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2012屆高三生物二輪復(fù)習(xí) DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制教案 人教版

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1、 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制 【課前復(fù)習(xí)】 在學(xué)習(xí)新課程前先復(fù)習(xí)有關(guān)DNA分子的基本元素組成、三種基本組成物質(zhì)、基本結(jié)構(gòu)單位、有絲分裂、減數(shù)分裂等知識,這樣既有利于掌握新知識,又便于將新知識納入知識體系中。 溫故——會做了,學(xué)習(xí)新課才能有保障 1.組成DNA分子的化學(xué)元素是 A. C、H、O B.C、H、O、N C. C、H、O、N、P D.C、H、O、N、P、S 答案:C 2.下列哪一組物質(zhì)是DNA的組成成分 A.脫氧核糖、核酸和磷酸 B.脫氧核糖、堿基和磷酸 C.核糖、堿基和磷酸 D.核糖、核酸和磷酸 答案:B 3.DNA的基本組成單位

2、是 A.核苷酸B.脫氧核苷酸 C.核糖核苷酸D.氨基酸 答案:B 4.在細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂過程中,DNA分別在____________期和____________加倍。 答案:分裂間 減數(shù)第一次分裂間期 5.圖6—3—1是在生物生殖和發(fā)育過程中發(fā)生在細(xì)胞核中的某物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的變化,請讀圖回答問題: 圖6—3—1 此圖是表示細(xì)胞核中____________的數(shù)量變化圖。AB段表示____________中____________的變化;BC段表示____________,形成的子細(xì)胞是____________;CD段表示____________,形成的細(xì)胞是_______

3、_____;DE段表示____________,形成的細(xì)胞是____________。 答案:有絲分裂 染色體 精原細(xì)胞或卵原細(xì)胞 減數(shù)分裂 精子或卵細(xì)胞 受精作用 受精卵 有絲分裂 體細(xì)胞 知新——先看書,再來做一做 1. DNA分子的結(jié)構(gòu) (2)組成:DNA是一種高分子化合物,每個(gè)分子都是由成百上千個(gè)____________種脫氧核苷酸聚合而成的長鏈,簡稱____________鏈。 (3)DNA的結(jié)構(gòu)是規(guī)則____________。其主要特點(diǎn)是: ①由兩條脫氧核苷酸鏈____________平行盤旋而成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 ②外側(cè):由____________和_________

4、___交替連接構(gòu)成基本骨架。 ③內(nèi)側(cè):兩條鏈上的堿基通過____________形成堿基對。堿基對的形成遵循_____________原則,即A一定與____________配對(氫鍵有____________個(gè)),G一定與____________配對(氫鍵有____________個(gè))。 (4)特性 ①多樣性:是由于____________排列順序千變?nèi)f化。 ②特異性:是由于特定的____________排列順序。 ③儲存遺傳信息:DNA分子中通過____________排列順序來儲存大量遺傳信息。 2.DNA分子的復(fù)制 (1)概念:是以____________為模板合成___

5、_________的過程。 (2)時(shí)間:DNA分子復(fù)制是在細(xì)胞有絲分裂的____________和減數(shù)____________,是隨著____________的復(fù)制來完成的。 (3)場所:____________。 (4)過程 ①解旋:DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量,在____________的作用下,把兩條螺旋的雙鏈解開。 ②合成子鏈:以解開的_____________為模板,以游離的____________為原料,遵循____________原則,在有關(guān)____________的作用下,各自合成與母鏈____________的子鏈。 ③形成子代DNA:每條子鏈與其對應(yīng)的__

6、__________盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。從而形成____________個(gè)與親代DNA完全相同的子代DNA分子。 (5)特點(diǎn) ①DNA復(fù)制是一個(gè)邊____________邊____________的過程。 ②由于新合成的DNA分子中,都保留了原DNA的一條鏈,因此,這種復(fù)制叫____________復(fù)制。 (6)條件:DNA分子復(fù)制需要的模板是____________;原料是____________;能量是____________;還需要____________。 (7)準(zhǔn)確復(fù)制的原因 ①DNA分子____________提供精確的模板。 ②通過____________保證了復(fù)制準(zhǔn)

7、確無誤。 (8)功能:DNA分子通過復(fù)制,使親代的_____________傳遞給子代,從而保證了____________的連續(xù)性,故有傳遞____________的功能。 ? 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.記住DNA分子的結(jié)構(gòu),并且能夠說明DNA分子的基本單位、組成及雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),能對這些知識采用適當(dāng)?shù)男问剑ㄎ淖帧D、表)予以表達(dá)。 2.理解DNA的穩(wěn)定性、特異性、多樣性等特性。 3.能夠解釋說明DNA復(fù)制的概念、過程及復(fù)制的意義,理解堿基互補(bǔ)配對原則,會運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行計(jì)算。 ? 【基礎(chǔ)知識精講】 課文全解: 在學(xué)習(xí)了DNA是主要的遺傳物質(zhì)以后,本小節(jié)著重說明DNA具有

8、遺傳功能的特定結(jié)構(gòu)以及它傳遞遺傳信息的復(fù)制功能。 1.DNA的結(jié)構(gòu) 教材首先提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,并出示了其模式圖,然后就此圖展開分析。由點(diǎn)→線→面→體的順序進(jìn)行闡述。 點(diǎn):DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸。如圖6—3—2根據(jù)含氮堿基不同可以把脫氧核苷酸分成4種,分別是腺嘌呤脫氧核苷酸(A);鳥嘌呤脫氧核苷酸(G);胞嘧啶脫氧核苷酸(C);胸腺嘧啶脫氧核苷酸(T)。 線:很多脫氧核苷酸聚合成為脫氧核苷酸鏈。如圖6—3—3。 面:由2條反向平行排列的脫氧核苷酸鏈形成DNA分子的平面結(jié)構(gòu)。如圖6—3—4。 體:規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。如圖6—3—5。 圖6—3—2    圖6—

9、3—3   圖6—3—4    圖6—3—5 DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下表所示: DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 主鏈 側(cè)鏈 構(gòu)成方式 ①脫氧核糖與磷酸交替排列; ②兩條主鏈呈反向平行; ③盤旋成規(guī)則的雙螺旋 ①主鏈上對應(yīng)堿基以氫鍵連結(jié)成對; ②堿基互補(bǔ)配對(A—T,G—C); ③堿基對平面之間平行 位置 雙螺旋外側(cè) 雙螺旋內(nèi)側(cè) 在分子結(jié)構(gòu)上,DNA是由4種脫氧核苷酸連接而成多核苷酸的兩條單鏈,通過氫鍵把兩條單鏈上相對的堿基連接起來。堿基的配對是有規(guī)律的,A一定與T配對,G一定與C配對。這就是堿基互補(bǔ)配對原則。所以,在DNA中堿基的比率總是(A+G)/(T+C)=1,嘌呤堿的分

10、子總數(shù)等于嘧啶堿的分子總數(shù)。這樣的互補(bǔ)配對,形成為多核苷酸的雙鏈。雙鏈圍繞一個(gè)主心軸,形成梯狀的雙螺旋結(jié)構(gòu)。在雙鏈上,4種堿基的排列順序是不受限制的,因而提供了DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性,而每一特異的DNA分子有其獨(dú)特的堿基排列順序。 2.DNA的特性 從以上分析可以看出DNA分子的特性如下: (1)多樣性 組成DNA的堿基雖然只有4種,但是由于在不同的DNA分子中所含有的堿基對的數(shù)量不同,排列順序千變?nèi)f化,因而構(gòu)成了DNA分子的多樣性。例如,一個(gè)具有4000個(gè)堿基對的DNA分子所攜帶的遺傳信息是44000種,44000是多大呢?我們可以這樣計(jì)算: 設(shè):N=44000 對上式取對數(shù):l

11、gN=lg44000=lg (22)4000=lg 28000=8000lg 2 根據(jù)常用對數(shù)可知:lg2≈0.3010 ∴1gN≈8000×0.3010=2408 由常用對數(shù)的意義可以得到:N=102408 ∴44000=102408即102408種。 (2)特異性 不同的DNA分子由于堿基對的排列順序存在著差異,因此,每一個(gè)DNA分子的堿基對都有其特定的排列順序,這種特定的排列順序包含著特定的遺傳信息,從而使DNA分子具有特異性。 (3)DNA的復(fù)制 DNA分子的結(jié)構(gòu)不僅使DNA分子能夠儲存大量的遺傳信息,還使DNA分子通過復(fù)制來傳遞遺傳信息。 ①概念:以親代DNA分子為

12、模板來合成子代DNA的過程。 ②時(shí)間:細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂的間期,隨染色體的復(fù)制而完成的。 ③過程:DNA復(fù)制的過程大體分為三個(gè)階段,結(jié)合教材中的圖6—6來學(xué)習(xí)。 a.解旋 b.以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對 c.形成兩個(gè)新的DNA分子 ④條件:模板、原料、酶和能量。 ⑤特點(diǎn):邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制。 ⑥準(zhǔn)確性的原因:DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供了精確的模板,通過堿基互補(bǔ)配對,保證準(zhǔn)確無誤的復(fù)制。 ⑦意義:遺傳信息從親代傳給子代,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 綜上所述,本節(jié)的知識結(jié)構(gòu)如下: 問題全解: 13.DNA的元素組成及其基本單位是什么?

13、DNA的元素組成是:C、H、O、N、P;其基本單位是脫氧核苷酸。 14.DNA的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么? 見“課文全解1”。 15.什么是堿基互補(bǔ)配對原則? 在DNA分子中形成堿基對時(shí),A一定與T配對,G一定與C配對,這種一一對應(yīng)的關(guān)系,稱為堿基互補(bǔ)配對原則。 16.有關(guān)堿基互補(bǔ)配對的計(jì)算問題有何規(guī)律? 規(guī)律一:DNA雙鏈中的兩個(gè)互補(bǔ)的堿基數(shù)相等;任意兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基之和恒定,且占堿基總數(shù)的50%,即:A=T;G=C;A+G=T+C=A+C=T+G=50%總堿基數(shù);A+G/T+C=A+C/G+T=T+C/A+G=G+T/A+C=1,一般情況下A+T≠G+C,A+T/G+C≠G+C/A

14、+T≠1。 規(guī)律二:在DNA雙鏈中,一條單鏈的兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基和之比如A+G/T+C的值與另一條互補(bǔ)單鏈上的這個(gè)比值如A+G/T+C的值是互為倒數(shù)的。即一條單鏈的A+G/T+C的值為K,則另一條互補(bǔ)單鏈的A+G/T+C的值是1/K。 規(guī)律三:DNA雙鏈中,一條單鏈的兩個(gè)互補(bǔ)的堿基和如A+T(或G+C)占此鏈堿基的比值與另一條互補(bǔ)單鏈上的這兩個(gè)堿基和如A+T(或G+C)在對應(yīng)鏈堿基的比值相等,也與整個(gè)DNA分子的如A+T(或G+C)占整個(gè)DNA堿基的比值是相等的,正因?yàn)檫@樣,一條單鏈的A+T/G+C的值,與另一條互補(bǔ)鏈的A+T/G+C的值是相等的,也與整個(gè)DNA分子的A+T/G+C的值是相等

15、的。 17.何為DNA分子的多樣性及特異性?其原因是什么? 見“課文全解2”。 18.何為DNA分子的復(fù)制?復(fù)制是怎樣進(jìn)行的? 所謂復(fù)制就是新合成的DNA分子與原來的DNA分子結(jié)構(gòu)一致。能夠“自我”復(fù)制是遺傳物質(zhì)的重要特征之一。染色體能夠復(fù)制,基因能夠復(fù)制,歸根到底是DNA能夠復(fù)制。 DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞的有絲分裂或減數(shù)分裂第一次分裂的間期。這時(shí)候,一個(gè)DNA分子雙鏈之間的氫鍵斷裂,兩條鏈彼此分開,各自吸收細(xì)胞內(nèi)的核苷酸,按照堿基配對原則合成一條新鏈,然后新舊鏈聯(lián)系起來,各自形成一個(gè)完整的DNA分子。復(fù)制完畢時(shí),原來的一個(gè)DNA分子,即成為兩個(gè)DNA分子。因?yàn)樾潞铣傻拿織lDNA

16、分子都含有一條原來的鏈和一條新鏈,所以這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。 ? 【學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)】 1.在學(xué)習(xí)“DNA的結(jié)構(gòu)”時(shí),可以用“模型輔助法”來學(xué)習(xí)。注意結(jié)合圖與模型,先觀察DNA的整體結(jié)構(gòu),為思維創(chuàng)建一個(gè)支點(diǎn),再按照點(diǎn)、線、面、體的順序由局部到整體進(jìn)行學(xué)習(xí),然后再從整體到局部歸納出DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 2.有關(guān)DNA的復(fù)制的內(nèi)容可以用“演繹分解法”來學(xué)習(xí)。結(jié)合有絲分裂與減數(shù)分裂的過程,將這一部分內(nèi)容演繹分解成時(shí)間、場所、條件、過程、方式、特點(diǎn)、結(jié)果、意義等幾個(gè)小問題來進(jìn)行學(xué)習(xí)。也可以結(jié)合簡易模型來模仿復(fù)制過程加深理解。 3.運(yùn)用規(guī)律,進(jìn)行計(jì)算。 見“堿基互補(bǔ)配對規(guī)律的有關(guān)計(jì)算問題”。

17、 ? 【知識拓展】 1.DNA的雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn) 1950年,查蓋夫發(fā)現(xiàn)了DNA堿基組成的特點(diǎn)即A/T=C/G=1;而A+T/C+G的值各種生物不同,反映出種的特異性。1953年威爾金斯成功地制出高度定向的DNA纖維,獲得了X衍射照片,經(jīng)沃森、克里克分析,認(rèn)為與他們設(shè)想的雙螺旋模型是符合的。因此,他們二人根據(jù)X衍射分析和關(guān)于DNA堿基組成的數(shù)據(jù),最終提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 2.DNA分子相對穩(wěn)定性的原因 DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是相對穩(wěn)定的。這是因?yàn)樵贒NA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè),通過氫鍵形成的堿基對,使兩條脫氧核苷酸長鏈穩(wěn)固地并聯(lián)起來。另外,堿基對之間縱向的相互作用力也進(jìn)

18、一步加固了DNA分子的穩(wěn)定性。各個(gè)堿基對之間的這種縱向的相互作用力叫做堿基堆集力?,F(xiàn)在普遍認(rèn)為堿基堆集力是穩(wěn)定DNA結(jié)構(gòu)的最重要的因素。再有,雙螺旋外側(cè)負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)同帶正電荷的陽離子之間形成的離子鍵,可以減少雙鏈間的靜電斥力,因而對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)也有一定的穩(wěn)定作用。 3.為什么嘌呤一定要與嘧啶配對?為什么A一定與T配對,G一定與C配對? 在分子結(jié)構(gòu)上,DNA是由4種脫氧核苷酸連接而成多核苷酸的兩條單鏈,并且通過氫鍵把兩條單鏈上相對的堿基連接起來。堿基的配對是有規(guī)律的,其原因是兩條鏈之間的空間是一定的。嘌呤和嘧啶的分子結(jié)構(gòu)不同,嘌呤是雙環(huán)化合物,嘧啶是單環(huán)化合物。因此,若兩條鏈上相對應(yīng)

19、的堿基都是嘌呤環(huán),則所占的空間太大;若兩條鏈上相對應(yīng)的堿基都是嘧啶環(huán),則相距太遠(yuǎn),不能形成氫鍵。只有A與T相連, G與C相連,其長才合適,所以堿基配對必須由一個(gè)嘌呤與一個(gè)嘧啶組成。另外,A與T配對是通過兩個(gè)氫鍵相連,G與C配對是通過三個(gè)氫鍵相連,因此堿基配對只能是A與T或G與C,不能是A與C或G與T,因?yàn)樵跉滏I位置上彼此不相適應(yīng)。 ? 【同步達(dá)綱訓(xùn)練】 1.提出DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的是 A.孟德爾 B.艾弗里 C.格里菲思 D.沃森和克里克 2.有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸,已查明它的結(jié)構(gòu)中有一個(gè)腺嘌呤,則它的其他組成應(yīng)是 A.三個(gè)磷酸、三個(gè)脫氧

20、核糖和一個(gè)胸腺嘧啶 B.兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖和一個(gè)胞嘧啶 C.兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖和一個(gè)胸腺嘧啶 D.兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖和一個(gè)脲嘧啶 3.構(gòu)成DNA分子的堿基有A、G、C、T四種,因生物種類不同而不同的比例是 A.(A+C)/(G+T) B.(G+C)/(A+T) C.(A+G)/(C+T) D.A/T和G/C 4.一個(gè)DNA分子中有腺嘌呤1500個(gè),腺嘌呤與鳥嘌呤之比為3∶1,則這個(gè) DNA分子中含有脫氧核糖的數(shù)目為 A.2000個(gè) B.3000個(gè) C.4000個(gè) D.8000個(gè) 5.在某DNA分子的所有堿基中,

21、腺嘌呤的分子數(shù)占22%,則胞嘧啶的分子數(shù)占 A.11% B.22% C.28% D.44% 6.DNA的一條單鏈中,A+G/T+C=0.4,上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)DNA分子中分別是 A.0.4和0.6 B.2.5和1.0 C.0.4和0.4 D.0.6和1.0 7.DNA的一條單鏈中A+T/G+C=0.4,上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)DNA分子中分別是 A.0.4和0.6 B.2.5和1.0 C.0.4和0.4 D.0.6和1.0 8.DNA分子的特異性決定于 A.核糖的種類 B.堿基的種類 C.堿基的比例 D.堿基對的排

22、列順序 9.用同位素32p標(biāo)記某一噬菌體內(nèi)的雙鏈DNA分子,讓其侵入大腸桿菌繁殖,最后釋放出200個(gè)后代,則后代中32p的鏈占總鏈數(shù)的 A.0.5% B.1% C.2% D.13.50% 10. 某DNA分子共有堿基1400個(gè),其中一條單鏈上(A+T)∶(C+G)= 2∶5。問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是 A.300個(gè) B.400個(gè) C.600個(gè) D.1200個(gè) 11. DNA復(fù)制所需的基本條件是 A.模板、原料、能量和酶 B.RNA、DNA、ATP和酶 C.模板、溫度、能量和酶 D.DNA、脫氧核糖、

23、能量和酶 12.下列有關(guān)DNA復(fù)制的說法中錯(cuò)誤的是 A. DNA的復(fù)制發(fā)生在有絲分裂的間期或減數(shù)第一次分裂的間期 B.在DNA復(fù)制中需要多種酶的參與 C. DNA復(fù)制的過程就是合成新的DNA分子的過程 D. DNA復(fù)制中若出現(xiàn)錯(cuò)誤,對生物就無意義可言 13.某些藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞DNA的復(fù)制,從而達(dá)到控制癌癥的目的。這些藥物作用的細(xì)胞正處在細(xì)胞周期的 A.間期    B.前期    C.中期    D.后期    E.末期 14.一個(gè)DNA分子復(fù)制完畢后,新形成的DNA分子子鏈 A.是DNA母鏈的片段 B.和DNA母鏈之一完全相同 C.和DNA母鏈稍有不同

24、 D.和DNA母鏈相同,但T為U所代替 15.分別用放射性元素32P和35S標(biāo)記某噬菌體DNA和蛋白質(zhì)外殼,該噬菌體侵染細(xì)菌后,經(jīng)多次復(fù)制,所釋放出的子代噬菌體只有少部分 A.不含32P B.含32P C.不含35S D.含35S 16. 在生物體內(nèi),一個(gè)最短的DNA分子中堿基對的排列方式也會有44000種,這說明DNA分子是能夠儲存大量的_____________。DNA分子所具有的____________和____________從分子水平上決定了生物體的多樣性和特異性。 17.康貝格(Komberg)曾以噬菌體為引子,用四種脫氧核苷酸為原料,加入適量ATP和DNA

25、聚合酶,在試管中把游離的脫氧核苷酸合成了噬菌體DNA,這種半人工合成的DNA也能夠在寄主(細(xì)菌)體內(nèi)繁殖。請據(jù)此回答下列問題: (1)該實(shí)驗(yàn)說明的問題是__________________________。 (2)加入ATP的目的是____________________,說明該過程是_____________________。 (3)加入DNA聚合酶的目的是_____________________。 (4)若DNA是在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成,則其場所是____________;若在真菌細(xì)胞內(nèi)合成,其場所可能是_________;若在高等植物葉肉細(xì)胞內(nèi)合成,其場所又可能是__________

26、_____。 ? ? 參考答案 1.D 2.C 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.A 10.C 11.A 12.D 13.A 14.B 15.解析:噬菌體是一類病毒,它的外殼由蛋白質(zhì)構(gòu)成,內(nèi)有DNA,蛋白質(zhì)含S,DNA含P而不含S。噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)只將DNA注入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi),而蛋白質(zhì)外殼則留在外面。噬菌體進(jìn)行DNA復(fù)制的模板是噬菌體DNA,所需的脫氧核苷酸,合成蛋白質(zhì)所需的氨基酸則來自細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部,都不具有放射性。由于DNA是半保留復(fù)制,進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的噬菌體DNA含32P,但細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的脫氧核苷酸不含32P,因此多次復(fù)制后產(chǎn)生的子代噬菌體中只有少數(shù)噬菌體含32P,具體地說,只有2個(gè)噬菌體含32P。 答案:B 16.遺傳信息 多樣性 特異性 17.(1)在一定條件下,DNA具有自我復(fù)制功能 (2)為DNA復(fù)制提供能量 一個(gè)耗能過程?。?)促進(jìn)DNA新鏈的合成?。?)原核細(xì)胞的核區(qū) 細(xì)胞核、線粒體 細(xì)胞核、線粒體、葉綠體 - 7 - 用心 愛心 專心

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