核心素養(yǎng)統(tǒng)率下的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)[建構(gòu)知識(shí)體系]DNA是主要的遺傳物質(zhì)。DNA具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供了精確的模板,通過堿基互補(bǔ)配對保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性,新合成的每個(gè)DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條鏈。DNA通過復(fù)制,將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞。組成DNA的堿基序列的多樣性構(gòu)成了DNA的多樣性,而堿基特定的排列順序構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性?？傊?多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。本章概念圖建構(gòu)如下:[統(tǒng)整學(xué)科素養(yǎng)]生命的信息觀、結(jié)構(gòu)與功能觀通過深入理解基因的本質(zhì),認(rèn)識(shí)到DNA堿基序列的統(tǒng)一性和多樣性,理解DNA中儲(chǔ)存著豐富多樣的遺傳信息。通過對DNA半保留復(fù)制方式的學(xué)習(xí),還將理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定傳遞的基礎(chǔ),也是生命延續(xù)的基礎(chǔ),從而進(jìn)一步理解生命的本質(zhì)。沃森和克里克基于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型作出DNA半保留復(fù)制的預(yù)測,體現(xiàn)了科學(xué)家利用結(jié)構(gòu)與功能觀進(jìn)行科學(xué)研究的方法。[浸潤素養(yǎng)]1.下列關(guān)于基因的說法,錯(cuò)誤的是()①DNA中堿基對數(shù)目等于其中所有基因的堿基對數(shù)目②基因可以控制生物一定的性狀③真核生物的基因均在染色體上呈線性排列④基因的基本組成單位均為脫氧核苷酸⑤基因具有多樣性⑥堿基對的數(shù)目與基因的多樣性有關(guān)A.①②⑥ B.②③④C.④⑤⑥ D.①③④2.基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。下列關(guān)于基因與DNA的說法正確的是()A.豌豆體細(xì)胞中的基因都是成對存在的,在產(chǎn)生配子時(shí)成對的基因都彼此分離B.同源染色體上等位基因A、a的兩個(gè)DNA分子中(A+G)/(T+C)的值不同C.正常情況下,同一條染色體上的DNA和基因的復(fù)制與分離總是同步的D.同一生物體不同體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能不同的根本原因是所含基因不同3.下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是()A.每個(gè)DNA分子都是以4種脫氧核苷酸為基本單位連接而成的單鏈結(jié)構(gòu)B.DNA分子中的每個(gè)脫氧核糖均連接著兩個(gè)磷酸C.DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過“—磷酸—脫氧核糖—磷酸—”相連D.雙鏈DNA分子的兩條鏈之間嘌呤總是和嘧啶形成堿基對本章介紹了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)、揭示DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制方式的科學(xué)史,反映了科學(xué)家基于觀察(或?qū)嶒?yàn))提出假說、然后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程。在該過程中,不同實(shí)驗(yàn)之間還具有邏輯關(guān)系:格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ);富蘭克林拍攝的DNA衍射圖譜、查哥夫?qū)NA堿基含量的測定,是沃森和克里克成功揭示DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。通過對艾弗里實(shí)驗(yàn)的分析,理解自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”;運(yùn)用假說—演繹法探究DNA的復(fù)制方式等,這些內(nèi)容都有利于訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。[浸潤素養(yǎng)]1.艾弗里完成肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)后,一些科學(xué)家認(rèn)為“DNA可能只是在細(xì)胞表面起化學(xué)作用,形成莢膜,而不是起遺傳作用”。某生物學(xué)家從S型細(xì)菌中分離出了一種抗青霉素的突變型(記為抗—S),提取出它的DNA,將DNA與對青霉素敏感的R型細(xì)菌(記為非抗—R)共同培養(yǎng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),某些非抗—R型細(xì)菌已被轉(zhuǎn)化為抗—S型細(xì)菌并能穩(wěn)定遺傳。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析,不正確的是()A.抗—S型細(xì)菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制莢膜合成的基因B.已轉(zhuǎn)化的抗—S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)主要是DNAC.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:上述對艾弗里所得結(jié)論的懷疑是錯(cuò)誤的D.實(shí)驗(yàn)證明:細(xì)菌中一些與莢膜形成無關(guān)的性狀(如抗藥性)也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化2.某校生物研究性學(xué)習(xí)小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程如下圖所示,下列有關(guān)分析正確的是()A.實(shí)驗(yàn)1中放射性僅在上清液a中B.實(shí)驗(yàn)2中沉淀物d中的放射性高于上清液cC.實(shí)驗(yàn)1中如果攪拌不充分,沉淀物b中的放射性偏低D.實(shí)驗(yàn)2中如果保溫時(shí)間太長或太短,則沉淀物d中的放射性比正常偏高本章介紹的沃森和克里克搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型具有劃時(shí)代的意義,由此感悟模型構(gòu)建在科學(xué)探究中的重要性。同時(shí),二人默契配合也是科學(xué)合作研究的典范。本章安排了多個(gè)探究活動(dòng),如“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的探究實(shí)踐活動(dòng),“證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)”“證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)”的思考討論等活動(dòng),通過這些活動(dòng),可以提高學(xué)生的探究能力、動(dòng)手能力與合作能力等。[浸潤素養(yǎng)]1.下列關(guān)于減數(shù)分裂模型和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型制作的敘述,錯(cuò)誤的是()A.制作有3對同源染色體的減數(shù)分裂模型只需要2種不同顏色的橡皮泥B.用一根鐵絲將顏色和長短一樣的橡皮泥扎起可代表已復(fù)制好的一條染色體C.兩組同學(xué)選用相同數(shù)目和種類的卡片所搭建的DNA結(jié)構(gòu)模型堿基序列極可能不同D.搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中的每個(gè)脫氧核糖上連接一個(gè)磷酸基團(tuán)和一個(gè)堿基2.科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料,運(yùn)用密度梯度離心、DNA紫外光吸收光譜等方法研究DNA復(fù)制方式,實(shí)驗(yàn)基本操作及結(jié)果如圖所示。在培養(yǎng)到6、13、20分鐘時(shí),分別取樣,提取大腸桿菌DNA,經(jīng)密度梯度離心后,測定紫外光吸收光譜,結(jié)果如圖2中b、c、d所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()注:大腸桿菌約20分鐘繁殖一代;紫外光吸收光譜的峰值位置即為離心管中DNA的主要分布位置,峰值越大,表明該位置的DNA數(shù)量越多。A.培養(yǎng)液中的15N不僅僅用于合成四種脫氧核苷酸B.不可以通過測定放射性強(qiáng)度最終確定DNA復(fù)制的方式C.若將20分鐘時(shí)提取的大腸桿菌DNA解旋為單鏈再離心,則可根據(jù)峰值的位置確定是否為全保留復(fù)制D.將實(shí)驗(yàn)延長至40分鐘,若為半保留復(fù)制,則一個(gè)峰值出現(xiàn)在Q點(diǎn)位置,另一個(gè)峰值出現(xiàn)在Q點(diǎn)上方通過對本章介紹的離心、同位素標(biāo)記、體外轉(zhuǎn)化體系等技術(shù)的了解,理解物理學(xué)和化學(xué)方法在生物學(xué)研究中的重要作用,進(jìn)一步領(lǐng)悟多學(xué)科交叉的必要性?；诳茖W(xué)家對基因本質(zhì)的探索歷程,認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過程,認(rèn)同科學(xué)家探索求真、交流合作的科學(xué)精神在科學(xué)研究中的重要性。另外,本章還通過練習(xí)題滲透社會(huì)責(zé)任教育。例如,以DNA檢測在嚴(yán)查偷獵野生動(dòng)物行動(dòng)中的應(yīng)用為素材設(shè)計(jì)練習(xí)題,培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)野生動(dòng)物的責(zé)任感。[浸潤素養(yǎng)]1.下列關(guān)于生命科學(xué)史實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的科學(xué)思維和科學(xué)方法的敘述,錯(cuò)誤的是()A.艾弗里利用物質(zhì)的分離提純和微生物培養(yǎng)技術(shù),證明了肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNAB.赫爾希、蔡斯利用32P、35S同位素同時(shí)標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),證明了T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNAC.沃森和克里克根據(jù)堿基數(shù)量關(guān)系和衍射圖譜等資料構(gòu)建出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型D.科學(xué)家利用15N同位素標(biāo)記和密度梯度離心技術(shù),驗(yàn)證了DNA半保留復(fù)制假說2.DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用,可用于親子鑒定、偵察罪犯等,請思考并回答下列有關(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探針是一種已知堿基順序的DNA片段。用DNA探針檢測基因所用的原理是?，F(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外,每個(gè)人的DNA都是獨(dú)一無二的,就好像指紋一樣,這說明。

(2)為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,需要克隆出較多的DNA樣品。若一個(gè)只含31P的DNA分子以被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。

(3)DNA指紋技術(shù)可應(yīng)用在尸體的辨認(rèn)工作中,意外事故中尸體的辨認(rèn)就可借助于DNA指紋技術(shù)。①如表所示為分別從尸體和死者生前物品中提取的某條染色體上同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列,根據(jù)堿基配對情況判斷(不考慮基因突變),A、B、C三組DNA中不是同一人的是組。

A組B組C組尸體中的DNA堿基序列ACTGACGGTTGGCTTATCGAGCAATCGTGC死者生前物品中的DNA堿基序列TGACTGCCAACCGAATAGCACGGTAAGACG②為什么從死者尸體與死者生前物品中分別提取的DNA可以完全互補(bǔ)配對?。

章末核心素養(yǎng)統(tǒng)率下的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)生命觀念1.選D基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,DNA中的堿基對數(shù)目大于其中所有基因的堿基對數(shù)目,①錯(cuò)誤;基因可以控制蛋白質(zhì)的合成,可以控制生物一定的性狀,②正確;真核生物的基因不一定位于染色體上,也可能位于線粒體、葉綠體中,③錯(cuò)誤;基因可能是一段DNA或RNA,因此基本組成單位為脫氧核苷酸或核糖核苷酸,④錯(cuò)誤;基因中堿基對的排列順序決定了基因具有多樣性,而堿基對的數(shù)目與排列順序有關(guān),則與基因多樣性有關(guān),⑤⑥正確。2.選C一般情況下,豌豆體細(xì)胞核中的基因都是成對存在的,在產(chǎn)生配子時(shí)細(xì)胞核中成對的基因彼此分離,細(xì)胞質(zhì)中的基因不是成對存在的,A錯(cuò)誤;根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則,A與T配對,G與C配對,則在同源染色體上不同的DNA分子中,(A+G)/(T+C)的值都是1,B錯(cuò)誤;同一生物體不同體細(xì)胞是由同一受精卵有絲分裂而來的,所含基因相同,D錯(cuò)誤。3.選DDNA分子是以4種脫氧核苷酸為基本單位連接而成的,一般為雙鏈結(jié)構(gòu),A錯(cuò)誤;DNA分子中的大多數(shù)脫氧核糖連接著兩個(gè)磷酸,只有每條鏈的3'端的脫氧核糖連接著一個(gè)磷酸,B錯(cuò)誤;DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連,C錯(cuò)誤;雙鏈DNA分子的兩條鏈之間嘌呤總是和嘧啶形成堿基對,D正確。科學(xué)思維1.選B抗—S型細(xì)菌既有莢膜又具有抗青霉素的能力,說明該菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制莢膜合成的基因,A正確;已轉(zhuǎn)化的抗—S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA,B錯(cuò)誤;某些非抗—R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化為抗—S型細(xì)菌并能穩(wěn)定遺傳,表明DNA不只在細(xì)胞表面起化學(xué)作用,形成莢膜,也起遺傳作用,因而上述對艾弗里所得結(jié)論的懷疑是錯(cuò)誤的,C正確;分析實(shí)驗(yàn)過程可知,某些非抗—R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化為抗—S型細(xì)菌并能穩(wěn)定遺傳,說明與莢膜形成無關(guān)的性狀——抗藥性也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化,D正確。2.選B35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,經(jīng)離心后,放射性主要存在于上清液a中,沉淀物b中可能會(huì)有少量放射性(攪拌不充分引起);32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA,離心后,放射性主要存在于沉淀物d中,上清液c中放射性低,A錯(cuò)誤,B正確。實(shí)驗(yàn)1中35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),蛋白質(zhì)外殼留在外面,經(jīng)攪拌后與細(xì)菌分開,如果攪拌不充分,沉淀物b中的放射性會(huì)偏高,C錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)2中32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA,與細(xì)菌混合培養(yǎng)的時(shí)間過長,大腸桿菌裂解,子代噬菌體會(huì)釋放出去;培養(yǎng)時(shí)間過短,噬菌體中的DNA不能及時(shí)注入大腸桿菌。以上兩種情況皆會(huì)造成沉淀物d的放射性偏低,D錯(cuò)誤?？茖W(xué)探究1.選D制作有3對同源染色體的減數(shù)分裂模型只需要2種不同顏色的橡皮泥,分別代表來自父方和母方,A正確;用一根鐵絲將顏色和長短一樣的橡皮泥扎起可代表已復(fù)制好的一條染色體中的兩條姐妹染色單體,B正確;兩組同學(xué)選用相同數(shù)目和種類的卡片搭建DNA結(jié)構(gòu)模型,由于搭建模型時(shí)卡片隨機(jī)排列,堿基序列可能不同,C正確;搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中的大多數(shù)脫氧核糖上連接兩個(gè)磷酸基團(tuán)和一個(gè)堿基,只有每條鏈3'端的脫氧核糖上連接一個(gè)磷酸基團(tuán)和一個(gè)堿基,D錯(cuò)誤。2.選C培養(yǎng)液中的15N可以用于合成四種脫氧核苷酸,還可以用來合成蛋白質(zhì),A正確;由于15N沒有放射性,因此本實(shí)驗(yàn)不能通過測定放射性強(qiáng)度來最終確定DNA的復(fù)制方式,B正確;大腸桿菌約20分鐘繁殖一代,DNA復(fù)制一代后均為15N/14N?DNA,若將20分鐘時(shí)提取的大腸桿菌DNA解旋為單鏈再離心,則會(huì)出現(xiàn)含15N的DNA單鏈和含14N的DNA單鏈,P代表兩條鏈都含15N的DNA,Q點(diǎn)表示一條鏈含15N,一條鏈含14N的DNA分子,無論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制,均會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值出現(xiàn)在P點(diǎn)位置,另一個(gè)峰值出現(xiàn)在Q點(diǎn)上方位置,因此無法根據(jù)峰值的位置確定是否為全保留復(fù)制,C錯(cuò)誤;大腸桿菌約20分鐘繁殖一代,將實(shí)驗(yàn)延長至40分鐘,則復(fù)制了兩代,若DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制,DNA復(fù)制兩代后有1/215N/14N?DNA和1/214N/14N?DNA,P代表兩條鏈都是15N的DNA,Q點(diǎn)表示一條鏈含15N,一條鏈含14N的DNA分子,所以顯示出的紫外光吸收光譜為2個(gè)峰值,一個(gè)峰值出現(xiàn)在Q點(diǎn)位置,另一個(gè)峰值出現(xiàn)在Q點(diǎn)上方位置,D正確。社會(huì)責(zé)任1.選B艾弗里利用物質(zhì)的分離提純技術(shù),得到細(xì)胞提取物,利用經(jīng)不同方式處理的細(xì)胞提取物進(jìn)行體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),證實(shí)能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA,A正確。赫爾希和蔡斯用32P、35S分別標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA(而非同時(shí)標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)),證明了T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,B錯(cuò)誤。沃森和克里克根據(jù)堿基的數(shù)量關(guān)系和衍射圖譜等資料搭建出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,C正確?？茖W(xué)家以大腸桿菌為材料,運(yùn)用15N同位素標(biāo)記和密度梯度離心技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),證明了DNA的半保留復(fù)制,D正確。2.解析:(1)DNA探針檢測基因依據(jù)的原理是堿基互補(bǔ)配對原則和DNA分子的特異性。每個(gè)人的DNA獨(dú)一無二,不同個(gè)體之間的DNA各不相同,說明DNA分子具有多樣性;每個(gè)人又有特定的DNA序列,說明DNA分子具有特異性。(2)一個(gè)雙鏈被31P標(biāo)記的DNA分子,在復(fù)制過程中,只能提供2條含31P的單鏈,復(fù)制3次后,得到8個(gè)DNA分子、16條脫氧核苷酸鏈,