生物（人教版必修2）課件第3章第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

第三章遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第1節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗(一)1．說出對遺傳物質(zhì)的早期推測。2．分析肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗的過程及結(jié)論。(重點)3．分析噬菌體侵染細菌實驗的方法、過程及結(jié)論。(重、難點)4．舉例說明DNA是主要遺傳物質(zhì)。為了證明DNA和蛋白質(zhì)在遺傳中的作用，格里菲思和艾弗里以肺炎雙球菌為實驗對象，分別做了體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實驗，請閱讀教材內(nèi)容，完成對下面問題的思考。知識點一肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗1．對遺傳物質(zhì)的早期推測光滑

粗糙

有

無

(2)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗——格里菲思的實驗①實驗過程及現(xiàn)象：②結(jié)論：加熱殺死的S型細菌中含有某種__________，將R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型活細菌。轉(zhuǎn)化因子

(3)體外轉(zhuǎn)化實驗——艾弗里的轉(zhuǎn)化實驗①實驗結(jié)果及現(xiàn)象：②結(jié)論：_______是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。DNA

3．互動交流(1)格里菲思的轉(zhuǎn)化實驗中有無設(shè)計對照實驗？若有，則對照組和實驗組分別是第幾組？怎樣設(shè)計的？提示：有對照設(shè)計。對照組是第一至三組，分別向健康小鼠體內(nèi)注射R型活細菌、S型活細菌、加熱殺死的S型細菌。實驗組是第四組，向健康小鼠體內(nèi)注射R型活細菌和加熱殺死的S型細菌的混合液。(2)在艾弗里第一組(S型細菌DNA和R型活細菌混合培養(yǎng))實驗中，所有R型細菌全部都轉(zhuǎn)化為S型細菌嗎？提示：沒有。大多數(shù)后代是R型細菌，因轉(zhuǎn)化效率很低，只有少數(shù)R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。(3)艾弗里實驗第三組，設(shè)計了R型細菌與S型細菌DNA加DNA酶混合培養(yǎng)，分析設(shè)計該組實驗的目的是什么？提示：DNA酶將DNA水解為脫氧核苷酸，分解后的產(chǎn)物不能使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌，說明DNA必須保持完整性，才能完成其功能。同時證明了DNA是遺傳物質(zhì)。(4)格里菲思的實驗?zāi)芊裾f明DNA是遺傳物質(zhì)，為什么？提示：由于格里菲思沒有將整個細菌的各種成分分開，所以他的實驗結(jié)論也只能是S型細菌內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”，而不能具體地說出是S型細菌體內(nèi)的哪一種具體的化學(xué)物質(zhì)。(5)在肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，能夠證明DNA是遺傳物質(zhì)的最關(guān)鍵的實驗設(shè)計思路是什么？提示：將DNA與蛋白質(zhì)、多糖等其他物質(zhì)分開，單獨地、直接地觀察每種物質(zhì)的作用。實驗比較項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗培養(yǎng)細菌用小鼠(體內(nèi))用培養(yǎng)基(體外)實驗過程及現(xiàn)象①注射活的R型細菌→小鼠正常；②注射活的S型細菌→小鼠死亡；③注射加熱后殺死的S型細菌→小鼠正常；④注射“活的R型細菌＋加熱后殺死的S型細菌”→小鼠死亡①S型細菌的DNA＋R型細菌→R型、S型兩種細菌；②S型細菌的蛋白質(zhì)＋R型細菌→只有R型細菌；③S型細菌的莢膜多糖＋R型細菌→只有R型細菌；④S型細菌的DNA＋DNA酶＋R型細菌→只有R型細菌實驗比較項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗實驗對照R型細菌與S型細菌的毒性比較S型細菌各成分作用的相互對照結(jié)果加熱后殺死的S型細菌能使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌S型細菌的DNA使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌實驗結(jié)論加熱后殺死的S型細菌內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子，它能將無毒性的R型活細菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型細菌S型細菌的DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)聯(lián)系①所用材料相同，都是肺炎雙球菌(R型和S型)②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是基礎(chǔ)，僅說明S型細菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”，體外轉(zhuǎn)化實驗進一步證明了“轉(zhuǎn)化因子”是DNA③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則1．判斷正誤(1)S型肺炎雙球菌有毒性，R型肺炎雙球菌無毒性。(

)(2)格里菲思認為加熱殺死的S型細菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子。(

)(3)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌實驗證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。(

)√

×

×

2．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，在培養(yǎng)有R型細菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質(zhì)、多糖，經(jīng)過培養(yǎng)，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)仍然有R型細菌的是(

)A．3和4

B．1、3和4C．2、3和4 D．1、2、3和4解析：2、3、4三支試管內(nèi)只有R型細菌，因為沒有S型細菌的DNA，所以都不會發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號試管因為有S型細菌的DNA，所以會使R型細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的R型細菌只是一部分，故試管內(nèi)仍然有R型細菌存在。答案：D3．下列有關(guān)核酸的敘述中，錯誤的是(

)A．核酸由C、H、O、N、P等元素組成B．核酸的基本組成單位是DNA和RNAC．核酸能控制蛋白質(zhì)的合成D．DNA主要存在于細胞核內(nèi)解析：A項說明了核酸的元素組成；C項是核酸的功能；D項是核酸的分布；B項說法錯誤，DNA和RNA是兩種核酸，而不是核酸的基本單位。答案：B為了進一步研究生物的遺傳物質(zhì)，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，做了利用放射性同位素標記的噬菌體侵染細菌的實驗，閱讀教材內(nèi)容，完成下面的思考。知識點二噬菌體侵染細菌的實驗1．T2噬菌體(1)結(jié)構(gòu)：(2)與大腸桿菌的關(guān)系：__________。(3)增殖特點：在自身____________的作用下，利用__________體內(nèi)的物質(zhì)合成自身的組成成分，進行大量增殖。2．實驗方法：_________________________。寄生

遺傳物質(zhì)

大腸桿菌

放射性同位素標記法

3．實驗過程提示：35S

32P

35S

32P高低低高4．實驗結(jié)果及結(jié)論親代噬菌體寄主細胞內(nèi)子代噬菌體實驗結(jié)論32P標記DNA_______________是遺傳物質(zhì)35S標記蛋白質(zhì)__________有

有

無

無

DNA

5.互動交流(1)噬菌體侵染細菌的實驗的設(shè)計思路是什么？提示：S是蛋白質(zhì)的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分別標記DNA和蛋白質(zhì)，直接地、單獨地觀察它們的作用。(2)能否用含有35S和32P的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)T2噬菌體？為什么？提示：不能。因為噬菌體是營寄生生活的病毒，只能在活細胞中才能繁殖，只能用分別含有35S和32P的大腸桿菌培養(yǎng)才能獲得含有標記的T2噬菌體。(3)用14C和18O同位素標記噬菌體可行嗎？試說明其原因。提示：不可行。因為T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分子中均含有這兩種元素，且18O無放射性，故無法將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開。(4)噬菌體侵染細菌的實驗中能否用32P和35S同時標記噬菌體？提示：不能。如果同時用32P和35S標記噬菌體，在沉淀物和上清液中都能檢測到放射性，不能形成對照，無法判斷是哪種成分侵入了大腸桿菌。1．實驗誤差分析(1)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中有少量放射性的原因①保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性。②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液中，也會使上清液的放射性含量升高。(2)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。2．肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化和噬菌體侵染細菌實驗比較對比項目肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細菌實驗不同點DNA與蛋白質(zhì)分開的方式采用直接分離法，即真正將S型細菌的DNA與其他成分分離，然后用每種單一成分與R型細菌混合培養(yǎng)，做體外轉(zhuǎn)化實驗采用放射性同位素標記法分別標記DNA和蛋白質(zhì)進行實驗，以便單獨觀察它們各自的作用對照原則相互對照自身對照對比項目肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細菌實驗不同點實驗結(jié)論證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)(因蛋白質(zhì)沒有進入細菌體內(nèi))相同點①均使DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨處理，觀察它們各自的作用②都遵循對照原則③都能證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)1．判斷正誤(1)進行噬菌體侵染細菌實驗時，應(yīng)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。(

)(2)分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間的保溫培養(yǎng)。(

)(3)用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物中存在少量放射性可能是攪拌不充分所致。(

)×

×

√

2．艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都證明了DNA是遺傳物質(zhì)。這兩個實驗在設(shè)計思路上的共同點是(

)A．重組DNA片段，研究其表型效應(yīng)B．誘發(fā)DNA突變，研究其表型效應(yīng)C．設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的遺傳效應(yīng)D．應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)，研究DNA在親代與子代之間的傳遞解析：本題考查肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌實驗，準確理解教材實驗、掌握相關(guān)實驗的特點是解題的關(guān)鍵。艾弗里等人的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗，首次證明DNA是使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的物質(zhì)；赫爾希與蔡斯通過噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)，兩者都是設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)分離，單獨地、直接地觀察各自在遺傳中的作用。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗沒有用到同位素示蹤技術(shù)。答案：C3．如圖表示用同位素32P、35S分別標記T2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(zhì)(氨基酸)，然后進行“噬菌體侵染細菌實驗”，侵染后產(chǎn)生的子代噬菌體(10～1000個)與親代噬菌體形態(tài)完全相同，而子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)中含有的標記元素應(yīng)是(

)A．31P、32P和35S

B．31P、32P和32SC．31P、32P和32S、35S D．32P和32S、35S解析：在T2噬菌體的化學(xué)組成中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA。并且S僅存在于蛋白質(zhì)中，99%的P都存在于DNA中。當T2噬菌體侵染大腸桿菌時，噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細胞內(nèi)，而其蛋白質(zhì)外殼則留在細胞外面。T2噬菌體的DNA進入細菌體內(nèi)后，利用細菌的組成成分，來合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，因此子代噬菌體的DNA都含31P、少數(shù)DNA含32P，所有子代噬菌體的蛋白質(zhì)都含35S。答案：A研究表明，有些生物的遺傳物質(zhì)是RNA，如煙草花葉病毒。閱讀教材內(nèi)容，完成下列問題的思考。知識點三DNA是主要的遺傳物質(zhì)1．驗證RNA是遺傳物質(zhì)的實驗(1)材料：________________。(2)過程及結(jié)果：(3)結(jié)論：________________。煙草花葉病毒

RNA是遺傳物質(zhì)

2．生物的遺傳物質(zhì)絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是________，因此________是主要的遺傳物質(zhì)。DNA

DNA

3．互動交流(1)病毒的遺傳物質(zhì)是否都是RNA?提示：不一定，如噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。(2)細胞核中的遺傳物質(zhì)是DNA，那么細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA?提示：細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)仍然是DNA。(3)“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”和“噬菌體侵染細菌實驗”能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)嗎？提示：不能，“DNA是主要遺傳物質(zhì)”指的是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，而這兩個實驗只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)和其他成分不是遺傳物質(zhì)，并不能證明“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”。1．不同生物的遺傳物質(zhì)生物類型細胞生物非細胞生物真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒實例真菌、原生生物、所有動植物細菌、藍藻、放線菌等噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒等核酸種類DNA和RNADNA和RNADNARNA遺傳物質(zhì)DNADNADNARNA結(jié)果：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA結(jié)論：DNA是主要的遺傳物質(zhì)2.對DNA是主要的遺傳物質(zhì)的理解就整個生物界而言，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。就某種生物而言，其遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。1．連線2．判斷正誤(1)病毒的遺傳物質(zhì)是DNA和RNA。(

)(2)DNA是主要遺傳物質(zhì)的原因是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。(

)×

√

3．煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙葉，但二者致病的病斑不同，如圖所示。下列說法中不正確的是(

)A．a(chǎn)過程表示用TMV蛋白質(zhì)外殼感染煙葉，結(jié)果說明TMV的蛋白質(zhì)外殼沒有感染作用B．b過程表示用HRV的RNA單獨感染煙葉，結(jié)果說明其有感染作用C．c、d過程表示用TMV外殼和HRV的RNA合成的“雜種病毒”感染煙葉，結(jié)果說明該“雜種病毒”有感染作用，表現(xiàn)病癥為感染HRV癥狀，并能從中分離出HRVD．該實驗證明只有車前草病毒的RNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)外殼和煙草花葉病毒的RNA不是遺傳物質(zhì)解析：由于該實驗并沒有用煙草花葉病毒的RNA感染煙葉，因此沒法證明煙草花葉病毒的RNA不是遺傳物質(zhì)。答案：D提示：DNA

DNA

DNA

RNA問題探討1．答案：遺傳物質(zhì)必須穩(wěn)定，要能貯存大量的遺傳信息，可以準確地復(fù)制，傳遞給下一代等。2．答案：把蛋白質(zhì)和DNA分開，分別證明其中哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)等。解析：這是一道開放性試題，答案并不唯一，只要給出合理答案即可。本節(jié)聚焦1．答案：科學(xué)家通過肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)。2．答案：因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。旁欄思考題答案：因為硫僅存在于T2噬菌體的蛋白質(zhì)組分中，而磷則主要存在于T2噬菌體的DNA組分中。用14C和18O等元素是不可行的，因為T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA的組分中都含有這兩種元素。解析：硫是蛋白質(zhì)的特征元素，而且在DNA中不含有此元素，磷主要存在于DNA中，在蛋白質(zhì)中沒有此元素，所以選擇35S和32P這兩種元素分別對蛋白質(zhì)和DNA進行標記；碳和氧是蛋白質(zhì)和DNA的共有元素，所以不能用14C和18O分別標記蛋白質(zhì)和DNA。思考與討論1．答案：用細菌和病毒作為實驗材料，具有的優(yōu)點是：(1)個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。(2)繁殖快。細菌20～30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。解析：