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?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)(一)1．說(shuō)出對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)。2．分析肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及結(jié)論。(重點(diǎn))3．分析噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的方法、過(guò)程及結(jié)論。(重、難點(diǎn))4．舉例說(shuō)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(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別做了體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)閱讀教材內(nèi)容，完成對(duì)下面問(wèn)題的思考。知識(shí)點(diǎn)一肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1．對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)光滑

粗糙

有

無(wú)

(2)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——格里菲思的實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象：②結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種__________，將R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。轉(zhuǎn)化因子

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

3．互動(dòng)交流(1)格里菲思的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中有無(wú)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)？若有，則對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是第幾組？怎樣設(shè)計(jì)的？提示：有對(duì)照設(shè)計(jì)。對(duì)照組是第一至三組，分別向健康小鼠體內(nèi)注射R型活細(xì)菌、S型活細(xì)菌、加熱殺死的S型細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)組是第四組，向健康小鼠體內(nèi)注射R型活細(xì)菌和加熱殺死的S型細(xì)菌的混合液。(2)在艾弗里第一組(S型細(xì)菌DNA和R型活細(xì)菌混合培養(yǎng))實(shí)驗(yàn)中，所有R型細(xì)菌全部都轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌嗎？提示：沒(méi)有。大多數(shù)后代是R型細(xì)菌，因轉(zhuǎn)化效率很低，只有少數(shù)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。(3)艾弗里實(shí)驗(yàn)第三組，設(shè)計(jì)了R型細(xì)菌與S型細(xì)菌DNA加DNA酶混合培養(yǎng)，分析設(shè)計(jì)該組實(shí)驗(yàn)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(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，說(shuō)明DNA必須保持完整性，才能完成其功能。同時(shí)證明了DNA是遺傳物質(zhì)。(4)格里菲思的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)，為什么？提示：由于格里菲思沒(méi)有將整個(gè)細(xì)菌的各種成分分開(kāi)，所以他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論也只能是S型細(xì)菌內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”，而不能具體地說(shuō)出是S型細(xì)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(shí)驗(yàn)中，能夠證明DNA是遺傳物質(zhì)的最關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是什么？提示：將DNA與蛋白質(zhì)、多糖等其他物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)地、直接地觀察每種物質(zhì)的作用。實(shí)驗(yàn)比較項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)細(xì)菌用小鼠(體內(nèi))用培養(yǎng)基(體外)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象①注射活的R型細(xì)菌→小鼠正常；②注射活的S型細(xì)菌→小鼠死亡；③注射加熱后殺死的S型細(xì)菌→小鼠正常；④注射“活的R型細(xì)菌＋加熱后殺死的S型細(xì)菌”→小鼠死亡①S型細(xì)菌的DNA＋R型細(xì)菌→R型、S型兩種細(xì)菌；②S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)＋R型細(xì)菌→只有R型細(xì)菌；③S型細(xì)菌的莢膜多糖＋R型細(xì)菌→只有R型細(xì)菌；④S型細(xì)菌的DNA＋DNA酶＋R型細(xì)菌→只有R型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)比較項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)照R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性比較S型細(xì)菌各成分作用的相互對(duì)照結(jié)果加熱后殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)論加熱后殺死的S型細(xì)菌內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子，它能將無(wú)毒性的R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型細(xì)菌S型細(xì)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(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，僅說(shuō)明S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了“轉(zhuǎn)化因子”是DNA③兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)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(wú)毒性。(

)(2)格里菲思認(rèn)為加熱殺死的S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子。(

)(3)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。(

)√

×

×

2．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，在培養(yǎng)有R型細(xì)菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細(xì)菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質(zhì)、多糖，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)仍然有R型細(xì)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(xì)菌，因?yàn)闆](méi)有S型細(xì)菌的DNA，所以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號(hào)試管因?yàn)橛蠸型細(xì)菌的DNA，所以會(huì)使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的R型細(xì)菌只是一部分，故試管內(nèi)仍然有R型細(xì)菌存在。答案：D3．下列有關(guān)核酸的敘述中，錯(cuò)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(xì)胞核內(nèi)解析：A項(xiàng)說(shuō)明了核酸的元素組成；C項(xiàng)是核酸的功能；D項(xiàng)是核酸的分布；B項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)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(jìn)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(shí)驗(yàn)材料，做了利用放射性同位素標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，閱讀教材內(nèi)容，完成下面的思考。知識(shí)點(diǎn)二噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：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(jìn)行大量增殖。2．實(shí)驗(yàn)方法：_________________________。寄生

遺傳物質(zhì)

大腸桿菌

放射性同位素標(biāo)記法

3．實(shí)驗(yàn)過(guò)程提示：35S

32P

35S

32P高低低高4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論親代噬菌體寄主細(xì)胞內(nèi)子代噬菌體實(shí)驗(yàn)結(jié)論32P標(biāo)記DNA_______________是遺傳物質(zhì)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)__________有

有

無(wú)

無(wú)

DNA

5.互動(dòng)交流(1)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)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(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)，直接地、單獨(dú)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?yàn)槭删w是營(yíng)寄生生活的病毒，只能在活細(xì)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(biāo)記的T2噬菌體。(3)用14C和18O同位素標(biāo)記噬菌體可行嗎？試說(shuō)明其原因。提示：不可行。因?yàn)門2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分子中均含有這兩種元素，且18O無(wú)放射性，故無(wú)法將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開(kāi)。(4)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中能否用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體？提示：不能。如果同時(shí)用32P和35S標(biāo)記噬菌體，在沉淀物和上清液中都能檢測(cè)到放射性，不能形成對(duì)照，無(wú)法判斷是哪種成分侵入了大腸桿菌。1．實(shí)驗(yàn)誤差分析(1)用32P標(biāo)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(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒(méi)有侵染到大腸桿菌細(xì)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(huì)使上清液的放射性含量升高。(2)用35S標(biāo)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(xì)菌表面，隨細(xì)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(xì)菌實(shí)驗(yàn)比較對(duì)比項(xiàng)目肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)不同點(diǎn)DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)的方式采用直接分離法，即真正將S型細(xì)菌的DNA與其他成分分離，然后用每種單一成分與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)，做體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用放射性同位素標(biāo)記法分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便單獨(dú)觀察它們各自的作用對(duì)照原則相互對(duì)照自身對(duì)照對(duì)比項(xiàng)目肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)不同點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(méi)有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi))相同點(diǎn)①均使DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)處理，觀察它們各自的作用②都遵循對(duì)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(jìn)行噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫培養(yǎng)。(

)(3)用35S標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)都證明了DNA是遺傳物質(zhì)。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)思路上的共同點(diǎn)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(kāi)，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(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確理解教材實(shí)驗(yàn)、掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵。艾弗里等人的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，首次證明DNA是使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)；赫爾希與蔡斯通過(guò)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)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(dú)地、直接地觀察各自在遺傳中的作用。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)沒(méi)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(biāo)記T2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(zhì)(氨基酸)，然后進(jìn)行“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”，侵染后產(chǎn)生的子代噬菌體(10～1000個(gè))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(biāo)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(dāng)T2噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，而其蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外面。T2噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后，利用細(xì)菌的組成成分，來(lái)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(wèn)題的思考。知識(shí)點(diǎn)三DNA是主要的遺傳物質(zhì)1．驗(yàn)證RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)(1)材料：________________。(2)過(guò)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(dòng)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(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)是DNA，那么細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA?提示：細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)仍然是DNA。(3)“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”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(gè)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞生物非細(xì)胞生物真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒實(shí)例真菌、原生生物、所有動(dòng)植物細(xì)菌、藍(lán)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(duì)DNA是主要的遺傳物質(zhì)的理解就整個(gè)生物界而言，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說(shuō)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(shuō)法中不正確的是(

)A．a(chǎn)過(guò)程表示用TMV蛋白質(zhì)外殼感染煙葉，結(jié)果說(shuō)明TMV的蛋白質(zhì)外殼沒(méi)有感染作用B．b過(guò)程表示用HRV的RNA單獨(dú)感染煙葉，結(jié)果說(shuō)明其有感染作用C．c、d過(guò)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(shuō)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)并沒(méi)有用煙草花葉病毒的RNA感染煙葉，因此沒(méi)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(wèn)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(zhǔn)確地復(fù)制，傳遞給下一代等。2．答案：把蛋白質(zhì)和DNA分開(kāi)，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(kāi)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(guò)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)。2．答案：因?yàn)榻^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?yàn)榱騼H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?yàn)門2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(méi)有此元素，所以選擇35S和32P這兩種元素分別對(duì)蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行標(biāo)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(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA。思考與討論1．答案：用細(xì)菌和病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，具有的優(yōu)點(diǎn)是：(1)個(gè)體很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。(2)繁殖快。細(xì)菌20～30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。解析：