生物 必修2 第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质[配套课件]

第3章基因的本质考纲内容能力要求命题分析1.人类对遗传物质的探索过程2.DNA分子结构的主要特点3.基因的概念4.DNA分子的复制ⅡⅡⅡⅡ1.近三年新课标卷主要以选择题的形式考查了肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的结构及其侵染细菌的实验过程。常以噬菌体侵染细菌的实验为载体，考查同位素标记法，也常与DNA结构一起综合考查。2015年考查的是关于核酸的复制、转录与翻译，以及实验分析能力等知识。2.命题趋势：主要以选择题形式考查实验思路、DNA结构、特性、复制等知识；结合细胞分裂、遗传变异、基因表达等进行综合命题。第1节DNA是主要的遗传物质一、肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌的类型：粗糙无无(1)R型细菌：菌落_________；_____荚膜；_____毒性。(2)S型细菌：菌落__________；______荚膜；______毒性。光滑有有2．格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验：(1)实验过程及结果：(2)实验结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成无毒性的R型细菌转化为有毒性的S型细菌的____________。①R型活细菌――→注射小鼠不死。②S型活细菌――→注射小鼠死亡。③加热杀死的S型活细菌――→注射小鼠不死。④加热杀死的S型活细菌＋R型细菌――→注射小鼠死亡。转化因子3．艾弗里及其同事的肺炎双球菌的体外转化实验：(1)设计思路：设法将________________分开，单独研究它们各自的功能。DNA和其他物质(2)实验过程及结果：R型细菌和S型R型(3)实验结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是________，而不是蛋白质等其他物质。DNA二、噬菌体侵染细菌的实验1．噬菌体的结构和元素组成：①________：含C、H、O、N、________元素②________：含C、H、O、N、________元素DNAP蛋白质S2．实验过程及结果：大肠杆菌大肠杆菌(1)标记噬菌体：噬菌体噬菌体高低低高(2)侵染细菌：3．结论：DNA是遗传物质。正常RNARNA三、RNA也是遗传物质的实验1．实验流程示意图：2．结论：烟草花叶病毒的遗传物质是________。染色体线粒体叶绿体四、生物的遗传物质总结1．遗传物质DNA的主要载体是________，此外________和________两种细胞器中也存在少量DNA分子。2．DNA是______的遗传物质，因为自然界中_________生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质为RNA。主要绝大多数[判断正误]1．体内转化实验就是S型细菌的DNA可使小鼠致死。()2．在35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。()3．烟草花叶病毒感染烟草的实验说明了所有病毒的遗传物质都是RNA。()答案：1.×2.√3.×实验名称肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)格里菲思体内转化实验艾弗里体外转化实验实验材料小鼠、肺炎双球菌(R型和S型)R型和S型肺炎双球菌T2噬菌体和细菌(大肠杆菌)实验思路整体处理细菌个体，加热杀死S型菌对S型菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用用放射性同位素分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，观察两种物质在噬菌体繁殖过程中的作用考点一DNA是遗传物质的实验证据1．肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较：（续表）实验名称肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)格里菲思体内转化实验艾弗里体外转化实验实验分析①S型菌的多糖荚膜保护细菌不被小鼠免疫系统消灭，从而使小鼠患败血症②加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于广义上的基因重组①用35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和内部的DNA，在细菌体内只能检测到32P，检测不到35S。由此证明，侵染时注入细菌的是DNA，蛋白质成分的外壳未进入细菌细胞内②因为病毒必须在细胞内营寄生生活，故应先培养带放射性的细菌，再用细菌培养噬菌体实验结论S型菌中含有转化因子，能使R型菌转化DNA是遗传物质，而其他物质不是DNA是遗传物质2.噬菌体侵染大肠杆菌的实验：(1)噬菌体侵染细菌的实验分析：①实验材料：T2噬菌体。T2噬菌体在自身DNA的控制下，利用细菌的原料、能量合成自身的蛋白质和DNA，进行大量增殖。噬菌体侵染细菌的过程如下图所示：A．吸附，B.注入，C.复制合成，D.组装，E.释放②实验原理：一般来说，蛋白质含S不含P，而DNA含P不含S。因而可将噬菌体内的DNA和蛋白质分别用不同的同位素标记，来分析DNA和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。③实验过程及结果：实验过第1步标记细菌①细菌＋含35S的培养基→含35S的细菌；②细菌＋含32P的培养基→含32P的细菌第2步标记噬菌体①噬菌体＋含35S的细菌→含35S的噬菌体；②噬菌体＋含32P的细菌→含32P的噬菌体第3步侵染细菌结果及分析①含35S的噬菌体＋细菌→悬浮液放射性高，沉淀物放射性很低，表明35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，而是留在外面②含32P的噬菌体＋细菌→悬浮液放射性低，沉淀物放射性很高，表明32P标记的DNA进入到了宿主细胞内，子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传的结论DNA是噬菌体的遗传物质④噬菌体亲子代个体与细菌之间同位素的标记关系：(2)上清液和沉淀物放射性分析：①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液含放射性的原因。a．保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。b．保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。内容DNA蛋白质DNA和蛋白质噬菌体32P35S14C、3H、18O、15N细菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌体32P、31P32SC、H、O、N两种都有②用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因，由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。(1)因放射性检测时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分成两组。(2)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(3)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，但是没有证明蛋白质不是遗传物质。该实验可同时证明：①DNA分子具有相对稳定性；②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性；③DNA能控制蛋白质的生物合成，但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。(4)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位。(5)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计的基本思路是设法把DNA和蛋白质分开单独观察它们的作用。◎高考探究◎考向1肺炎双球菌转化实验[例1](2015年湖南岳阳模拟)格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：①将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡②将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡根据上述实验，下列说法正确的是()A．整个实验证明了DNA是转化因子B．实验①、实验③可作为实验④的对照C．实验④中的死亡小鼠体内S型活细菌毒性不能稳定遗传D．重复做实验①与④，得到同样的结果，说明S型活细菌由R型活细菌突变而来[解析]首先理解转化的原理，S型菌的DNA在温度降低后复性，整合到R型菌中，使R型菌转化成S型菌，并且具有稳定的遗传特性。进而分析选项，格里菲思的肺炎双球菌转化实验只提出了S型菌有“转化因子”，但没有证明“转化因子”是DNA；实验①与实验④的自变量是“有无加热杀死的S型细菌”、实验③与实验④的自变量是“有无R型活细菌”，所以都可作为对照。[答案]B有关“转化”的三个易误点(1)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。(2)并非所有的R型细菌都被转化。由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。(3)加热并没有使DNA完全失去活性。加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。考向2相关实验的迁移应用能力[例2](2015年新课标卷Ⅰ)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性，PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病，据此判断，下列叙述正确的是()A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程[解析]根据题意可知，朊粒的化学本质是蛋白质，蛋白质不可以整合到基因组中，A错误；肺炎双球菌是原核生物，其增殖方式是二分裂，而朊粒的增殖是诱导更多的PrPc转变为PrPsc，两者增殖方式不同，B错误；结构决定功能，蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化，C正确；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，PrPc转变为PrPsc的过程没有mRNA模板，不属于翻译过程，D错误。[答案]C考向3噬菌体侵染细菌的实验[例3](2012年上海卷)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体()A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中C．DNA可用15N放射性同位素标记D．蛋白质可用32P放射性同位素标记[解析]噬菌体侵染细菌过程，只有DNA进入大肠杆菌细胞内，而蛋白质没有进入，保证了实验进行的单一变量原则，15N不具有放射性，且噬菌体的DNA和蛋白质中都含N，如用N标记，不能达到分开研究的目的，C错；噬菌体的蛋白质几乎不含P，D错；如果噬菌体的DNA和蛋白质都进入了大肠杆菌，则本实验是无法得到结论，B确实是实验获得成功的原因之一。[答案]B【考点练透】1．(2015年湖南长沙模拟)艾弗里将R型细菌置于含S型细菌DNA的培养基中培养，得到了S型肺炎双球菌，下列有关叙述正确的是()A．R型细菌转化成S型细菌，说明这种变异是定向的B．R型细菌转化为S型细菌属于基因重组C．该实验不能证明DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质D．将S型细菌的DNA注射到小鼠体内也能产生S型细菌解析：艾弗里实验中将S型细菌中的多糖、蛋白质和DNA等提取出来，分别加入培养R型细菌的培养基中，结果发现只有加入DNA时，R型细菌才能转化成S型细菌，这证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；该实验中R型细菌转化为S型细菌的实质是基因重组；生物的变异都是不定向的；将S型细菌的DNA注射到小鼠体内不能实现肺炎双球菌的转化。答案：B2．(2015年河南郑州质检)下图2为用标记的T2噬菌体侵)染大肠杆菌的实验，据图判断下列叙述正确的是(图1图2A．图2中用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质、DNA，标记元素所在部位分别对应于图1中的⑤①B．锥形瓶中的培养液是用来培养32P标记的T2噬菌体的，其营养成分中应含有32PC．图2中的⑥⑦分别代表搅拌、离心过程，其中⑦的目的之一是让乙上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒D．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等解析：蛋白质、DNA的特征元素分别为S、P，图1中的①为磷酸基团，含有P元素，⑤为肽键，含N元素，④为R基团，可能含有