高中生物 第3章 第1節(jié) 基因的本質 DNA是主要的遺傳物質課件 新人教版必修2.ppt

第3章 基因的本質 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質,新課導入 導入1:通過對細胞的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精過程的學習,我們知道,在上述生理過程中染色體發(fā)生規(guī)律性的變化,染色體在生物的遺傳和變異中具有重要作用,請問染色體的主要成分是什么? 提示:蛋白質和DNA。 那么,這兩種物質中,究竟哪一種是遺傳物質呢?這一結論又是如何得出的呢?導入新課。 導入2:請同學們說一說從外貌特征方面看和父母相似的特征有哪些? 引出一個普遍的生物現(xiàn)象生物的遺傳。那么,控制遺傳的物質是什么?科學家們是怎么得出結論的呢?導入課題。,教師參考,自主學習,要點探究,自主學習,學習目標: 1.了解“DNA是主要的遺傳物質”的探索過程。知道實驗技術在證明DNA是主要遺傳物質中的作用。 2.理解肺炎雙球菌、噬菌體侵染細菌實驗的實驗設計思路。 3.理解DNA是主要遺傳物質的含義。,知識梳理,一、對遺傳物質的早期推測,選擇 人類探索遺傳物質的過程是漫長的,直到20世紀初期,人們仍然普遍認為蛋白質是遺傳物質。當時人們做出推斷的理由不包括( ) A.不同生物的蛋白質在結構上存在差異 B.蛋白質與生物的性狀密切相關 C.蛋白質比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性,并且能夠自我復制 D.蛋白質中氨基酸的不同排列組合可以儲存大量遺傳信息,C,二、肺炎雙球菌的轉化實驗 1.肺炎雙球菌的特點,光滑,粗糙,有,無,2.體內轉化實驗格里菲思的實驗 (1)原理: 可使小鼠患敗血癥死亡 (2)實驗過程及現(xiàn)象 (3)結論:加熱殺死的S型細菌中含有某種 使R型活細菌轉化為S型活細菌。,S型細菌,轉化因子,思考 格里菲思的實驗能否證明S型菌體內的哪種物質是轉化因子? 提示:不能。由于格里菲思沒有將細菌中各組分分開,所以他只能推測S型菌體內含有轉化因子。 3.體外轉化實驗艾弗里的實驗 (1)原理:從S型菌中提取出DNA、蛋白質及莢膜多糖等,將其分別加入已培養(yǎng)了R型活菌的培養(yǎng)基中,結果發(fā)現(xiàn):只有加入 時,R型菌才轉化為S型菌。 (2)過程 (3)結論: 是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質。,DNA,DNA,判斷 (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是轉化因子。 ( ) (3)肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗證明DNA是主要的遺傳物質。( ) (4)艾弗里證明用DNA酶分解S型活細菌的DNA后不能使R型細菌發(fā)生轉化。( ) (5)加熱殺死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠體內,從小鼠尸體中提取到的細菌全部是S型細菌。 ( ),三、噬菌體侵染細菌實驗 1.T2噬菌體的結構與代謝 (1) (2),2.實驗方法 。 3.實驗過程 (1)標記細菌 用含 的培養(yǎng)基培養(yǎng)得到含35S的大腸桿菌。 用含 的培養(yǎng)基培養(yǎng)得到含32P的大腸桿菌。 (2)標記噬菌體 噬菌體和 混合培養(yǎng),得到蛋白質外殼被 標記的噬菌體。 噬菌體和 混合培養(yǎng),得到DNA被 標記的噬菌體。,放射性同位素標記法,35S,32P,含35S的大腸桿菌,35S,含32P的大腸桿菌,32P,4.實驗結論 噬菌體的遺傳物質是 。,DNA,選擇 赫爾希和蔡斯通過T2噬菌體侵染細菌的實驗證明DNA是遺傳物質,實驗包括以下5個步驟,其先后順序為( ) 標記大腸桿菌 分別標記噬菌體 放射性檢測 離心分離 侵染未標記的大腸桿菌 A. B. C. D.,A,四、RNA是遺傳物質的實驗證據 1.煙草花葉病毒的組成,2.侵染過程,3.結論 煙草花葉病毒的遺傳物質是 。,RNA,選擇 如圖是某種高等植物的病原體的遺傳過程實驗,實驗表明這種病原體( ) A.寄生于細胞內,通過RNA遺傳 B.寄生于細胞間,通過蛋白質遺傳 C.寄生于細胞內,通過蛋白質遺傳 D.寄生于細胞間,通過RNA遺傳,A,五、生物的遺傳物質,細胞,RNA,判斷 (1)肺炎雙球菌的遺傳物質是DNA。( ) (2)DNA是主要遺傳物質的原因是絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA。( ) (3)人體的遺傳物質是DNA和RNA。( ) (4)艾滋病病毒是由RNA和蛋白質組成的,所以艾滋病病毒的遺傳物質是RNA。( ),問題引領: 1.體內轉化實驗是否證明DNA是遺傳物質? 2.體內外轉化實驗中的巧妙之處在哪?兩者轉化之間有什么聯(lián)系?,要點探究,肺炎雙球菌的轉化實驗分析,要點一,教師參考,【典例1】 下圖是“肺炎雙球菌的轉化實驗”的部分研究過程。能充分說明“DNA是遺傳物質,而蛋白質等其他物質不是遺傳物質”的是( ) A.僅 B.僅 C.僅 D.,解析:為了探究遺傳物質的成分,需要先將S型細菌的各種成分進行分離,然后分別與R型細菌混合培養(yǎng),觀察轉化的結果。通過對實驗的對照分析,可知S型細菌的DNA起轉化作用,而蛋白質和莢膜多糖不起轉化作用,即證明DNA是遺傳物質而蛋白質和莢膜多糖等物質不是遺傳物質。實驗充分說明完整的DNA分子是遺傳物質。,答案:D,方法透析 肺炎雙球菌轉化實驗中的相互對照 相互對照時每組均既是實驗組又是對照組,每個實驗組除要探究的因素各不相同外,其他條件均相同,最終結論必須由幾組實驗結果對比得出。,備選例題,C,解析:從圖示實驗過程看出,通過e、f對照,能說明轉化因子是DNA而不是蛋白質,f組加入了S型菌的DNA,可以分離出S和R兩種肺炎雙球菌。圖中實驗不能說明DNA是主要遺傳物質。a組經煮沸、d組和e組均為R型菌,均不能導致小鼠死亡,而b、c組是S型菌,f組的R型菌有一部分被轉化成了S型菌,均可導致小鼠死亡。,【題組演練】 1.(2015廣東揭陽一中期末)格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進行了著名的轉化實驗,關于實驗的結論錯誤的是( ) A.說明了肺炎雙球菌的遺傳物質是DNA B.說明了R型活菌在一定條件下能夠轉化為S型菌 C.說明了R型活菌是無毒性的 D.說明了加熱殺死的S型細菌是無毒性的,A,解析:該實驗只能說明已經被加熱殺死的S型細菌中含有一種將R型活細菌轉化為S型活細菌的“轉化因子”,至于該轉化因子究竟是什么物質,當時并不清楚,A項錯誤;根據實驗加熱殺死的S型細菌+R型細菌小鼠死亡,且在死亡小鼠體內分離出S型菌,說明了R型活菌在一定條件下能夠轉化為S型菌,B項正確;根據實驗R型細菌小鼠存活,說明了R型活菌是無毒性的,C項正確;根據實驗加熱殺死的S型細菌小鼠存活,說明了加熱殺死的S型細菌是無毒性的,D項正確。,C,解析:由組相比較可知,DNA是S型細菌的轉化因子,再通過組可進一步證明完整DNA是S型細菌的轉化因子,蛋白質、莢膜多糖以及DNA水解產物都不是S型細菌的轉化因子,A錯誤,C正確;從表中不能得出B項的結論;的相互對照中不僅證明DNA是遺傳物質,也能證明蛋白質不是遺傳物質。,問題引領: 1.噬菌體的組成成分是什么?用噬菌體做實驗材料有什么優(yōu)點? 2.分別標記什么元素才能達到實驗目的? 3.如何完成對噬菌體的同位素標記? 4.該實驗的設計思路是什么?與肺炎雙球菌體外轉化實驗的設計思路相同嗎?,噬菌體侵染細菌實驗分析,要點二,教師參考,1.噬菌體侵染細菌的過程,2.實驗過程及結論分析,3.肺炎雙球菌體外轉化和噬菌體侵染細菌實驗比較,【典例2】 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(氨基酸),然后進行“噬菌體侵染細菌實驗”,侵染后產生的子代噬菌體(101 000個)與親代噬菌體形態(tài)完全相同,而子代噬菌體的DNA和蛋白質中含有的標記元素應是( ) A.31P、32P和35S B.31P、32P和32S C.31P、32P和32S、35S D.32P和32S、35S,解析:在T2噬菌體的化學組成中,60%是蛋白質,40%是DNA。并且S僅存在于蛋白質中。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,而其蛋白質外殼則留在細胞外面。T2噬菌體的DNA進入細菌體內后,利用細菌的組成成分,來合成子代噬菌體的DNA和蛋白質,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都含35S。,答案:A,方法透析 噬菌體侵染細菌實驗中有關同位素標記問題 (1) (2)確定標記元素:,備選例題,(2015山東滕州第三中學期末)用32P標記的T2噬菌體侵染未標記的大腸桿菌,經過保溫、攪拌、離心后檢測放射性,發(fā)現(xiàn)放射性主要分布在沉淀物中,上清液的放射性很低。對于上清液中還含有少量的放射性的正確解釋是( ) A.可能是攪拌不充分,T2噬菌體有一部分沒能與大腸桿菌分離 B.可能是保溫培養(yǎng)的時間過長,部分被侵染的大腸桿菌已裂解 C.一定是離心速度太快,有部分T2噬菌體過早與大腸桿菌分離 D.一定是保溫培養(yǎng)的時間過短,部分T2噬菌體還未完成侵染,B,解析:該實驗中,32P標記的是T2噬菌體的DNA而不是蛋白質外殼,上清液中有少量的放射性,可能是由于培養(yǎng)時間過長,部分被侵染的大腸桿菌已裂解,也可能是保溫培養(yǎng)時間短,部分T2噬菌體還未完全侵染。而攪拌是在培養(yǎng)之后讓吸附在大腸桿菌表面的T2噬菌體或其外殼與大腸桿菌分離,與上清液中有放射性無直接關系,所以B正確。,方法透析 噬菌體侵染細菌實驗的誤差透析 (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: 保溫時間過短,部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內,經離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射性。 保溫時間過長,噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代,經離心后分布于上清液,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,有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面,隨大腸桿菌離心到沉淀物中,使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。,A,解析:圖中是氨基酸的R基,是磷酸基團,是脫氧核糖,是含氮堿基,構成一分子脫氧核苷酸;S是蛋白質的特征元素,只能位于氨基酸的R基中;P是DNA的特征元素,位于脫氧核苷酸的磷酸基團中,所以若分別用35S和32P標記T2噬菌體的蛋白質和DNA,被標記部位應分別是和,所以A正確。,【題組演練】 1.(2015寧夏銀川一中期末)赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標記T2噬菌體的蛋白質和DNA,下圖中被標記部位正確的是( ) A. B. C. D.,解析:用15N、32P、35S共同標記噬菌體,其中15N標記了噬菌體的DNA和蛋白質外殼,32P標記了噬菌體的DNA,35S標記了噬菌體的蛋白質外殼。噬菌體侵染細菌過程中,蛋白質外殼留在細菌外面,DNA進入細菌內部,在細菌中以噬菌體DNA為模板,利用細菌的原料合成子代噬菌體的蛋白質外殼和DNA,又由于DNA復制的特點,所以在子代噬菌體中能找到15N和32P標記的DNA,不能找到35S標記的蛋白質。故B項正確。,2.(2015福建龍巖期末)如果用15N、32P、35S共同標記噬菌體后,讓其侵染大腸桿菌,在產生的子代噬菌體的組成結構中,能夠找到的標記元素為( ) A.在外殼中找到15N和35S B.在DNA中找到15N和32P C.在外殼中找到15N D.在DNA中找到15N、32P和35S,B,解析:據題意分析,用同位素標記的化合物,不會影響其化學性質,所以A正確;該實驗中選擇32P和35S分別標記噬菌體DNA和蛋白質,所以B正確;實驗結果表明噬菌體蛋白質沒有進入大腸桿菌,所以C錯誤;實驗中混合培養(yǎng)的時間、溫度等均可能影響到實驗結果,所以D正確。,3.(2015廣東汕頭期末)1952年,赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為材料,利用放射性同位素標記技術進行實驗,證明DNA是遺傳物質。下列相關敘述中不正確的是( ) A.用同位素標記的化合物的化學性質不變 B.選擇32P和35S分別標記噬菌體DNA和蛋白質 C.實驗結果表明噬菌體DNA沒有進入大腸桿菌 D.混合培養(yǎng)的時間、溫度等均可能影響實驗結果,C,