同步高中生物人教2019必修二课件第3章第1节DNA是主要的遗传物质

【探究总结】 1.不同生物的遗传物质总结:
生物类型 核酸种类 遗传物质
实例
病毒 DNA或RNA DNA或RNA 噬菌体、烟草
花叶病毒
原核生物 DNA和RNA
DNA 乳酸菌、 蓝细菌
真核生物 DNA和RNA
DNA
玉米、小麦、人
2.常见的RNA病毒有新型冠状病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。
【典题训练】 1.某研究小组用放射性同位素 32P、35S 分别标记 T2 噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记 的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心,并检测沉淀 物和上清液中的放射性。下列分析错误的是( )
问题三:如何证明DNA是噬菌体的遗传物质? 1.T2噬菌体: (1)成分:
(2)生活方式:寄生,其专门的宿主是_大__肠__杆__菌__。 (3)增殖特点:在自身_遗__传__物__质__的作用下,利用_大__肠__杆__菌__体内的物质来合成自身 的组成成分,进行大量增殖。
2.实验方法:_放__射__性__同__位__素__标__记__法__。 3.实验过程与现象: (1)标记噬菌体:
(5)得出结论:噬菌体的遗传物质是_D_N__A_。 (6)结合实验过程中大肠杆菌和噬菌体需要保温一段时间,且搅拌和离心的目的, 分析下列结果出现异常的原因。 ①标记32P时上清液中出现放射性。 a.保温时间过短:_部__分__噬__菌__体__没__有__侵__入__大__肠__杆__菌__。 b.保温时间过长:_噬__菌__体__完__成__增__殖__后__释__放__。 ②标记35S时沉淀物中出现放射性:_搅__拌__不__充__分__,噬__菌__体__外__壳__没__有__从__大__肠__杆__菌__上__ _脱__离__。
② S 型细菌的细胞提取物+蛋白酶(或酯酶)
③ S 型细菌的细胞提取物+RNA 酶
④ S 型细菌的细胞提取物+DNA 酶
A.①
B.②
C.③
D.④
结果
S 加入含有 R 型活细
R+S 菌的培养基中,
R+S 混合后培养
R
【解析】选 A。S 型细菌的细胞提取物含有转化因子,若不进行处理,转化因子会将部 分 R 型细菌转化为 S 型细菌,因此加入含有 R 型活细菌的培养基中,混合后培养会出现 R 型和 S 型两种细菌,A 错误;S 型细菌的细胞提取物中的蛋白质不是转化因子,因此用 蛋白酶将蛋白质分解后,加入含有 R 型活细菌的培养基中,混合后培养仍会出现 R 型和 S 型两种细菌,B 正确;S 型细菌的细胞提取物中的 RNA 不是转化因子,因此用 RNA 酶 将 RNA 分解后,加入含有 R 型活细菌的培养基中,混合后培养仍会出现 R 型和 S 型两 种细菌,C 正确;S 型细菌的细胞提取物中的 DNA 是转化因子,因此用 DNA 酶将 DNA 分解后,加入含有 R 型活细菌的培养基中,混合后培养只会出现 R 型细菌,D 正确。
(3)第一组至第四组中,R型细菌转化成S型细菌的原因是什么?所有的R型细菌都转 化成S型细菌了吗? 提示:R型细菌转化成S型细菌的原因是R型细菌得到了S型细菌的遗传物质(DNA); 并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌,只是一部分R型细菌发生转化。 (4)在艾弗里的实验中,一组为加入S型细菌的细胞提取物和DNA酶与R型细菌混 合培养,实验目的是什么? 提示:DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸,水解后的产物不能使R型细菌转化为S型 细菌,说明DNA必须保持完整才能完成其功能。同时,也从反面证明了DNA是遗 传物质。
【典题训练】 (2021·淮安高一检测)在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与 常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如,艾弗里在肺炎链球菌的转 化实验中,就利用了“减法原理”。下列相应的培养结果,错误的是( )
组别
处理步骤
① S 型细菌的细胞提取物,不进行处理
2.艾弗里的体外转化实验(科学思维、科学探究): 艾弗里为了探究“转化因子”是什么,进行了肺炎链球菌的体外转化实验。 (1)艾弗里实验设计思路是什么? 提示:将S型细菌内可能是转化因子的物质提取出来,分别进行不同的处理,通过对 照,来推测转化因子。
(2)艾弗里实验中哪组是对照组,哪组是实验组?艾弗里对实验变量的处理运用了 什么原理? 提示:实验中,第一组(不加酶)是对照组,第二组至第五组(每组特异性地去除了某一 种物质)是实验组。艾弗里通过去除某种影响因素,分析这种因素对实验结果的影 响,运用了“减法原理”。
(4)结果分析:将被标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合保温一段时间后,搅拌、离心 使细菌与噬菌体分开,分析上清液和沉淀物的放射性。 演绎推理:
假设① 假设②
放射性 35S追踪蛋白质 32P追踪DNA 35S追踪蛋白质 32P追踪DNA
上清液 无 有 有 无
沉淀物 有 无 无 有
实验验证:实验结果与假设_②__一致。
思考: ①本实验采用的是放射性同位素标记技术,为什么用32P和35S进行标记? 提示:P是噬菌体DNA特有的元素,S是噬菌体蛋白质特有的元素,用32P和35S分别标 记噬菌体的DNA和蛋白质,可以单独地观察它们各自的作用。
②能否用14C和3H标记噬菌体?能否用32P和35S同时标记噬菌体?解释原因。 提示:不能,因为DNA和蛋白质都含C和H,因此无法确认被标记的是何种物质;不能, 因为若用32P和35S同时标记噬菌体,则上清液和沉淀物中均会具有放射性,无法判 断噬菌体遗传物质的成分。
探究点二 噬菌体侵染细菌的实验及DNA是主要的遗传物质 1.噬菌体侵染细菌的实验(科学探究): (1)提出问题:T2噬菌体将什么成分注入大肠杆菌呢? (2)作出假设:假设①噬菌体将蛋白质注入大肠杆菌;假设②噬菌体将DNA注入大 肠杆菌。
(3)实验处理: 科学研究表明:T2噬菌体的化学组成中60%是蛋白质,40%是DNA,蛋白质中的元素 主要包括C、H、O、N、S,DNA分子中的元素包括C、H、O、N、P,其中仅蛋白 质中含有S,P几乎都存在于DNA分子中。赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记法 研究了噬菌体侵染细菌的过程。
(1)分析对照实验得出实验结论 : ①第一组与第二组对照说明:_S_型__活__细__菌__有__致__病__性__。 ②第二组与第三组对照说明:_加__热__致__死__的__S_型__活__细__菌__失__去__致__病__性__。 ③第一组与第四组对照说明:_加__热__致__死__的__S_型__细__菌__含__有__转__化__因__子__。 (2)该实验是否证明了DNA是遗传物质? 提示:否。只能证明加热致死的S型细菌含有转化因子。
2.下列几种生物中,遗传物质与其他几种不同的是( )
【探究总结】 1.转化的实质:S型细菌的DNA整合到R型细菌的DNA上,实现了基因的重新组合。 2.加热使S型细菌的蛋白质变性失活,其DNA在加热过程中,双链被打开,但冷却到 室温时,DNA恢复其原有结构。 3.一般情况下,转化率很低,形成的S型细菌很少,转化后形成的S型细菌可以遗传下 去,快速繁殖形成大量的S型细菌,说明S型细菌的DNA是遗传物质。
【解析】选 D。S 型肺炎链球菌的菌落为光滑的,R 型肺炎链球菌的菌落是粗糙的,A 错误;S 型菌的蛋白质经过加热后已经失活,但其 DNA 经加热后没有失去活性,B 错误;S 型菌中的 DNA 能将部分 R 型菌转化为 S 型菌,因此从病死小鼠中分离得到的肺炎链 球菌有 S 型菌和 R 型菌,C 错误;该实验证明加热致死的 S 型菌中存在某种转化因子, 能将 R 型菌转化为 S 型菌,但不能证明 R 型菌转化为 S 型菌是由 S 型菌的 DNA 引起 的,D 正确。
A.甲组的上清液含极少量 32P 标记的噬菌体 DNA,但不产生含 32P 的子代噬菌体 B.甲组被感染的细菌内含有 32P 标记的噬菌体 DNA,也可产生不含 32P 的子代噬菌体 C.乙组的上清液含极少量 35S 标记的噬菌体蛋白质,也可产生含 35S 的子代噬菌体 D.乙组被感染的细菌内不含 35S 标记的噬菌体蛋白质,也不产生含 35S 的子代噬菌体
③根据噬菌体的寄生特点,如何获得被标记的噬菌体? 提示:用分别含有35S和32P的培养基先培养大肠杆菌,获得分别被相应元素标记的 大肠杆菌,然后用被标记的大肠杆菌去培养噬菌体,获得被相应元素标记的噬菌体。 ④能否用含有35S和32P的培养基直接培养噬菌体?为什么? 提示:不能,因为噬菌体营寄生生活,只有在活细胞中才能繁殖。
(2)噬菌体侵染未标记的细菌:
4.实验结果分析及结论: (1)噬菌体侵染细菌时,_D_N__A_进入细菌细胞中,而_蛋__白__质__外壳仍留在外面。 (2)子代噬菌体的各种性状,是通过_D_N__A_遗传的。 (3)_D_N__A_是噬菌体的遗传物质。
问题四:如何理解DNA是主要的遗传物质? 1.验证RNA是遗传物质的实验: (1)烟草花叶病毒的组成:
2.肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( ) A.S 型肺炎链球菌的菌落为粗糙的,R 型 肺炎链球菌的菌落是光滑的 B.S 型菌的 DNA 经加热后失活,因而注 射 S 型菌后的小鼠仍存活 C.从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有 S 型菌而无 R 型菌 D.该实验未证明 R 型菌转化为 S 型菌是由 S 型菌的 DNA 引起的
【解析】选 C。甲组用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,32P 标记的 DNA 主要进入宿主 细胞,未进入的留在上清液中,无法繁殖,不会产生含 32P 标记的子代噬菌体,A 正确;甲组 用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,由于 P 存在于 DNA 中,在侵染过程中,DNA 进入大 肠杆菌体内,由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌,且 DNA 复制为半保 留复制,所以可产生含 32P 的子代噬菌体和不含 32P 的子代噬菌体,B 正确;由于噬菌体的 蛋白质外壳不会进入大肠杆菌,所以乙组的上清液含较多 35S 标记的噬菌体蛋白质,不 会产生含 35S 的子代噬菌体,C 错误;由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌,乙组 被感染的细菌内不含 35S 标记的噬菌体蛋白质,也不产生含 35S 的子代噬菌体,D 正确。
【补偿训练】 1.艾弗里的肺炎链球菌转化实验不能证实的是( ) A.DNA 是遗传物质 B.蛋白质不是遗传物质 C.荚膜多糖不是遗传物质 D.染色体是遗传物质的主要载体 【解析】选 D。艾弗里的肺炎链球菌转化实验能证实 DNA 是遗传物质,蛋白质、荚膜 多糖等不是遗传物质。不能证明染色体是遗传物质的主要载体。
第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质
必备知识自查
问题一:早期人们推测遗传物质是蛋白质吗?
问题二:两种肺炎链球菌为什么会发生转化? 1.实验材料——肺炎链球菌(连线):
2.格里菲思的体转化实验:
3.艾弗里的体外转化实验: (1)实验过程及结果:
(2)结论:_D_N__A_才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 【思维启迪】 “格里菲思认识到转化因子是DNA”,你赞同这种说法吗? 提示:不赞同。格里菲思认识到存在转化因子,艾弗里证明转化因子是DNA。
2.对“DNA是主要的遗传物质”的理解(科学思维): (1)“肺炎链球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”能证明DNA是主要的遗传 物质吗? 提示:不能。上述两个实验仅能证明DNA是遗传物质,并不能证明DNA是主要的 遗传物质。 (2)所有生物的遗传物质都是DNA吗? 提示:不是。某些RNA病毒只含有RNA,其遗传物质是RNA。
(2)侵染实验:
(3)实验结论:_烟__草__花__叶__病__毒__的__遗__传__物__质__是__R_N__A_。 2.生物的遗传物质:绝大多数生物的遗传物质是_D_N__A_,所以说DNA是主要的遗传 物质。
关键能力生成
探究点一 肺炎链球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验(科学思维、科学探究): 【图表情境】如图是格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验: