小學(xué)健康的教案

DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制。

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DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

教學(xué)設(shè)計方案

1．教學(xué)重點(diǎn)
（1）DNA分子的結(jié)構(gòu)。
（2）堿基互補(bǔ)配對原則及其重要性。
（3）DNA分子的多樣性。
（4）DNA復(fù)制的過程及特點(diǎn)。
2．教學(xué)難點(diǎn)
（1）DNA分子的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
（2）DNA分子的復(fù)制過程。
3．教學(xué)疑點(diǎn)
DNA分子中只能是A—T、C－G配對嗎？能不能A—C、G—T配對？為什么？
4．解決辦法
（1）充分發(fā)揮多媒體計算機(jī)的獨(dú)特功能，把DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制過程等重、難點(diǎn)知識編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點(diǎn)知識變靜為動、變抽象為形象，轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識。
（2）通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和認(rèn)識。
（3）通過討論交流、通過提高學(xué)生的識圖能力、思維能力，通過配合適當(dāng)?shù)木毩?xí)，將知識化難為易。
（4）通過單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基對之間氫鍵數(shù)的穩(wěn)定性，來說明只能是A—T、C—G配對。
2課時。

第一課時
（一）引言：
我們經(jīng)過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道DNA是主要的遺傳物質(zhì)，它能使親代的性狀在子代表現(xiàn)出來。那么，DNA為什么能起遺傳作用呢？我們來學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)。
（二）教學(xué)過程
1．DNA的結(jié)構(gòu)
1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋模型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能奠定了基礎(chǔ)。為了理解DNA的結(jié)構(gòu)，先來學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。
（1）DNA的化學(xué)組成
學(xué)生閱讀教材第7－8頁，看懂圖6－4及銀幕上出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)平面圖，基本單位圖。學(xué)生回答下列問題：
①組成DNA的基本單位是什么？每個基本單位由哪三部分組成？
②組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA的每一條鏈?zhǔn)侨绾谓M成的？
學(xué)生回答后，教師點(diǎn)撥：
①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個脫氧苷糖、一個磷酸和一個含氮堿基組成。
②組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四種脫氧核苷酸：腺嘌呤脫氧核苷酸，鳥嘌呤脫氧核苷酸，胞嘧啶脫氧核苷酸，胸腺嘧啶脫氧核苷酸。DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。
（2）DNA分子的立體結(jié)構(gòu)
出示DNA模型，學(xué)生閱書第8頁，指著模型進(jìn)解說過歸納，結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：
①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)（簡要解釋“反向”，一條鏈?zhǔn)?5－35，另一條鏈?zhǔn)?5－55，不宜過深）。
②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。
③堿基互補(bǔ)配對原則：
兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對“氫鍵”要進(jìn)行必要的解釋）連接成堿基對，且堿基配對有一定的規(guī)律：A—T、G—C（A一定與T配對，G一定與C配對）。
可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了（可在黑板上練習(xí)一道題以鞏固互補(bǔ)配對原則）。
教師設(shè)問，學(xué)生思考后，由教師回答：
設(shè)問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？
這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物（畫出單環(huán)），占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對才合適。
設(shè)問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
這是由于A與T通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1：1。
學(xué)生訓(xùn)練：某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18％，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占（）
A．9％B．18％C．32%D．36％
答案：C
（為鞏固DNA立體結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識，加深對DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解，此時應(yīng)讓學(xué)生做《實驗十二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型》，實驗的材料及一些基本步驟可在上課前準(zhǔn)備好，教師示范，控制好上課的時間）。
（3）DNA的特性
師生共同活動，學(xué)生討論和教師點(diǎn)撥相結(jié)合。
①穩(wěn)定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對的方式是穩(wěn)定不變的，從而導(dǎo)致DAN分子的穩(wěn)定性。
②多樣性：DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。如一個最短的DNA分子大約有4000個堿基對，這些堿基對可能的排列方式就有種。實際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無限的，這就構(gòu)成DNA分子的多樣性。
③特異性：每個特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了DNA的化學(xué)組成，DNA的立體結(jié)構(gòu)和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、T、G、C四種，構(gòu)成DNA的基本單位也有4種。每個DNA分子由二條多脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上的堿基按照堿基互補(bǔ)配對原則，即A—T、G—C，通過氫鍵連接成堿基對。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣性產(chǎn)生的原因主要是堿基對的排列順序千變?nèi)f化，4種脫氧核苷酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信息。每個DNA分子能夠貯存大量的遺傳信息。
（三）課堂練習(xí)
1．課本10-11頁三、四題。
2．根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，在A≠G時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（）
A．B．
C．D．
答案：選B
3．分析一個DNA分子時，其一條鏈上那么它的另一條鏈和整個DNA分子中的比例分別是（）
A．0.4和0.6B．2.5和0.4
C．0.6和1.0D．2.5和1.0
答案：D
（四）板書設(shè)計

第二課時
（一）引言：
通過上節(jié)課有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，理解DNA分子不僅能夠儲存大量的遺傳信息，還能傳遞遺傳信息，遺傳信息的傳遞就是通過DNA分子的復(fù)制來完成的，怎樣復(fù)制呢？
（二）教學(xué)過程：
2．DNA的復(fù)制
（1）復(fù)制的概念
在細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期，以母細(xì)胞DNA分子為模板，合成子代DNA的過程。DNA的復(fù)制實質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。
（2）“準(zhǔn)確”復(fù)制的原理
①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；
②堿基具有互補(bǔ)配對的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。
（3）DNA復(fù)制的過程
學(xué)生閱書第10頁，看圖6-6，銀幕上也出現(xiàn)動態(tài)的DNA分子復(fù)制過程圖解，待學(xué)生看懂圖后，回答如下問題：
①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
②什么叫“子鏈”？復(fù)制一次能形成幾條子鏈？
③簡述“子鏈”形成的過程。
讓學(xué)生充分回答上述問題后，教師強(qiáng)調(diào)：
復(fù)制的過程大致可歸納為如下三點(diǎn)：
①解旋提供準(zhǔn)確模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開，這個過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。
②合成互補(bǔ)子鏈：以上述解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。
③子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個新的DNA分子，這樣，1DNA分子→2個完全相同的DNA分子。
（4）DNA復(fù)制的特點(diǎn)
講述：
①DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的，是一種半保留式復(fù)制，即在子代雙鏈中，有一條是親代原有的鏈，另一條（子鏈）則是新合成的。
②DNA復(fù)制嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對原則準(zhǔn)確復(fù)制。從而保證了子代和親代具有相同的遺傳性狀。
問：DNA復(fù)制后兩個子代DNA分子和親代DNA分子是否完全相同？為什么？
通過設(shè)問，學(xué)生回答，進(jìn)一步讓學(xué)生理解和鞏固DNA復(fù)制的全過程。
（5）DNA復(fù)制的必需條件
講述：
DNA復(fù)制時必需條件是親代DNA的兩條母鏈提供準(zhǔn)確模板、四種脫氧核苷酸為原料、能量（ATP）和一系列的酶，缺少其中任何一種，DNA復(fù)制都無法進(jìn)行。
（6）DNA復(fù)制的生物學(xué)意義
DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了物種的相對穩(wěn)定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。
（三）小結(jié)：
1．通過學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，必須掌握DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)、堿基互補(bǔ)配對原則以及DNA的復(fù)制過程、復(fù)制的必需條件及DNA復(fù)制在生物學(xué)上的重要意義。為學(xué)習(xí)生物的遺傳和生物的變異奠定基礎(chǔ)。
2．目前DNA分子廣泛用于刑事案件偵破等方面
（l）DNA分子是親子鑒定的主要證據(jù)之一。
（2）把案犯在現(xiàn)場留下的毛發(fā)、血等進(jìn)行分析作為破案的證據(jù)，與DNA有關(guān)。
（四）課堂練習(xí)：
1．某生物的雙鏈DNA分子共有含氮堿基77對，其中一條鏈上（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．1200個B．400個C．600個D．1500個
2．課本第10頁復(fù)習(xí)題一、二。
（五）板書設(shè)計

DNA的復(fù)制

第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.DNA分子結(jié)構(gòu)的探究歷程
2．DNA分子的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3．DNA分子的復(fù)制過程及特點(diǎn)
4．米西爾森和斯塔爾證明DNA分子復(fù)制方式的實驗

[教材梳理]

一、DNA分子的結(jié)構(gòu)
1．DNA分子結(jié)構(gòu)的探索歷程
時期科學(xué)家成果
20世紀(jì)30年代后期瑞典科學(xué)家證明DNA是不對稱的
1951年查哥夫(美)定量分析DNA分子的堿基組成，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量
1952年富蘭克琳(英)確認(rèn)DNA為螺旋結(jié)構(gòu)，而不是由一條鏈構(gòu)成的
1953年沃森(美)和克里克(英)提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
2.DNA分子的基本組成單位
DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，如圖所示：
(1)組成：①磷酸；②脫氧核糖；③含氮堿基。
(2)堿基：A：腺嘌呤；G：鳥嘌呤；C：胞嘧啶；T：胸腺嘧啶。
3．DNA分子的立體結(jié)構(gòu)
(1)整體：由兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
(2)外側(cè)——基本骨架：由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成。
(3)內(nèi)側(cè)——堿基對：由兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，是按堿基互補(bǔ)配對原則連接而成的，即A與T配對、G與C配對。
4．DNA分子的多樣性和特異性
(1)多樣性：堿基對排列順序的千變?nèi)f化。
(2)特異性：特定的堿基對排列順序構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性。
二、DNA分子的復(fù)制
1．DNA復(fù)制的概念、時期、場所及條件
(1)概念：以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程。
(2)時期：細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。
(3)場所：細(xì)胞核(主要)。
(4)DNA復(fù)制的條件：
①模板：DNA分子的兩條鏈。
②原料：游離的四種脫氧核苷酸。
③能量：由細(xì)胞提供。
④酶：解旋酶和DNA聚合酶等。
2．過程
3．特點(diǎn)
①邊解旋邊復(fù)制；②半保留方式復(fù)制。
4．準(zhǔn)確復(fù)制的原因和意義
(1)原因
①DNA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；
②通過堿基互補(bǔ)配對，保證了復(fù)制能夠精確地進(jìn)行。
(2)意義：使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。
[牛刀小試]

一、DNA分子的結(jié)構(gòu)
1．觀察教材P68圖4－8，結(jié)合制作模型體驗，探討下列問題：
(1)DNA分子中同一條鏈和兩條鏈中連接相鄰兩個堿基的結(jié)構(gòu)有何不同？
提示：同一條鏈中連接相鄰兩個堿基的結(jié)構(gòu)是—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—；兩條鏈中連接相鄰兩個堿基的結(jié)構(gòu)是氫鍵。
(2)運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對原則分析，在所有的雙鏈DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同嗎？在DNA分子的一條鏈中是否存在同樣的規(guī)律？
提示：①相同。在雙鏈DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此在所有的雙鏈DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。
②在單鏈DNA分子中不存在同樣的規(guī)律，因為A與T，G與C不一定相等。
(3)某實驗小組同學(xué)制作了如下堿基對模型，你認(rèn)為哪些是正確的，哪些是錯誤的？
提示：①～④所示模型中只有①正確，②、③、④均不正確。②中多了一個氫鍵，③中堿基配對錯誤，也未遵照“反向平行”的特點(diǎn)；④中未遵照“反向平行”特點(diǎn)。
2．連線
二、DNA分子的復(fù)制
閱讀教材P71～72，結(jié)合圖4－10、4－11，探究下列問題：
(1)DNA復(fù)制時有幾條模板鏈？新合成的DNA分子中的兩條鏈全是子鏈嗎？
提示：①兩條模板鏈(親代DNA分子解開螺旋的兩條鏈)。②不是，而是一條母鏈和一條子鏈。
(2)DNA復(fù)制時，用什么方法識別DNA中哪一條鏈?zhǔn)悄告湥囊粭l鏈?zhǔn)亲渔湥緿NA復(fù)制所形成的子代DNA分子是否是親代DNA鏈和子代DNA鏈隨機(jī)結(jié)合的？
提示：①同位素標(biāo)記法。②不是，而是親代DNA鏈與其相應(yīng)的子鏈結(jié)合形成的子代DNA分子。
(3)若將某一試管中加入緩沖液、ATP、DNA模板和四種脫氧核苷酸，并置于適宜的溫度下，能否完成DNA復(fù)制？分析原因。
提示：不能。復(fù)制條件不完全，缺少解旋酶、DNA聚合酶。
(4)若1個DNA分子含有m個腺嘌呤，則復(fù)制n次需要多少游離的腺嘌呤脫氧核苷酸？
提示：需(2n－1)m個。因為1個DNA分子復(fù)制n次，共形成2n個DNA分子，其中有兩條脫氧核苷酸鏈為母鏈，不需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸。
(5)DNA分子復(fù)制具有準(zhǔn)確性，那么在任何情況下，DNA分子復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA分子與親代DNA分子都完全相同嗎？
提示：不一定。DNA分子復(fù)制時，受到各種因素的干擾，堿基序列可能會發(fā)生改變，從而使后代DNA分子與親代DNA分子堿基序列不同，導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變。
[重難突破]

一、DNA分子的結(jié)構(gòu)層次
1．DNA分子結(jié)構(gòu)中的“五、四、三、二、一”：
“五”——DNA分子的基本組成元素有5種(C、H、O、N、P)。
“四”——DNA分子的基本組成單位為“四種”脫氧核苷酸。
“三”——每種單位均由三分子物質(zhì)(1分子磷酸、1分子脫氧核糖及1分子含氮堿基)構(gòu)成。
“二”——兩條脫氧核苷酸長鏈。
“一”——一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

2．DNA分子結(jié)構(gòu)層次圖示
二、DNA分子中的堿基計算規(guī)律
1．堿基互補(bǔ)配對原則
2．堿基間的數(shù)量關(guān)系
項目雙鏈DNA1鏈2鏈規(guī)律
A、T、G、C關(guān)系A(chǔ)＝T，G＝CA1＝T2，G1＝C2，
T1＝A2，C1＝G2雙鏈DNA中，A總等于T，G總等于C，且1鏈上的A等于2鏈上的T,1鏈上的G等于2鏈上的C
非互補(bǔ)堿基和之比，即A＋GT＋C或G＋TA＋C
1m1/mDNA雙鏈中非互補(bǔ)堿基之和總相等，兩鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù)
互補(bǔ)堿基和之比，即A＋TG＋C或G＋CA＋T
nnn在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補(bǔ)堿基和之比相等
某種堿基的比例(x為A、T、G、C中某種堿基的百分含量)12(x1＋x2)
x1x2某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈的比值的和的一半
3.堿基比例與DNA分子的共性和特異性
(1)共性：
①AT＝TA＝1；②GC＝CG＝1；③A＋CT＋G＝A＋GT＋C＝1
(2)特異性：
A＋TG＋C的比值是多樣的，是DNA分子多樣性和特異性的主要表現(xiàn)。
[特別提醒]
(1)在DNA單鏈中，A與T、G與C也可能相等。
(2)(A＋T)/(G＋C)的比值能體現(xiàn)DNA分子的特異性，不同的DNA分子中該值可能相同。
三、DNA分子復(fù)制過程中相關(guān)計算
1．DNA分子數(shù)、DNA鏈數(shù)及所占比例的計算
2.脫氧核苷酸鏈數(shù)的計算
(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)＝2條；
(3)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。
3.所需脫氧核苷酸數(shù)的計算
若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則：
(1)經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m(2n－1)個。
(2)第n次復(fù)制時，需消耗游離的該脫氧核苷酸m2n－1個。
4．與染色體、細(xì)胞數(shù)目相關(guān)的計算
研究DNA分子的半保留復(fù)制時，常涉及計算后代帶放射性標(biāo)記的DNA、染色體或細(xì)胞所占比例的問題，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)記該DNA分子便帶標(biāo)記。
(2)每條染色體含一個或兩個DNA分子，只要有一條DNA鏈帶標(biāo)記，該染色體便帶標(biāo)記。
(3)每個細(xì)胞含多條染色體，每條染色體的情況是一樣的，只需分析一條染色體(減數(shù)分裂時只需分析一對同源染色體)即可。
[實驗探究]
DNA復(fù)制方式的探究
1．方法
放射性同位素標(biāo)記法和密度梯度離心技術(shù)。
2．原理
含15N的雙鏈DNA密度最大，含14N的雙鏈DNA密度最小，一條鏈含14N和一條鏈含15N的雙鏈DNA分子密度中等。
3．過程
(1)用放射性同位素15N標(biāo)記大腸桿菌的DNA。
(2)將被標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)入以含14N物質(zhì)為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。
(3)分別取完成一次細(xì)胞分裂和兩次細(xì)胞分裂的大腸桿菌，并將其中的DNA分子分離出來，進(jìn)行密度梯度超速離心和分析。
4．結(jié)果圖示
5．結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。

[考向聚焦]

[例1]　下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()
A．DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其基本骨架由脫氧核糖、磷酸和含氮堿基交替排列而成
B．整個DNA分子中，嘌呤數(shù)目等于嘧啶數(shù)目，所以每條DNA單鏈中A＝T、G＝C
C．與DNA分子中的堿基G直接相連的是脫氧核糖和堿基C
D．每個脫氧核糖均只與一個磷酸和一個堿基相連

[解析]　DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)是磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成的基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。若DNA分子的一條鏈上是堿基A，則另一條鏈上與之配對的一定是堿基T；一條鏈上是堿基G，則另一條鏈上與之配對的一定是堿基C，反之亦然。所以，在雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，但在單鏈中，堿基A的數(shù)目不一定等于堿基T的數(shù)目，堿基G的數(shù)目也不一定等于堿基C的數(shù)目。在一個脫氧核苷酸中，堿基G與脫氧核糖直接相連，兩鏈之間堿基G與堿基C互補(bǔ)配對。每個脫氧核糖均只與一個堿基相連，但除了游離的脫氧核糖只與一個磷酸相連外，其余脫氧核糖均與兩個磷酸相連。

[答案]　C
[例2]　(福建高考)雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補(bǔ)配對原則。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有()
A．2種B．3種
C．4種D．5種
[解析]　根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，單鏈模板鏈中A與胸腺嘧啶配對。單鏈模板鏈中含有4個“A”，其中每個“A”均可能與胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸配對，當(dāng)單鏈模板上的“A”與胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸配對會有4種不同長度的子鏈；若單鏈模板鏈上的“A”只與脫氧核苷酸結(jié)合，形成1種子鏈，所以最多會產(chǎn)生5種子鏈。
[答案]　D
[例3]　科學(xué)家以大腸桿菌為實驗對象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實驗，實驗內(nèi)容及結(jié)果見下表。
組別1組2組3組4組
培養(yǎng)液中
唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl
繁殖代數(shù)多代多代一代兩代
培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代
操作提取DNA并離心
離心結(jié)果僅為輕帶
(14N/14N)僅為重帶
(15N/15N)僅為中帶
(15N/14N)1/2輕帶(14N/14N)
1/2中帶(15N/14N)
請分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。
(2)綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式是________________。
(3)分析討論：
①若子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自________，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是________復(fù)制。
②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果________(選填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。
③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置________，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是________帶。
④若某次實驗的結(jié)果中，子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為________。
[解析]　經(jīng)過一代培養(yǎng)后，只能是標(biāo)記DNA分子的一條單鏈，所以要想對所有的DNA分子全部標(biāo)記，要進(jìn)行多代培養(yǎng)；在探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的實驗中，“重帶”應(yīng)為兩個單鏈均被15N標(biāo)記，“輕帶”為兩個單鏈均被14N標(biāo)記，“中帶”為一個單鏈被14N標(biāo)記，另一個單鏈被15N標(biāo)記。
[答案]　(1)多　15N(15NH4Cl)　(2)3　1　2　半保留復(fù)制　(3)①B　半保留?、诓荒堋、蹧]有變化　輕　④15N

———————————————[課堂歸納]————————————————

?[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]

填充：①雙螺旋②反向平行　③交替連接
④互補(bǔ)配對?、葸吔庑厪?fù)制　⑥半保留復(fù)制
⑦解旋?、嗪铣勺渔?br> ?[關(guān)鍵語句]
1．DNA分子由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，兩鏈按反向平行方式盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排在內(nèi)側(cè)。
2．DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，其中A一定與T配對，G一定與C配對，A與T之間形成2個氫鍵，G與C之間形成3個氫鍵。
3．組成DNA分子的堿基雖然只有4種，但堿基對的排列順序卻是千變?nèi)f化的，含n個堿基對的DNA分子，可形成4n種排列順序，這些排列順序即代表遺傳信息。
4．DNA分子堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基對的特定的排列順序又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性。
5．DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。
6．DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制，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)配對原則保證了復(fù)制能精確地進(jìn)行。
7．DNA分子通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。
知識點(diǎn)一、DNA的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算
1．如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖，下列敘述不正確的是()
A．能構(gòu)成一個完整核苷酸的是圖中的a和b
B．圖中每個五碳糖都只有1個堿基與之直接相連
C．各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③連接起來的
D．若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是T
解析：選A　核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子堿基組成，即圖中的a，b中磷酸的連接位置不正確，A錯誤；由題圖可知，每個五碳糖都只有1個堿基與之直接相連，B正確；核苷酸之間通過磷酸二酯鍵即圖中③相連形成核苷酸鏈，C正確；脫氧核苷酸根據(jù)堿基不同分為腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸，因此若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是胸腺嘧啶T，D正確。
2．從某生物組織中提取DNA進(jìn)行分析，其四種堿基數(shù)的比例是鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，則與H鏈相對應(yīng)的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的()
A．26%B．24%
C．14%D．11%
解析：選A　由題中條件可知C＋G在整個DNA分子中占有的比例為46%，因為C＋G在整個DNA分子中占有的比例等于它在DNA某一條鏈中占有的比例，則在H鏈上C＋G＝46%。又因為在H鏈上腺嘌呤占28%，則胸腺嘧啶(T)占的比例為26%，據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，H鏈上胸腺嘧啶等于其互補(bǔ)鏈中腺嘌呤的數(shù)目或比例，則另一條鏈中腺嘌呤占該鏈堿基數(shù)的26%。
知識點(diǎn)二、DNA的復(fù)制及相關(guān)計算
3．如圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯誤的是()
A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個起點(diǎn)同時開始的
B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的
C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶
D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率
解析：選A　圖中DNA分子的復(fù)制是從多個起點(diǎn)開始的，但并不是同時開始的。圖中DNA分子的復(fù)制是邊解旋(需解旋酶)邊雙向復(fù)制的。
4．一個雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是()
A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104個
B．復(fù)制過程需要2.4×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7
D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為1∶3
解析：選B　該DNA分子中A－T堿基對的數(shù)目為5000×2×20%＝2000個，G－C堿基對的數(shù)目為5000－2000＝3000個，則該DNA分子中含有的氫鍵數(shù)目為2000×2＋3000×3＝1.3×104個；該復(fù)制過程需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(23－1)×3000＝21000個；子代中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為2∶(23×2－2)＝1∶7；子代中含32P與只含31P的DNA分子數(shù)之比為2∶(23－2)＝1∶3。
5．據(jù)圖回答問題：
(1)該圖表示的生理過程是________，該過程主要發(fā)生在細(xì)胞的________(填部位名稱)。
(2)圖中的1、2、3、4、5分別表示____________________(填堿基名稱，用字母表示)。
(3)假如經(jīng)過科學(xué)家的測定，α鏈上的一段堿基序列(M)中的A∶T∶C∶G為2∶1∶1∶3，能不能說明科學(xué)家的測定是錯誤的？______，原因是______________________________。
(4)如果以(3)中的α鏈的M為模板，復(fù)制出的β鏈的堿基比例應(yīng)該是________________。
解析：DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對原則，即A與T、C與G配對，所以DNA分子中A＝T，G＝C。DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，即以DNA的兩條母鏈為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對，所以形成的DNA子鏈必定與DNA中的一條母鏈完全相同，新形成的兩個DNA分子，與親代DNA分子完全相同。
答案：(1)DNA復(fù)制　細(xì)胞核　(2)A、T、C、C、T
(3)不能　在單鏈中不一定存在A＝T、G＝C
(4)T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3
(時間：25分鐘；滿分：50分)
一、選擇題(每小題2分，共20分)
1．下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述，錯誤的是()
A．沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在DNA分子以4種脫氧核苷酸(堿基為A、T、G、C)為單位連接而成的長鏈的基礎(chǔ)上
B．威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)
C．沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建了多種模型，但都不科學(xué)
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發(fā)，構(gòu)建出了科學(xué)的模型
解析：選B　沃森和克里克最先提出了堿基在外側(cè)的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，后來又提出了堿基在內(nèi)側(cè)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并且同種堿基配對。最后提出了堿基互補(bǔ)配對的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
2．下面關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述中，錯誤的是()
A．每個雙鏈DNA分子含有四種脫氧核苷酸
B．每個堿基分子上均連接著一個磷酸和一個脫氧核糖
C．每個DNA分子中堿基數(shù)＝磷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)
D．雙鏈DNA分子中的一段含有40個胞嘧啶，就一定會同時含有40個鳥嘌呤
解析：選B　脫氧核苷酸分子的連接方式應(yīng)為。在雙鏈的DNA分子內(nèi)部，堿基之間通過氫鍵連接形成堿基對，對一個堿基來說，一側(cè)連接著一個脫氧核糖，另一側(cè)通過氫鍵和另一個堿基相連。
3．在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24%，胸腺嘧啶占30%，則另一條鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的()
A．21%,12%B．30%,24%
C．34%,12%D．58%,30%
解析：選C　解這類題目，最好先畫出DNA分子的兩條鏈及堿基符號，并標(biāo)出已知堿基的含量，這樣比較直觀，更易找到解題方法。然后利用DNA分子的堿基互補(bǔ)配對原則，由整個DNA分子中A＋T＝42%，可得出A1＋T1即對應(yīng)單鏈堿基總數(shù)的百分比也為42%，則C1＋G1＝58%。由一條鏈中C1＝24%，C1＋G1＝58%，得出對應(yīng)另一條單鏈中C2＝34%，由一條鏈中A1＋T1＝42%，A1＝12%，得出對應(yīng)另一條單鏈T2＝12%。

4．(上海高考)在DNA分子模型搭建實驗中，如果用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型()
A．粗細(xì)相同，因為嘌呤環(huán)必定與嘧啶環(huán)互補(bǔ)
B．粗細(xì)相同，因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸相似
C．粗細(xì)不同，因為嘌呤環(huán)不一定與嘧啶環(huán)互補(bǔ)
D．粗細(xì)不同，因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸不同
解析：選A　A和G都是嘌呤堿基，C和T都是嘧啶堿基，在DNA分子中，總是A＝T，G＝C，依題意，用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，則DNA的粗細(xì)相同。
5．如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，相關(guān)敘述正確的是()
a．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架
b．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸
c．⑨是氫鍵，其形成遵循堿基互補(bǔ)配對原則
d．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息
e．③占的比例越大，DNA分子越不穩(wěn)定
f．⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
A．bcdf　B．cdf
C．a(chǎn)bcfD．bce
解析：選B　DNA分子是反向平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)，①磷酸與②脫氧核糖交替排列在外側(cè)，構(gòu)成了DNA的基本骨架；④中的③②及②下方的磷酸基團(tuán)組成胞嘧啶脫氧核苷酸；堿基互補(bǔ)配對，配對堿基之間通過氫鍵相連；DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息；G與C之間形成3條氫鍵，G與C含量越多，DNA分子越穩(wěn)定；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。
6．下列有關(guān)DNA復(fù)制的說法中，正確的是()
A．DNA復(fù)制時只有一條鏈可以作為模板
B．DNA復(fù)制所需要的原料是4種脫氧核苷酸
C．DNA復(fù)制的場所只有細(xì)胞核
D．DNA復(fù)制的時間只能是有絲分裂間期
解析：選B　DNA復(fù)制時，兩條鏈都可以作為模板，真核生物DNA復(fù)制的場所可以是細(xì)胞核，也可以是線粒體和葉綠體，在細(xì)菌體內(nèi)還可以是擬核。DNA復(fù)制時需要的原料是4種脫氧核苷酸。
7．把培養(yǎng)在含輕氮(14N)環(huán)境中的一個細(xì)菌，轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)環(huán)境中，培養(yǎng)相當(dāng)于繁殖一代的時間，然后全部放回原環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)繁殖兩代的時間后，細(xì)菌DNA組成分析表明()
A．3/4輕氮型、1/4中間型
B．1/4輕氮型、3/4中間型
C．1/2輕氮型、1/2中間型
D．3/4重氮型、1/4中間型
解析：選A　輕氮(14N)環(huán)境中的一個細(xì)菌轉(zhuǎn)移到重氮(15N)環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于繁殖一代的時間后，DNA分子全為15N/14N，再返回輕氮(14N)環(huán)境中培養(yǎng)繁殖，產(chǎn)生8個DNA分子，3/4輕氮型、1/4中間型。
8.如圖表示DNA分子復(fù)制的片段，圖中a、b、c、d表示各條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項中正確的是()
A．a(chǎn)和c的堿基序列互補(bǔ)
B．b和c的堿基序列相同
C．a(chǎn)鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值與b鏈中同項比值相同
D．a(chǎn)鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值與d鏈中同項比值不同
解析：選C　a、d兩條母鏈堿基互補(bǔ)，a、b兩條鏈堿基互補(bǔ)，c、d兩條鏈堿基互補(bǔ)，可推出a和c堿基序列相同，b和c堿基序列互補(bǔ)；兩條互補(bǔ)鏈中的(A＋T)/(G＋C)相同。
9．(山東高考)某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，下列正確的是()
解析：選C　DNA分子中(A＋C)/(T＋G)應(yīng)始終等于1；一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)與其互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)互為倒數(shù)，一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)＝0.5時，互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)＝2；一條單鏈中(A＋T)/(G＋C)與其互補(bǔ)鏈中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
10．某DNA分子中含有1000個堿基對(被32P標(biāo)記)，其中有胸腺嘧啶400個。若將該DNA分子放在只含被31P標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復(fù)制兩次，其結(jié)果不可能是()
A．含32P的DNA分子占1/2
B．含31P的DNA分子占1/2
C．子代DNA分子相對分子質(zhì)量平均比原來減少1500
D．共消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸1800個
解析：選B　該DNA分子在含31P的培養(yǎng)液中復(fù)制兩次，可得到4個DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%，含32P的DNA分子占2/4＝1/2。因為DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，親代DNA分子的兩條鏈只可能進(jìn)入兩個子代DNA分子中；4個DNA分子中有兩個DNA分子的每條鏈都只含有31P，還有兩個DNA分子都是一條鏈含31P，另一條鏈含32P。前兩個DNA分子相對分子質(zhì)量比原DNA分子共減少了4000，后兩個DNA分子比原DNA分子共減少了2000，這樣4個DNA分子的相對分子質(zhì)量平均比原來減少了6000/4＝1500；在1000個堿基對的DNA分子中，胸腺嘧啶400個，則含有鳥嘌呤個數(shù)(1000×2－400×2)/2＝600(個)，復(fù)制兩次所消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為600×(22－1)＝1800(個)。

二、非選擇題(共30分)
11．(10分)如圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答問題。
(1)圖甲是DNA片段的________結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的________結(jié)構(gòu)。
(2)填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：[2]________________、[5]__________________。
(3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條鏈?zhǔn)怯蒧_______和________交替連接的。
(4)連接堿基對的化學(xué)鍵是____________，堿基配對的方式如下：即________與________配對；________與________配對。
(5)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成________的________結(jié)構(gòu)。
(6)含有200個堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個。請回答：
①該DNA片段中共有腺嘌呤________個，C和G共________對。
②該DNA片段復(fù)制4次，共需原料胞嘧啶脫氧核苷酸________個。
③在DNA分子穩(wěn)定性的比較中，________堿基對的比例高，DNA分子穩(wěn)定性高。
解析：(1)從圖中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面結(jié)構(gòu)。而乙表示的是DNA分子的立體(空間)結(jié)構(gòu)。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸鏈片段，而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結(jié)構(gòu)可以看出：DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成了基本骨架。(4)DNA分子的兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。(5)根據(jù)圖甲可以判斷：組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模粡膱D乙可以看出組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(6)①堿基對G和C之間有三個氫鍵，而A和T間有兩個氫鍵，設(shè)該DNA片段堿基A有x個，堿基G有y個，則有以下關(guān)系：x＋y＝200×1/2＝100,2x＋3y＝260，解得A為40個，G和C各為60個。②復(fù)制4次共需原料C為：(24－1)×60＝900個。③C和G之間的氫鍵多于A、T之間的氫鍵，因此C和G比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越大。
答案：(1)平面　立體(或空間)　(2)一條脫氧核苷酸鏈片段　腺嘌呤脫氧核苷酸　(3)脫氧核糖　磷酸　(4)氫鍵　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鳥嘌呤)　C(胞嘧啶)　(5)反向　規(guī)則　雙螺旋　(6)①40　60?、?00?、跜和G
12．(10分)DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用，目前在親子鑒定、偵察罪犯等方面是最為可靠的鑒定技術(shù)。
請思考回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問題：
(1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA探針實際是一種已知堿基順序的DNA片段。請問：DNA探針尋找基因所用的原理是：_______________________________。
(2)用DNA做親子鑒定時，小孩的條碼會一半與其生母相吻合，另一半與其生父相吻合，其原因是________________________________________________________。
(3)如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測定的兩位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示。則該小孩的真正生物學(xué)父親是_________________________。
(4)現(xiàn)在已知除了一卵雙生胞胎外，每個人的DNA是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，這說明了：______________________________________________________________。
(5)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA?________________________。
(6)為了確保實驗的準(zhǔn)確性，需要克隆出較多的DNA樣品，若一個只含31P的DNA分子用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的________。
解析：DNA具有特異性，不同個體的DNA分子不同，因此可利用DNA分子雜交原理進(jìn)行親子鑒定。由于子代的同源染色體一條來自父方，一條來自母方，因此親子鑒定時，應(yīng)一半與父親吻合，一半與母親吻合。人體所有細(xì)胞都來源于同一個受精卵，因此都含有相同的遺傳物質(zhì)。
答案：(1)堿基互補(bǔ)配對原則　(2)孩子的每一對同源染色體一條來自父親，一條來自母親　(3)B　(4)DNA分子具有多樣性和特異性　(5)因為基因在DNA上，而不在RNA上，且DAN具有特異性　(6)7/8
13．(10分)DNA復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情況是：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制。
(1)根據(jù)圖示對三種復(fù)制作出可能的假設(shè)：
①如果是全保留復(fù)制，則1個DNA分子形成2個DNA分子，其中一個是__________，而另一個是_______________________________________________________________；
②如果是半保留復(fù)制，則新形成的兩個DNA分子各有____________________；
③如果是分散復(fù)制，則新形成的DNA分子中__________________________________。
(2)請設(shè)計實驗來證明DNA的復(fù)制方式。
實驗步驟：
①在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對照)。
②在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N－DNA(親代)。
③將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心方法分離。
(3)實驗預(yù)測：
①如果與對照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分離出兩條帶：________和________，則可以排除________，同時肯定是________________。
②如果子代Ⅰ只有一條________，則可以排除________，但不能肯定是_______。
③如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定，若子代Ⅱ可以分出____________和____________，則可以排除__________________，同時肯定__________。
④如果子代Ⅱ不能分出________兩條密度帶，則排除________，同時肯定________。
(4)用圖例表示出最可能的實驗結(jié)果。
答案：(1)①親代的　新形成的?、谝粭l鏈來自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切滦纬傻摹、勖織l鏈中的一些片段是母鏈的，另一些片段是子鏈的　(3)①一條輕密度帶(14N/14N)　一條重密度帶(15N/15N)　半保留復(fù)制和分散復(fù)制　全保留復(fù)制　②中密度帶(14N/15N)　全保留復(fù)制　半保留復(fù)制還是分散復(fù)制?、垡粭l中密度帶(14N/15N)　一條輕密度帶(14N/14N)　分散復(fù)制　半保留復(fù)制?、苤小⑤p　半保留復(fù)制　分散復(fù)制　(4)最可能的實驗結(jié)果(如圖所示)：

《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計

《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計
一、總體設(shè)計指導(dǎo)思想
本節(jié)課突出對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，精心設(shè)計課堂教學(xué)，將科學(xué)研究的過程（發(fā)現(xiàn)問題——提出假設(shè)——推導(dǎo)結(jié)論——實驗驗證——得出結(jié)論）作為本節(jié)課的教學(xué)主線，以求向?qū)W生介紹科學(xué)研究的一般過程和方法，并讓學(xué)生親身參與探究過程，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)工作的能力和方法。
二、教材分析
1、教材中的地位
本節(jié)課內(nèi)容是人教版高級中學(xué)課本生物必修2第三章第三節(jié)。DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制是遺傳學(xué)的基本理論。這一課時，在聯(lián)系DNA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡明DNA通過復(fù)制傳遞遺傳信息的功能。學(xué)好這一課時，有利于學(xué)生對有絲分裂、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律等知識得理解和鞏固，對于學(xué)生深刻認(rèn)識遺傳的本質(zhì)是非常重要的?！癉NA的復(fù)制”又是后面變異部分的基礎(chǔ)，學(xué)好這一課時，有利于學(xué)生對基因突變、基因重組、生物進(jìn)化等內(nèi)容的理解和掌握。
2、重點(diǎn)難點(diǎn)
DNA的復(fù)制方式的發(fā)現(xiàn)雖然是選學(xué)內(nèi)容，但是對學(xué)生的學(xué)會科學(xué)的探究，科學(xué)的思考有很大的幫助，有助于學(xué)生分析問題，解決問題能力的提高，所以把它作為探究的重點(diǎn)之一，但在知識層面上不作為重點(diǎn)。
DNA復(fù)制過程完成了遺傳信息的傳遞功能；對DNA復(fù)制過程的研究，蘊(yùn)含著科學(xué)研究的過程和方法教育；DNA復(fù)制的過程具有微觀、動態(tài)、連續(xù)、抽象的特點(diǎn)。因此，對DNA復(fù)制的過程的探討既是本課時的教學(xué)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。
三、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)具有了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、有絲分裂、減數(shù)分裂的基本知識，在此基礎(chǔ)上，本課時將要從分子水平來探討生命的本質(zhì)，屬于肉眼看不到的抽象知識。高中學(xué)生的認(rèn)知體系基本形成，認(rèn)知結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，認(rèn)知能力不斷完善。他們能夠掌握基本的思維方法，特別是抽象邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)造思維有了較大的發(fā)展。觀察力、記憶力、想象力有了明顯的提高，認(rèn)知活動的自覺性，認(rèn)知系統(tǒng)的自我評價和自我控制能力也有了相應(yīng)的發(fā)展。
由于本課時內(nèi)容具有較高的抽象性，學(xué)生們會感到困難，因此在教學(xué)中，我除了引導(dǎo)學(xué)生自主、探索、合作學(xué)習(xí)以外，還通過啟發(fā)式教學(xué)，設(shè)置大量的問題情境，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)一步培養(yǎng)他們分析、歸納、概括能力。
四、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計
知識目標(biāo)
1、記住DNA復(fù)制的概念
2、簡述DNA復(fù)制的過程，并分析、歸納出DNA復(fù)制過程的特點(diǎn)。
3、知道DNA復(fù)制在遺傳上的意義
能力目標(biāo)
1、通過介紹Meselson、stehl的試驗，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)科學(xué)的思維。
2、通過引導(dǎo)學(xué)生觀察拉鏈和DNA復(fù)制的比較，鼓勵學(xué)生大膽想象、猜測，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、合作學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力。
情感目標(biāo)
通過分組探究活動，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識和科學(xué)態(tài)度。
五、教法、學(xué)法設(shè)計
（一）教法設(shè)計
結(jié)合教材的特點(diǎn)和學(xué)生實際，本課時主要采用啟發(fā)式教學(xué)法，比如：在學(xué)習(xí)DNA復(fù)制的方式式，啟發(fā)學(xué)生去思考復(fù)制的方式可能有哪些？如果是這種方式，復(fù)制的結(jié)果是什么？如果是那種方式，復(fù)制的結(jié)果是什么？通過什么方式去證明你的假設(shè)？再比如：在學(xué)習(xí)DNA復(fù)制的條件時，可以啟發(fā)學(xué)生去思考科學(xué)家是怎么知道需要這些條件的？除了課本上介紹的條件外，還可能需要什么條件？科學(xué)家是怎么知道的？從而引導(dǎo)學(xué)生去探索和發(fā)現(xiàn)，使學(xué)生在教學(xué)活動中初步學(xué)會科學(xué)研究的一般方法，即發(fā)現(xiàn)問題——提出假說——試驗驗證——得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的合作、探索的精神，發(fā)展學(xué)生的思維能力，為學(xué)生鋪設(shè)符合知識規(guī)律的思維軌道，強(qiáng)化素質(zhì)教育。對于DNA復(fù)制的過程，學(xué)生是沒有辦法去探究的，但這一部分又比較抽象，我采用化抽象為具體的辦法，采用拉鏈作為模型，讓學(xué)生對比拉鏈的拉上、拉開和課本上介紹的DNA復(fù)制過程的異同點(diǎn)，從而加深學(xué)生對知識得理解和掌握。
（二）學(xué)法設(shè)計
本課時通過設(shè)疑導(dǎo)學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生自主探索DNA復(fù)制的方式和復(fù)制的條件，發(fā)現(xiàn)知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、相互協(xié)作、自主學(xué)習(xí)的能力；通過點(diǎn)撥導(dǎo)議，啟發(fā)學(xué)生思考、分析科學(xué)家的試驗，概括、總結(jié)出正確結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、概括、總結(jié)的基本學(xué)習(xí)方法；通過展示小組提出的假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識和創(chuàng)新意識，讓學(xué)生學(xué)會在學(xué)習(xí)中進(jìn)行交流的基本方法。充分體現(xiàn)學(xué)生的“主體”地位。
六、媒體選擇
1、多媒體課件
用PowerPoint制作的演示文稿（內(nèi)有DNA復(fù)制過程的動畫）
2、實物展臺
展示學(xué)生推導(dǎo)的DNA半保留和全保留復(fù)制的結(jié)果及相應(yīng)得實驗結(jié)果示意圖
3、拉鏈四個
七、教學(xué)程序設(shè)計
（1）流程圖

（2）教學(xué)過程：

程序教學(xué)活動設(shè)計
意圖
教師活動學(xué)生活動

復(fù)習(xí)舊知
引入新課
(3分鐘)展示課件并提問：
1、DNA化學(xué)組成的基本單位是什么？
2、DNA分子的空間結(jié)構(gòu)是什么樣的？
總結(jié)學(xué)生的回答之后，引出DNA復(fù)制的課題。
思考回答：
1、DNA化學(xué)組成的基本單位是脫氧核苷酸，每個脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮的堿基組成。
2、兩條鏈盤旋成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。學(xué)生已有的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的知識是學(xué)習(xí)DNA復(fù)制的基礎(chǔ)，由此引出新課題。

引導(dǎo)回憶
發(fā)現(xiàn)問題

(3-5分鐘)有關(guān)DNA復(fù)制，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過哪些知識？你們覺得還有哪些疑問？
（以此設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生回憶已有知識，發(fā)現(xiàn)新的問題。）
思考回答
1、DNA復(fù)制發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期
2、由于DNA主要存在與細(xì)胞核內(nèi)，因此DNA復(fù)制的場所主要是細(xì)胞核。
發(fā)現(xiàn)問題
關(guān)于DNA怎樣復(fù)制？需要哪些條件？復(fù)制的結(jié)果怎樣？有什么特點(diǎn)？等等是還沒有解決的問題。發(fā)現(xiàn)問題是科學(xué)研究的第一步。問題使學(xué)生產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知解疑心理，教師此時抓住這一有利時機(jī)，提出緊扣主題的具有挑戰(zhàn)性、探索性的問題，使學(xué)生主動去探索。

D
N
A
復(fù)制方式探討
(約10分鐘)

分組討論模擬探索
沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳進(jìn)行復(fù)制的一種可能機(jī)理。”
你能從DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，設(shè)想出DNA復(fù)制的方式可能有哪幾種嗎？
假如用15N標(biāo)記母鏈，用14N標(biāo)記子鏈，請同學(xué)們根據(jù)假設(shè)分組討論復(fù)制一代和兩代的結(jié)果是什么？用圖形表示結(jié)果。

教師投影展示部分小組的討論情況。

學(xué)生分組分析討論，提出DNA復(fù)制的兩種假設(shè)：全保留復(fù)制和半保留復(fù)制。

學(xué)生根據(jù)假設(shè)討論演繹并畫圖表示兩種復(fù)制的結(jié)果

小組間相互補(bǔ)充作出評價培養(yǎng)學(xué)生的參與意識和培養(yǎng)學(xué)生的合作、探索的精神。并進(jìn)一步復(fù)習(xí)假說-演繹法。
1958年Meselson和Stehl用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，經(jīng)過多次細(xì)胞分裂，細(xì)菌細(xì)胞的DNA充分地被15N標(biāo)記上。然后把這些細(xì)胞移入正常的含同位素14N的培養(yǎng)基中，然后，在不同時刻（復(fù)制不同代數(shù)后）收集細(xì)菌樣本，從中提取DNA，再將提出的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。
密度大的DNA在試管的上方還是下方，密度小的呢？中等的呢？請同學(xué)們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。請同學(xué)們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。
巡視學(xué)生的活動，記錄學(xué)生出現(xiàn)的問題。
教師投影展示部分小組的討論情況。
教師展示科學(xué)家的實際實驗結(jié)果。
并總結(jié)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般過程。

在老師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生們根據(jù)剛才演繹得結(jié)果，推導(dǎo)出這樣的可能實驗現(xiàn)象：如果是全保留復(fù)制，則離心后DNA條帶應(yīng)該只有兩條；如果是半保留復(fù)制，則離心后DNA條帶應(yīng)該有三條，并畫出條帶的位置。本模擬探索試驗的設(shè)計和運(yùn)用，旨在激發(fā)學(xué)生探索和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和思維能力。

D
N
A
復(fù)制的條件和過程探討
(約20分鐘)請同學(xué)們思考DNA復(fù)制至少需要什么條件？

科學(xué)家是怎么知道這些條件的呢？學(xué)生討論后回答：
模板：兩條鏈分別作為模板
原料：四種脫氧核苷酸
能量：由ATP提供
酶：解旋酶、聚合酶等
科學(xué)家通過推導(dǎo)和實驗知道的。學(xué)生可能說不全，老師引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充完整。

介紹試驗
請同學(xué)們想一想，下面這個事實說明了什么？
1958年美國生化學(xué)家Kornberg在試管中用脫氧核苷酸合成DNA。他將大腸桿菌中提取的DNA聚合酶加入到含有四種豐富的脫氧核苷酸和適量的Mg2+的人工體系中，并沒有發(fā)生DNA的合成，當(dāng)加入少量的RNA作引子和ATP作為能源物質(zhì)，經(jīng)保溫孵育后，測定其中DNA的含量。發(fā)現(xiàn)其中的DNA的含量增加了。
讓學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論：復(fù)制除需要四個基本條件外，還需要其他條件，如RNA引物等。
旨在提醒學(xué)生不能把書讀死。而應(yīng)該始終保持懷疑和探究的心態(tài)。
模擬
探討請同學(xué)們自學(xué)課本上有關(guān)DNA復(fù)制過程的內(nèi)容，總結(jié)DNA復(fù)制大體上分為幾個步驟。
教師通過拉鏈來模擬DNA復(fù)制過程。提出問題：
拉鏈中的各個部件各代表復(fù)制過程中的什么？
復(fù)制代數(shù)和DNA數(shù)目之間，及與含母鏈的DNA數(shù)目之間有什么關(guān)系？
DNA復(fù)制過程是否就是完全像拉鏈的開合？學(xué)生自學(xué)并總結(jié)，如不完整可由其他同學(xué)補(bǔ)充。
解鏈——合成子鏈——螺旋

學(xué)生分組討論拉鏈中的各個部件各代表復(fù)制過程中的什么，由學(xué)生代表發(fā)言。培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想理解的意識，在學(xué)習(xí)過程中化抽象為具體，提高學(xué)習(xí)效率。
培養(yǎng)學(xué)生分析比較的意識，進(jìn)一步加深對DNA復(fù)制的理解。
觀看動畫組織學(xué)生觀看DNA復(fù)制的動畫課件。學(xué)生隨著動畫的演示，一起念出過程：解鏈——合成子鏈——螺旋
反復(fù)播放DNA復(fù)制的動畫，使學(xué)生完成由感性到理性的知識過渡。
DNA復(fù)制的意義DNA復(fù)制有什么意義？傳遞遺傳信息
課堂小結(jié)利用多媒體課件引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課知識要點(diǎn)鞏固基礎(chǔ)知識
課堂測評
基礎(chǔ)知識測評學(xué)生練習(xí)檢驗知識目標(biāo)達(dá)標(biāo)情況
八、課堂測評
1、一個噬菌體侵染細(xì)菌后，形成了200個子代噬菌體，子代DNA中含最初DNA鏈的DNA占
A.1%B.2%C.25%D.50%
2、下列關(guān)于DNA復(fù)制的說法，其中不正確的是（）：
A．DNA復(fù)制過程中需要酶的催化B．DNA復(fù)制過程中需要的能量直接由糖類提供
C．DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的D．DNA復(fù)制過程中兩條母鏈均可作模板
3、含有32P或31P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，32P比31P質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動物的細(xì)胞放在含有31P磷酸的培養(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磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1、2次細(xì)胞分裂后，分別得到Gl、G2代細(xì)胞。再從G0、Gl、G2代細(xì)胞中提取出DNA，經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果如下圖。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若①、②、③分別表示輕、中、重三種DNA分子的位置，請回答下列問題：
⑴G0、Gl、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0________，Gl________，G2_________。
⑵G2代在①、②、③3條帶中DNA數(shù)的比例是______________。
⑶圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶①________，條帶②__________。
⑷上述實驗結(jié)果證明了DNA的復(fù)制方式是____________________________________。
九、課后作業(yè)
1、DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的（）：
Ａ．分裂前期?。拢至阎衅?br> Ｃ．分裂后期?。模至验g期
2、假設(shè)某大腸桿菌含14N的DNA的相對分子質(zhì)量為，a若將其長期培養(yǎng)在含15N的培養(yǎng)基中便得到含15N的DNA，相對分子質(zhì)量為b?，F(xiàn)將含15N的DNA大腸桿菌再培養(yǎng)在14N的培養(yǎng)基中，子二代DNA的相對分子質(zhì)量平均為（）
A．(a+b)/2B．(3a+b)/2C．(a+3b)/2D．(a+b)/2
3、某雙鏈DNA分子帶有15N同位素標(biāo)記，在試管中以該DNA為模板進(jìn)行復(fù)制實驗，連續(xù)復(fù)制4代之后，試管中帶有14N同位素標(biāo)記的DNA占總量的
A.12.5%B.25%C.50%D.100%
4、利用多媒體課件，引導(dǎo)學(xué)生概括、總結(jié)本節(jié)課的知識要點(diǎn)，鞏固基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生概括、總結(jié)的基本學(xué)習(xí)方法。
DNA復(fù)制
時間
場所
條件
原則
結(jié)果
特點(diǎn)
5、研究性學(xué)習(xí)
請同學(xué)們在課后兩周的時間內(nèi)，以小組為單位撰寫小論文，題目：《“DNA復(fù)制”的研究史》。兩周后進(jìn)行交流，并評選優(yōu)秀小論文。
（設(shè)計此作業(yè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，收集信息，小組協(xié)作進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的能力。）

十、板書設(shè)計
第三節(jié)DNA的復(fù)制
一、復(fù)制的方式：半保留復(fù)制
二、復(fù)制的條件：模板、酶、原料、能量等
三、復(fù)制的過程
解旋——合成子鏈——螺旋
四、復(fù)制的意義：傳遞遺傳信息