版高中生物人教版必修2同步教师用书第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质.docx
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版高中生物人教版必修2同步教师用书第3章第1节DNA是主要的遗传物质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1.掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论。
(重、难点)
2.掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。
(重、难点)
3.理解DNA是主要遗传物质的结论。
肺炎双球菌的转化实验
1.对遗传物质的早期推测
2.肺炎双球菌转化实验
(1)肺炎双球菌的两种类型
名称
有无荚膜
菌落特点
有无毒性
S型细菌
有
光滑
有
R型细菌
无
粗糙
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型细菌中含有某种转化因子,将R型活细菌转化为S型活细菌。
(3)体外转化实验——艾弗里的转化实验:
①实验结果及现象:
②结论:
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
探讨
:
某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验,进行了以下4个实验:
①S型细菌的DNA+DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠
②R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠
③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠
④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠
以上四组实验小鼠的存活情况分别是怎样的?
提示:
①存活,②死亡,③存活,④存活。
探讨
:
在艾弗里的转化实验中,最后用S型菌的DNA和DNA酶混合作用后,再和R型菌混合培养,该实验的目的是什么?
提示:
从反面证实DNA是遗传物质,也证实了DNA的分解产物不是遗传物质。
肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较
项目
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
细菌培养
在小鼠体内
体外培养基
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各成分的作用对照
实验结果
加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA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
巧妙构思
用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
联系
①所用材料相同;②体内转化实验是体外转化实验的基础,体外转化实验是体内转化实验的延伸;③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
1.已知有荚膜的肺炎双球菌可引起动物致死性肺炎,无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。
请根据下列实验回答:
从有荚膜的肺炎双球菌中提取了DNA、蛋白质、多糖等物质,分别加入培养无荚膜细菌的培养基中,并将培养液注射到小鼠体内,其结果不正确的是( )
【解析】 从有荚膜的肺炎双球菌体内提取的物质中,只有DNA才能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌,使小鼠致死。
A、B、C都正确。
D中有DNA,但用DNA酶处理DNA分子,就会使DNA分子水解,不会使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌,小鼠应正常。
【答案】 D
2.下列关于肺炎双球菌体外转化实验的叙述,错误的是( )
A.需对S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定
B.R型细菌转化为S型细菌后,其性状是可以遗传的
C.S型细菌的DNA使部分R型细菌转化为S型细菌
D.该实验的思路是将DNA和蛋白质分开,单独观察DNA的作用
【解析】 肺炎双球菌体外转化实验的设计思路是将DNA、蛋白质及多糖等物质分开,单独观察它们的作用。
【答案】 D
噬菌体侵染细菌的实验
1.T2噬菌体的结构与代谢
(1)结构:
(2)代谢与增殖[判断]
①T2噬菌体只寄生在大肠杆菌体内。
(√)
②在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成分。
(√)
③当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌裂解,释放出大量的噬菌体。
(√)
2.实验过程
3.实验结果及结论
亲代噬菌体
寄主细胞内
子代噬菌体
实验结论
32P标记DNA
-
-
DNA是遗传物质
35S标记蛋白质
-
-
探讨
:
为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体?
提示:
因为噬菌体营寄生生活,只有在细菌体内才能进行增殖,故应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体,而不能直接用培养基培养噬菌体。
探讨
:
能否用14C和18O标记噬菌体?
能否用32P和35S同时标记噬菌体?
提示:
不能,因为DNA和蛋白质都含C和O。
不能用32P和35S同时标记噬菌体。
探讨
:
噬菌体侵染细菌的实验中,沉淀物中含有的物质主要是什么?
提示:
被侵染的大肠杆菌。
1.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,也会使上清液出现放射性。
(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大肠杆菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。
2.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,具体见下表:
DNA
蛋白质
DNA和蛋白质
噬菌体
32P
35S
14C、3H、18O、15N
细菌
31P
32S
12C、2H、16O、14N
子代噬
菌体
32P(少数)、
31P(全部)
32S
C、H、O、N的两
种同位素都有
1.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,进行了如下实验:
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌;
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌;
③用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
一段时间后进行离心,检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A.沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C.沉淀物、上清液、沉淀物
D.上清液、上清液、沉淀物和上清液
【解析】 ①32P标记的是噬菌体的DNA,用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌时,只有DNA进入大肠杆菌,并随着大肠杆菌离心到沉淀物中,故放射性存在的主要部位是沉淀物;②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌时,噬菌体的DNA和大肠杆菌均离心到沉淀物中,故放射性存在的主要部位是沉淀物;③3H标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳,蛋白质外壳离心到上清液中,而噬菌体的DNA和大肠杆菌离心到沉淀物中,故放射性存在的主要部位是沉淀物和上清液。
【答案】 B
2.科学家用含有15N的培养基培养大肠杆菌,再用该大肠杆菌培养T2噬菌体,待大肠杆菌解体后,15N( )【导学号:
10090080】
A.不出现在T2噬菌体中
B.仅出现在T2噬菌体的DNA中
C.出现在T2噬菌体的外壳和DNA中
D.仅出现在T2噬菌体的外壳中
【解析】 DNA和蛋白质中都含有N元素。
噬菌体侵染被15N标记的大肠杆菌,合成自身DNA和蛋白质的原料都来源于大肠杆菌,因此子代噬菌体的DNA和蛋白质都含有15N。
【答案】 C
DNA是主要的遗传物质
1.RNA是遗传物质的实验证据
(1)烟草花叶病毒的组成:
(2)侵染实验:
(3)结论:
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2.DNA是主要的遗传物质[判断]
(1)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验可证明DNA是主要的遗传物质。
(×)
(2)DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA。
(√)
(3)生物的遗传物质是DNA或RNA。
(√)
探讨
:
病毒的遗传物质是否都是RNA?
提示:
不一定,如噬菌体的遗传物质是DNA。
探讨
:
细胞核中的遗传物质是DNA,那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?
提示:
细胞质中的遗传物质是DNA。
1.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
实例
真菌、原生生物、所有动植物
细菌、蓝藻、放线菌等
噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等
HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
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
2.生物的遗传物质总结:
(1)生物的遗传物质是DNA或RNA,即生物的遗传物质是核酸。
(2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物,其遗传物质是DNA。
(3)只含RNA的病毒中,RNA才作为遗传物质。
(4)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。
1.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。
下列4组实验(见下表)中,不可能出现的结果是( )
实验
编号
实验过程
实验结果
病斑
类型
病斑中分离出的病毒类型
A
a型TMV→感染植物
a型
a型
B
b型TMV→感染植物
b型
b型
C
组合病毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
D
组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
【解析】 烟草花叶病毒是RNA病毒,遗传特性是由RNA决定的,实验C组合病毒的遗传物质是b型TMV的RNA,所以分离出的病毒类型应该是b型。
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