高中生物必修二人教版DNA是主要的遗传物质

第3章第1节课前预习·巧设计设计1设计2名师课堂·一点通创新演练·大冲关通要点通高考课堂练课下练DNA是主要的遗传物质了解1.对遗传物质的早期推测2.实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用理解1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程应用1.总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程2.设计实验证明RNA也是遗传物质1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代，大多数科学家认为是生物体的遗传物质。20世纪30年代，人们认识到的重要性，但是认为是遗传物质的观点仍占主导地位。蛋白质DNA蛋白质种类项目S型细菌R型细菌菌落特点表面表面菌体特征多糖类的荚膜多糖类的荚膜毒性有无二、肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌无光滑粗糙有有无2．体内转化实验——格里菲思的实验(1)实验过程及现象：(2)结论：加热杀死的S型菌中含有某种使R型活细菌转化为。转化因子S型活细菌3．体外转化实验——艾弗里的实验(1)设计思路：将提纯的S型细菌的、和荚膜多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，单独研究它们各自的功能。(2)实验过程及结果：DNA蛋白质(3)结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是，而不是、多糖及DNA的水解产物。三、噬菌体侵染细菌的实验1．T2噬菌体(1)结构：DNA蛋白质(2)生活方式：。(3)增殖特点：在的作用下，利用体内的物质合成自身的组成成分。2．实验方法法。寄生自身遗传物质大肠杆菌放射性同位素标记3．过程及现象：(1)标记噬菌体：第1步标记大肠杆菌①大肠杆菌＋含35S的培养基→含的大肠杆菌；②大肠杆菌＋含32P的培养基→含的大肠杆菌第2步标记T2噬菌体①T2噬菌体＋含35S的大肠杆菌→含的T2噬菌体；②T2噬菌体＋含32P的大肠杆菌→含的T2噬菌体35S32P35S32P(2)噬菌体侵染大肠杆菌：①含35S的噬菌体＋细菌――→混合培养搅拌、离心――→结果上清液沉淀物放射性很高放射性很低②含32P的噬菌体＋细菌――→混合培养搅拌、离心――→结果上清液沉淀物放射性很低放射性很高4．实验分析(1)T2噬菌体侵染细菌时，进入到细菌的细胞中，而留在外面。(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过来遗传的。5．结论是T2噬菌体的遗传物质。蛋白质外壳DNA亲代的DNADNA四、RNA是遗传物质的实验证据(1)烟草花叶病毒的组成：和。(2)侵染过程：蛋白质RNA(3)结论：烟草花叶病毒的控制其性状，即是遗传物质。RNARNA五、生物的遗传物质遗传物质生物种类结果结论DNA所有生物及部分病毒绝大多数生物的遗传物质是是主要的遗传物质RNA部分病毒细胞DNADNA一、肺炎双球菌转化实验1．仔细观察并分析教材P43图3－2、P44图3－3肺炎双球菌的转化实验，讨论交流下列问题：(1)格里菲思的转化实验中有无设计对照实验？若有，则对照组和实验组分别是第几组？怎样设计的？提示：有对照设计。对照组是第一至三组，分别向健康小鼠体内注射R型活细菌、S型活细菌，加热杀死的S型细菌。实验组是第四组，向健康小鼠体内注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合液。(2)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中，所有R型细菌全部都转化为S型细菌吗？提示：没有。大多后代是R型细菌，因转化效率很低，只有少数R型细菌转化为S型细菌。(3)艾弗里实验第三组，设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必须保持完整性，才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质。(4)从对照实验设计角度分析：①艾弗里实验的单一变量是什么？提示：向R型细菌培养基中加入从S型细菌提取的不同物质。②将可能作为“转化因子”的各种物质，分别进行实验的设计意图是什么？提示：进行相互对照，可对实验结果进行对比分析，得出结论，同时可避免其他物质的干扰。(5)在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？提示：将DNA与蛋白质、多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。2．判断正误：(1)格里菲斯和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。()(2)艾弗里实验中DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是S型菌。()(3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。()×××二、T2噬菌体侵染细菌的实验1．仔细观察教材P45图3－6，探讨下列有关问题：(1)实验中为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记？能利用14C和15N同位素进行标记吗？试说明理由。提示：①因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P主要存在于DNA中，故用35S和32P分别标记蛋白质和DNA。②不能。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素，无法将DNA和蛋白质区分开。(2)请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体？说明原因。提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。(3)在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再搅拌、离心、检测放射性。分析控制短时间的原因是什么？提示：短时间，防止已被T2噬菌体侵染的大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体、干扰实验结果。(4)噬菌体侵染大肠杆菌实验，除证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)。②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。2．判断正误：(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若实验中搅拌不充分，会造成上清液中有很高的放射性。()(2)噬菌体侵入大肠杆菌后，进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。()(3)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体，可标记噬菌体的DNA。()×××三、生物的遗传物质(连线)1．肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较(1)实验思路：实验名称艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验思路设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究各自的作用处理方式分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等分别与R型细菌混合培养同位素标记：分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA(2)实验结论：都证明DNA是遗传物质。(3)两个实验体现出DNA作为遗传物质的特点：①具有稳定性。②在细胞的生长和繁殖过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。③能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。④具有贮存大量的遗传信息的能力。[特别提醒](1)这两个实验都不能说明DNA是主要的遗传物质。(2)这两个实验的关键之处都是设法将各成分分开，单独观察各自的作用。(3)在艾弗里的实验中，导致小鼠死亡的真正原因是S型活细菌，而不是其DNA。2．不同生物的核酸种类及其遗传物质生物细胞生物非细胞生物类型真核生物原核生物多数病毒少数病毒核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA存在场所细胞核、线粒体、叶绿体质粒、拟核区蛋白质的外壳内蛋白质的外壳内生物细胞生物非细胞生物遗传物质DNADNADNARNA结果绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA结论DNA是主要的遗传物质[特别提醒](1)细胞内既有DNA，又有RNA，但只有DNA是遗传物质。(2)染色体不是遗传物质，但却是遗传物质的主要载体。[例1](2011·广东高考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表．从表可知()实验组号接种菌型加入S型菌物质培养皿长菌情况①R蛋白质R型②R荚膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA(经DNA酶处理)R型A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子D．①～④说明DNA是主要的遗传物质[解析]本题考查肺炎双球菌转化实验，意在考查分析问题的能力、获取信息的能力和实验探究能力。由①、②、③组相比较可知DNA是S型细菌的转化因子，再通过④组可进一步证明DNA是S型细菌的转化因子，蛋白质、多糖以及DNA水解产物都不是S型细菌的转化因子，A错误、C正确；从表中不能得出B项的结论；表中信息不能说明DNA是S型细菌的主要遗传物质，D错误。[答案]C[例2]如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的结构成分中，下列说法正确的是()A．可在外壳中找到3H、15N、35SB．可在DNA中找到32P、15N、3HC．可在外壳中找到15N、35SD．可在DNA中找到15N、32P、35S[解析]3H、15N均可同时标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，而32P只标记噬菌体的DNA,35S只标记噬菌体的蛋白质外壳。在其侵染细菌过程中，只有DNA分子进入细菌细胞内，蛋白质外壳没有进入。进入细菌细胞内的噬菌体DNA利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成自身的DNA和蛋白质外壳，所以产生的子代噬菌体中，只有DNA分子上有3H、15N、32P，蛋白质外壳上没有35S。[答案]B同位素标记法在噬菌体侵染实验中的应用分析(1)用哪种标记元素。若用32P和35S，则分别标记了DNA和蛋白质，若用C、H、O等，则同时标记了DNA和蛋白质。(2)注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表：DNA蛋白质DNA和蛋白质噬菌体32P35S14C、3H、18O、15N细菌31P32S12C、2H、16O、14N子代噬菌体32P(少数)、31P(全部)32SC、H、O、N的两种同位素都有