第3章--基因的本质(教案)

-1-第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质【课标定位】1.阐述肺炎双球菌转化实验的过程及结论。2.阐述噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论，理解DNA是主要的遗传物质。【教材回归】一、DNA是遗传物质的实验证据（一）肺炎双球菌的转化实验1.两种肺炎双球菌的特点主要特点种类菌落菌体毒性S型细菌表面光滑有多糖类的荚膜有毒性，可使人患肺炎或使小鼠患败血症死亡R型细菌表面粗糙无多糖类的荚膜无毒性2.格里菲思的转化实验——体内转化实验（1）实验原理S型细菌可使小鼠患败血症死亡。（2）实验过程及结果实验过程实验结果①将R型活细菌注入小鼠体内小鼠不死亡②将S型活细菌注入小鼠体内小鼠死亡，并从小鼠体内分离出S型活细菌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死亡，并从小鼠体内分离出S型活细菌（3）实验推论加热杀死的S型细菌中含有某种促成R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。3.艾弗里的转化实验——体外转化实验（1）实验设计思路设法将DNA与其他物质（如多糖、蛋白质等）分开，单独研究它们各自的功能。（2）实验过程、结果及结论实验过程实验结果实验结论只有加入S型细菌完整的DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，并且DNA的纯度越高，转化就越有效DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA才是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质分离提纯分别加入已培养有R型细菌的培养基中荚膜多糖蛋白质DNADNA+DNA酶S型活细菌R型R型R型S型R型R型R型S型绵阳外国语学校高中生物备课组-2-（二）噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯实验1.噬菌体（1）噬菌体的结构由头部和尾部两部分组成。头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部内含有DNA。（2）噬菌体的增殖T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，在侵染大肠杆菌后就会在其自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分而进行大量增殖，当增殖到一定数量后大肠杆菌裂解并释放出大量的子代噬菌体。2.实验方法放射性同位素标记法。3.实验过程、结果及结论二、RNA是遗传物质的实验证据——烟草花叶病毒感染烟草实验（一）烟草花叶病毒的组成由蛋白质和RNA组成。（二）实验过程（三）实验结论在RNA病毒中，RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。标记：在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌，以获得分别含有35S和32P的大肠杆菌；然后用上述大肠杆菌分别培养T2噬菌体，以获得蛋白质含有35S标记或DNA含有32P标记的噬菌体侵染：用35S标记的T2噬菌体侵染一部分未被标记的大肠杆菌，用32P标记的T2噬菌体侵染另一部分未被标记的大肠杆菌搅拌、离心：经过短时间的保温后，用搅拌器搅伴、离心。搅拌的目的是使吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌结论：由于噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状是通过亲代噬菌体的DNA传递下来的，即DNA才是真正的遗传物质对象：上清液和沉淀物中的放射性同位素目的：测知T2噬菌体DNA和蛋白质的去向结果：①用35S标记的感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的感染实验，放射性同位素主要分布在沉淀物中。该结果表明：噬菌体的蛋白质外壳主要分布在上清液中，而DNA主要分布在沉淀物中。②细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但却检测不到35S标记的蛋白质。该结果表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入了细菌体内，而蛋白质外壳留在外面检测正常烟叶病态烟叶烟草花叶病毒甲：病毒的蛋白质乙：正常烟叶正常烟叶病毒的RNA丙：正常烟叶病态烟叶高考生物第一轮复习资料（教案）§2-3《基因的本质》-3-三、DNA是主要的遗传物质生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNADNA人、动物、植物、酵母菌等原核生物细菌、蓝藻、乳酸菌、硝化细菌等非细胞生物大多数病毒只含有DNADNAT2噬菌体极少数病毒只含有RNARNAHIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等备注由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质【要点突破】一、肺炎双球菌的转化实验分析实验比较项目体内转化实验（格里菲思实验）体外转化实验（艾弗里实验）培养细菌用小鼠（体内）用培养基（体外）实验对照R型细菌与S型细菌的毒性比较S型细菌各成分作用的相互对照实验结果加热杀死的S型细菌能够使R型细菌转化为S型细菌S型细菌完整的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌实验结论S型细菌体内有转化因子S型细菌的DNA是遗传物质联系①所用材料相同，都是肺炎双球菌（R型和S型）；②体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明了转化因子是DNA；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则特别提示：①由于DNA的变性温度较蛋白质的变性温度高，因此，加热杀死的S型细菌因蛋白质变性而失活，但DNA仍具有活性。②由R型活细菌转化成的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这表明这种性状的转化是可以遗传的。③格里菲思当时并不知道转化因子是什么物质，其实验未能证明DNA是遗传物质。④肺炎双球菌转化作用的实质：S型细菌的DNA与R型细菌的DNA进行重组，R型细菌获得S型细菌的遗传信息而转化为S型细菌。二、噬菌体侵染细菌的实验分析1.噬菌体侵染细菌的过程2.实验误差分析（1）用32P标记的感染实验，上清液中含有少量放射性的原因：①保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌，经离心后分布于上清液中；②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出子代噬菌体，经离心后分布于上清液中。吸附：用尾部的末端吸附在细菌表面注入：释放溶菌酶，向细菌内注入DNA，蛋白质外壳留在外面合成：以细菌内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以细菌细胞内的氨基酸为原料合成噬菌体的蛋白质外壳组装：一个蛋白质外壳装入一个DNA分子，组成一个新的噬菌体释放：细菌细胞破裂，释放出几个至几十个子代噬菌体绵阳外国语学校高中生物备课组-4-（2）用35S标记的感染实验，沉淀物中含有少量放射性的原因：搅拌不充分，少量含35S的噬菌体蛋白质外壳仍吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中。3.实验结果分析（1）噬菌体侵染细菌的实验，除了证明DNA分子是遗传物质以外，还说明DNA分子能够进行自我复制（使前后代保持一定的连续性）并指导蛋白质的合成。（2）肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都只能证明DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质。特别提示：用35S和32P能够分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA的原因：硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质中（氨基酸的R基中），而磷几乎都存在于DNA中（脱氧核苷酸的磷酸中）。三、实验设计思路证明DNA分子是遗传物质时，科学家们最关键的实验设计思路是：设法把DNA分子与蛋白质分子区分开，然后直接地、单独地去观察DNA分子和蛋白质分子的作用。四、生物的遗传物质1.准确地说，细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，生物的遗传物质是DNA或RNA。2.在真核生物中，DNA主要存在于细胞核中的染色体上，少量存在于细胞质中的线粒体和叶绿体中，因此它们都是遗传物质的载体，但染色体是遗传物质的主要载体。〖达标自测〗1.某校生物兴趣小组在培养有R型活细菌的A、B、C、D四支试管中，分别加入S型细菌的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经培养后可检测到S型细菌的试管是（A）A.试管AB.试管BC.试管CD.试管D2.下列有关肺炎双球菌和T2噬菌体的叙述中，正确的是（B）A.T2噬菌体可寄生在乳酸菌体内B.T2噬菌体头部和尾部的外壳是蛋白质C.S型细菌可使人和小鼠患肺炎死亡D.R型细菌在培养基上形成的菌落表面光滑3.若用3H、15N、32P、35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，则在产生的子代噬菌体中能够检测到的放射性同位素是（B）A.可在外壳中检测到3H、15N、35SB.可在DNA中检测到3H、15N、32PC.可在外壳中检测到15N、35S、32PD.可在DNA中检测到15N、32P、35S【自我校对】一、（一）1.光滑有有粗糙无无2.（1）S型细菌（2）不死亡死亡S不死亡死亡S（3）转化因子3.（1）DNA（2）DNA越高DNADNA（二）1.（1）蛋白质DNA（2）自身遗传物质大肠杆菌大量2.同位素3.蛋白质DNA短时间分离上清液沉淀物去向上清液沉淀物蛋白质DNADNA蛋白质DNA二、（一）蛋白质RNA（三）RNA蛋白质三、DNA和RNADNA只含有DNADNA只含有RNARNA绝大多数主要高考生物第一轮复习资料（教案）§2-3《基因的本质》-5-第2节DNA分子的结构【课标定位】理解DNA分子双螺旋结构的主要特点以及DNA分子的多样性和特异性。【教材回归】一、DNA分子的结构（一）结构层次（二）空间结构——规则的双螺旋结构主要特点①两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA的基本骨架；碱基排列在内侧。③两条脱氧核苷酸链之间的碱基按照碱基互补配对原则通过氢键形成碱基对，将两条脱氧核苷酸长链连接起来碱基互补配对原则DNA两条链之间的碱基只能是：A与T配对（A=T）、G与C配对（G≡C）二、DNA分子的特性稳定性由于构成DNA分子的脱氧核糖与磷酸交替连接的顺序是稳定不变的，两条链之间的碱基互补配对的关系是稳定不变的，这就构成了DNA分子的稳定性多样性组成DNA分子的碱基虽然只有4种，而且配对的方式只有2种，但是构成DNA分子碱基对的排列顺序、数量、A-T与G-C的比例是千变万化的，如由N个碱基对构成的DNA分子可有4N种碱基排列顺序，这就构成了DNA分子的多样性特异性每个特定的DNA分子具有其特定的碱基对排列顺序、数量和比例，这就构成了DNA分子的特异性【要点突破】一、DNA分子的结构1.脱氧核苷酸结构图一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，构成脱氧核苷酸的含氮碱基有4种，因而构成DNA的脱氧核苷酸共有4种：腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。154DNA分子：由两条脱氧核苷酸链构成规则的双螺旋结构基本组成单位——4种脱氧核苷酸：基本组成元素：C、H、O、N、P聚合组成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基脱氧核苷酸链：由几百个乃至上亿个脱氧核苷酸互相连接而成A——腺嘌呤脱氧核苷酸G——鸟嘌呤脱氧核苷酸T——胸腺嘧啶脱氧核苷酸C——胞嘧啶脱氧核苷酸P含氮碱基脱氧核糖32A——腺嘌呤G——鸟嘌呤T——胸腺嘧啶C——胞嘧啶P含氮碱基脱氧核糖32154（图中数字标记的是脱氧核糖中5个碳原子的位置）磷酸绵阳外国语学校高中生物备课组-6-2.平面结构（1）一条脱氧核苷酸链在一条脱氧核苷酸链中，一个脱氧核苷酸分子中的脱氧核糖上的3号碳原子与另一个脱氧核苷酸分子中的磷酸通过形成化学键（3´，5´—磷酸二酯键）而连接起来。如下图所示：（2）两条链之间的连接两条脱氧核苷酸链之间通过碱基对之间的氢键连接起来：A一定与T相互配对，两碱基之间形成两个氢键；G一定与C相互配对，两碱基之间形成三个氢键。如下图所示：3.空间结构——规则的双螺旋结构（1）由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。（2）脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA的基本骨架；碱基排列在内侧。（3）两条脱氧核苷酸链之间的碱基按照碱基互补配对原则通过氢键形成碱基对。二、DNA分子中各碱基之间的数量关系1.在一个双链DNA分子中各碱基之间的基本数量关系：（1）在整个DNA分子中，A与T等量，G与C等量，即嘌呤与嘧啶等量且各占50%。（2）在整个DNA分子中，任意两个不互补的碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。（3）一条DNA分子单链上的任意一个碱基与另一条DNA分子单链上互补的碱基等量。2.在双链DNA分子中，一条DNA链上的