2019-2020学年高中生物 第2章 遗传信息传递的结构基础 第2节 DNA贮存遗传信息 第1课时

第1课时DNA是主要的遗传物质1．理解科学家探索遗传物质的过程。2．理解DNA是主要遗传物质的结论。一、DNA是主要遗传物质的探索1．肺炎双球菌种类项目S型细菌R型细菌菌落表面光滑表面粗糙菌体有多糖类荚膜无多糖类荚膜毒性有毒性无毒性2．格里菲斯的实验(1)实验过程及现象(2)结论：有一种特殊的物质，能使两种肺炎双球菌相互转变，称为转化因子。3．艾弗里转化实验(转化因子的探究)(1)设计思路：设法将DNA与其他物质分开，单独研究它们各自的功能。(2)实验过程及结果(3)结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是DNA。4．噬菌体侵染细菌的实验(1)T2噬菌体的特点①结构：外壳由蛋白质构成，头部内含有DNA。②生活方式：寄生。③增殖特点：在自身DNA的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分，进行增殖。(2)实验方法：放射性同位素标记法。(3)实验过程及结果①标记细菌细菌＋含35S的培养基→含35S的细菌。细菌＋含32P的培养基→含32P的细菌。②标记噬菌体噬菌体＋含35S的细菌→含35S的噬菌体。噬菌体＋含32P的细菌→含32P的噬菌体。③噬菌体侵染细菌a．被35S标记的噬菌体＋细菌――→培养子代噬菌体中没有35S。b．被32P标记的噬菌体＋细菌――→培养子代噬菌体中有32P。(4)结果分析①噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。②子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。(5)结论：DNA是传递遗传信息的物质，而蛋白质不是。二、RNA也是遗传物质1．实验材料：烟草花叶病毒。2．实验过程及结果(1)烟草花叶病毒烟草→烟草被感染→烟草未被感染(2)烟草花叶病毒的重建S型病毒的蛋白质HR型病毒的RNA―→杂合病毒――→侵染烟草与HR型病毒产生的病斑一样S型病毒的RNAHR型病毒的蛋白质→杂合病毒――→侵染烟草与S型病毒产生的病斑一样3．结论：RNA也是遗传物质。判一判(1)格里菲斯实验可以证明R型细菌可以转化为S型细菌。(√)(2)艾弗里实验中DNA被DNA酶处理后无转化作用，起对照作用。(√)(3)要想标记T2噬菌体必须先标记细菌。(√)(4)T2噬菌体可以在普通培养基上培养。(×)想一想为什么说DNA是主要的遗传物质？提示：对于大多数生物来说，遗传物质是DNA，少数只含有RNA和蛋白质的病毒中，RNA是遗传物质，因此，DNA是主要的遗传物质。肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌的转化现象(1)实验过程(2)实验分析①a组说明R菌株无毒性。②b组说明S菌株有毒性，使小鼠患败血症死亡。③c组说明加热杀死的S菌株不能使小鼠死亡。④d组说明加热杀死的S菌株能使R菌株转化为S菌株。上述实验说明：已经被加热杀死的S菌株中，必然含有某种促成这一转化的活性物质，即转化因子。2．转化因子的探究实验(1)实验过程(2)实验分析①甲、乙、丙三组实验对照说明：DNA是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。②丁组实验的目的是证实DNA的分解产物不是转化因子，从反面证实了DNA是遗传物质。3．两实验的联系(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“转化因子”是DNA；(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则。突破1转化因子的本质1．艾弗里和同事用R型和S型细菌进行实验，结果如表所示。从表中可知()实验组号接种菌加入S型细菌物质培养皿长菌情况①R型蛋白质R型②R型荚膜多糖R型③R型DNAR型、S型④R型DNA(经DNA酶处理)R型A．①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子D．①～④说明DNA是主要的遗传物质解析：选C。由①②③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、荚膜多糖以及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，每种生物的遗传物质只有一种，D错误。肺炎双球菌转化的实质和影响因素(1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。(3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌，原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系和菌体的状态等因素影响。突破2肺炎双球菌转化实验的深度剖析2．肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的有毒性，能引起人或动物患肺炎或败血症；无荚膜的无毒性，不能引起人或动物患病。下图所示为1944年美国学者艾弗里和他的同事所做的细菌转化实验。请回答：(1)实验A中，老鼠患败血症死亡。其他各组实验中老鼠的情况分别为：B________，C________，D________，E________。(2)不致病的肺炎双球菌接受了________________，使它的遗传特性发生了改变。(3)肺炎双球菌的毒性与荚膜有关系，荚膜是一种毒蛋白，这说明蛋白质的合成由________控制。(4)这个实验说明____________________________。解析：(1)加入致病性细菌DNA的D试管会发生不致病性细菌向致病性细菌转化的现象，注射到小鼠体内会导致其患病死亡。(2)不致病性细菌接受了致病性细菌的DNA后转化为致病性细菌，说明其遗传特性发生了改变。(3)DNA的功能之一是控制蛋白质的合成。(4)D、E两组实验相对照，不但证明了DNA是遗传物质，同时也证明了蛋白质不是遗传物质。答案：(1)能存活能存活死亡能存活(2)致病肺炎双球菌的DNA(3)DNA(4)DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质T2噬菌体侵染细菌的实验1．噬菌体的繁殖原理2．噬菌体侵染细菌实验分析(1)实验思路S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们各自的作用。(2)实验方法：放射性同位素标记法。(3)噬菌体侵染细菌实验中的相互对照(4)实验结论的分析证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入细菌体内。突破1噬菌体侵染细菌的过程1．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是()A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNAC．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA不是蛋白质解析：选B。病毒的繁殖离不开细胞，要标记噬菌体，应先标记细菌细胞，A错误；本实验选用噬菌体作为实验材料是因为其只有蛋白质和DNA组成，B正确；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开，C错误；在新形成的噬菌体中没有检测到35S，只能说明蛋白质没有进入细菌内，而不能说明DNA是噬菌体的遗传物质，D错误。同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析(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的两种同位素都有突破2实验误差分析2．以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果，关于此实验的分析和结论不正确的是()A．上清液的主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，沉淀物的主要成分是细菌菌体B．此实验表明DNA是遗传物质C．①实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌D．②实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌解析：选C。上清液主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，质量较重的沉淀物的主要成分是细菌菌体，A项正确。此实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面，DNA才是真正的遗传物质，B项正确。①实验不能说明噬菌体的标记部分进入了细菌，因为噬菌体蛋白质外壳不能进入细菌，进入细菌体内的只有噬菌体DNA，C项错误，D项正确。上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因：①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；②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中，也会使上清液的放射性含量升高。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。生物体内的遗传物质1．作为遗传物质必须具备的条件(1)在细胞生长和繁殖的过程中能够自我复制。(2)能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。(3)具有储存巨大数量遗传信息的潜在能力。(4)结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并可能遗传给后代。2．不同生物的遗传物质生物类型细胞生物非细胞生物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3．对DNA是主要的遗传物质的理解就整个生物界而言，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。就某种生物而言，其遗传物质是DNA或RNA。突破1RNA也是遗传物质1．下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断()A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNAB．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D．RNA是TMV的主要遗传物质解析：选A。水和苯酚的作用是将TMV的RNA与蛋白质分离开，A正确；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草花叶细胞内，B错误；烟草花叶病毒不是逆转录病毒，不能进行逆转录过程，C错误；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不是说明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。突破2理解DNA是主要的遗传物质2．下列关于遗传物质的说法，错误的是()①真核生物的遗传物质是DNA②原核生物的遗传物质是RNA③细胞核的遗传物质是DNA④细胞质的遗传物质是RNA⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNAA．①②③B．②③④C．②④⑤D．③④⑤解析：选C。细胞生物的遗传物质是DNA，无论是真核生物还是原核生物；凡是有细胞结构的生物，无论是细胞核中还是细胞质中，遗传物质都是DNA；流感病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA。(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。(2)DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。(3)一种生物只能有一种遗传物质，在同一种生物体内，不存在“主要遗传物质”和“次要遗传物质”之分。核心知识小结[要点回眸][规范答题]1．S型肺炎双球菌有荚膜．．．，有毒．．；R型肺炎双球菌无荚膜．．．，无毒．．。2．在肺炎双球菌转化实验中，只有S型细菌的DNA才能使R型活细菌转化为S型细菌，即转化因子是．．．．．DNA．．．。3．T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S．存．在于蛋白质中．．．．．．，P．几乎全部存在于．．．．．．．DNA．．．中．。4．肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA．．．是遗传物质．．．．．。5．烟草花叶病毒的遗传物质是．．．．．RNA．．．。6．由于