中不一定有 A＝T、C＝G (4)T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3 16．仔细阅读图一和图二，请据图回答问题。 (1)写出图一中下列编号所代表的中文名称：④________；⑨________。 (2)图二所示过程叫________。此过程必须遵循________原则。 (3)若用 32P 标记的 1 个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在释放出来的 300 个子代噬菌体 中，含有 32P 的噬菌体占总数的________。 (4)假如图二中的亲代 DNA 分子含有 1 000 个碱基对，若腺嘌呤占整个 DNA 分子的 20%， 则 DNA 在第 n 次复制时，消耗的鸟嘌呤为________。 解析 (1)分析图一可知，④是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，⑨是连接碱基之间的氢键。(2) 图二是 DNA 分子的复制过程，DNA 分子复制遵循碱基互补配对原则。(3)用 32P 标记的 1 个噬 菌体侵染大肠杆菌，根据 DNA 分子半保留复制特点，则新形成的 300 个噬菌体中有 2 个含 32P， 即含有 32P 的噬菌体占总数的 1 150 。(4)该 DNA 分子含有 1000 个碱基对，其中腺嘌呤占整个 DNA 分子的 20%，则 G 占整个 DNA 分子的 30%，即 600 个，该 DNA 在第 n 次复制时消耗的鸟 嘌呤为 2n－1×600 个。 答案 (1)鸟嘌呤脱氧核苷酸 氢键 (2)DNA 分子的复制 碱基互补配对 (3) 1 150 (4)2n－1×600 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 17．细菌在 15N 培养基中繁殖数代后，使细菌 DNA 的含氮碱基皆含有 15N，然后再移入 14N 培养基中培养，抽取其子代的 DNA 经高速离心分离，下图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 解析 第一次分裂的子代 DNA 应为②。 答案 A 18．DNA 的复制方式可能有三种情况：全保留复制、半保留复制、弥散复制。 (1)根据图中的示例对 DNA 复制方式作出可能的假设： ①如果是全保留复制，则一个 DNA 分子形成两个 DNA 分子，其中一个是________，而另 一个是________。 ②如果是半保留复制，则新形成的两个 DNA 分子，各有_______________________。 ③如果是弥散复制，则新形成的 DNA 分子中_______________________________。 (2)究竟是哪种复制方式呢？请大家设计实验来证明 DNA 的复制方式。 实验步骤： ①在氮源为 14N 的培养基中生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 14N－DNA(对照)。 ②在氮源为 15N 的培养基中生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 15N－DNA(亲代)。 ③将亲代 15N 大肠杆菌转移到含 14N 的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度 离心方法分离。 实验预测： ①如果与对照(14N/14N)相比，子Ⅰ代能分辨出两条 DNA 带即________和________，则可 以排除________________； ②如果子Ⅰ代只有一条____________，则可以排除____________，但不能肯定是 __________________； 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 ③如果子Ⅰ代只有一条中等密度带，再继续做子Ⅱ代 DNA 密度鉴定，若子Ⅱ代可以分出 ____________和____________，则可以排除________，同时肯定是________； 若子Ⅱ代不 能分出________密度两条带，则排除____________。 答案 (1)亲代的 新形成的 一条链来自亲代 DNA 分子，另一条链是新形成的 每条 链中一些片段是母链而另一些则是子链片段 (2)①一条轻带(14N/14N) 一条重带(15N/15N) 半保留复制和弥散复制 ②中等密度 带 全保留复制 半保留复制或弥散复制 ③1/2 中等密度带 1/2 轻密度带 弥散复制 半保留复制 中等和轻 半保留复制