2018_2019高中生物第4章遗传的分子基础第1节探索遗传物质的过程学案苏教版必修2.doc
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1、1第一节 探索遗传物质的过程学习目标 知识概览(教师用书独具)1分析肺炎双球菌体内、体外转化实验的过程和结论。(重点)2掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论。(重难点)3理解 DNA 是主要的遗传物质的实验思路及结论。(重点)4掌握 DNA 的提取原理、过程和鉴定原理。(重点)自 主 预 习探 新 知一、肺炎双球菌的转化实验1肺炎双球菌的类型和特点种类项目 S 型细菌 R 型细菌菌落 表面光滑 表面粗糙菌体有无毒性 有 无2.格里菲思实验(1)实验过程及现象(2)结论:加热杀死的 S 型细菌中含有某种物质,能将部分无毒性的 R 型细菌转化为有毒性的 S 型细菌,且这种性状的转化是可以遗传的
2、。3艾弗里实验(1)实验思路:设法将 S 型细菌的 DNA、蛋白质、多糖等物质分开,单独地、直接地去观察各自的作用。(2)实验过程2(3)艾弗里实验的分析使 R 型细菌转化为 S 型细菌并不需要 S 型细菌的完整细胞。构成 S 型活细菌的 DNA、蛋白质和多糖等物质中,是 DNA 使 R 型细菌转化为 S 型细菌,并具有了致病性。(4)实验结论DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质,即 DNA 是遗传物质,蛋白质等其他物质不是遗传物质。二、噬菌体侵染细菌实验及 DNA 是主要遗传物质1噬菌体侵染细菌实验(1)T2噬菌体结构特点:营寄生生活,在宿主细胞外不能(填“能”或“不能”)进行独立
3、代谢;在亲代噬菌体 DNA 作用下,利用宿主细胞的物质合成自身的 DNA 和蛋白质。(2)实验方法:放射性同位素标记法。用 35S 标记一部分噬菌体的蛋白质,用 32P 标记另一部分噬菌体的 DNA。(3)实验过程(4)实验分析T2噬菌体侵染大肠杆菌时,蛋白质外壳留在细菌体外,注入大肠杆菌体内的物质是DNA,而且大肠杆菌裂解时释放出来的噬菌体与侵染大肠杆菌的一样。(5)实验结论:遗传物质是 DNA。2RNA 是遗传物质的证据(1)烟草花叶病毒的实验烟草花叶病毒结构3实验过程结论:RNA 起着控制性状的作用,而不是蛋白质;即 RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质。(2)TMV(烟草花叶病毒)与 HR
4、V(车前草病毒)的病毒重建实验实验过程 重建病毒 烟草 HRV 的病斑 感 染 HRV 病 毒 后 代 的 类 型 重建病毒 烟草 TMV 的病斑 感 染 TMV 病 毒 后 代 的 类 型 结论:在只含有 RNA 而不含有 DNA 的病毒中,遗传物质是 RNA。3人类的探索结论DNA 是主要的遗传物质,因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是 DNA,只有少数生物的遗传物质是 RNA。4DNA 的粗提取与鉴定(1)提取 DNADNA 在 NaCl 溶液中的溶解度,随着 NaCl 浓度的变化而改变。当 NaCl 的物质的量浓度为 0.14_mol/L 时,DNA 的溶解度最低。通过改变 NaCl
5、溶液的浓度,可以使溶解在 NaCl溶液中的 DNA 析出。DNA 不溶于乙醇溶液,细胞中的某些物质可以溶于乙醇溶液,据此可进一步提取出含杂质较少的 DNA。(2)DNA 的鉴定DNA 溶解在 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,加入 4 mL 二苯胺试剂,沸水浴中加热 5 min,溶液变成蓝色。4基础自测1判断对错(1)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明 DNA 是主要的遗传物质。 ( )(2)将 S 型细菌的 DNA 加入 R 型细菌的培养基中,培养基中只会出现 S 型细菌落。 ( )(3)32P 标记的噬菌体是接种在含有 32P 的培养基中获得的。 ( )(4)合成子代噬菌体的
6、DNA 和蛋白质所需的原料全部来自大肠杆菌。( )(5)DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度,随着 NaCl 浓度的增大而增大。 ( )提示:(1) 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明 DNA 是遗传物质。(2) 将 S 型细菌的 DNA 加入 R 型细菌的培养基中,培养基中既出现 R 型细菌也出现S 型细菌。(3) 噬菌体营寄生生活,需寄生在寄主细胞中。(4)(5) NaCl 的物质的量的浓度为 0.14 mol/L 时,DNA 溶解度最低,大于或低于该浓度时,DNA 的溶解度均增大。2下列关于探索 DNA 是遗传物质实验的相关叙述,正确的是( )【导学号:01632113】A格里菲
7、思实验中 R 型肺炎双球菌都转化为 S 型B格里菲思实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质C赫尔希和蔡斯实验中 T2噬菌体的 DNA 是用 32P 直接标记的D赫尔希和蔡斯实验证明了 DNA 是 T2噬菌体的遗传物质D 格里菲思实验中 R 型肺炎双球菌部分转化为 S 型,A 选项错误;格里菲思实验只能说明加热杀死的 S 型细菌中存在某种“转化因子” ,而不能说明该“转化因子”是DNA,B 选项错误;噬菌体是病毒,在宿主细胞内才能完成 DNA 复制等生命活动,不能用32P 直接标记噬菌体,而应先用 32P 标记噬菌体的宿主细胞,再用被标记的宿主细胞培养噬菌体,C 选项错误;赫尔希和蔡斯实验证
8、明了 DNA 是 T2噬菌体的遗传物质,D 选项正确。3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 组实验中,不可能出现的结果是( )实验结果实验编号 实验过程病斑类型病斑中的病毒类型 a 型 TMV感染植物 a 型 a 型 b 型 TMV感染植物 b 型 b 型 组合病毒(a 型 TMV 的蛋白质b 型 b 型 a 型5TMV 的 RNA)感染植物组合病毒(b 型 TMV 的蛋白质a 型TMV 的 RNA)感染植物a 型 a 型A实验 B实验C实验 D实验C 烟草花叶病毒是 RNA 病毒,遗传特性是由 RNA 决定的,实验组合病毒的遗传物
9、质是 b 型 TMV 的 RNA,所以分离出的病毒类型应该是 b 型。合 作 探 究攻 重 难肺炎双球菌的转化实验背景材料思考交流1该实验中自变量是什么?提示:加入的酶。2该实验中,能产生 S 型细菌的有哪些?提示:实验一、三能产生 S 型细菌。3该实验能得出什么结论?提示:只有 DNA 酶能使 DNA 分解。归 纳 总 结 1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进行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
10、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6了转化 用联系所用材料相同,选用 S 型和 R 型肺炎双球菌;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;两实验都遵循对照原则、单一变量原则;两实验目的是探究遗传物质的成分。2.实验拓展分析(1)在加热杀死 S 型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的 DNA 在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。(2)R
11、 型细菌转化成 S 型细菌的实质是 S 型细菌 DNA 与 R 型细菌 DNA 实现重组,表现出S 型细菌的性状。(3)转化后形成的 S 型细菌的性状可以遗传下去,说明 S 型细菌的 DNA 是遗传物质。特别提醒:肺炎双球菌转化实验的三点提醒(1)并非所有的 R 型细菌都发生转化:由于转化受到 DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此只是小部分 R 型细菌被转化成 S 型细菌。(2)格里菲思的体内转化实验仅说明加热杀死的 S 型细菌内含有“转化因子” ,而没有证明“转化因子”的本质,只有艾弗里的体外转化实验才证明了“转化因子”是 DNA。(3)体内转化实验不能简单地说
12、成 S 型细菌的 DNA 可使小鼠致死:S 型细菌的 DNA 进入R 型细菌体内,在 S 型细菌 DNA 控制下,利用 R 型细菌体内的化学成分合成了 S 型细菌的DNA 和蛋白质等,从而组装成了具有毒性的 S 型细菌。典例通关某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下 4 个实验:S 型细菌的 DNADNA 酶加入 R 型细菌注射入小鼠 R 型细菌的 DNADNA 酶加入 S 型细菌注射入小鼠 R 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 S 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 4 个实验中小鼠存活的情况依次是( )A存活,存活,
13、存活,死亡 B存活,死亡,存活,死亡C死亡,死亡,存活,存活 D存活,死亡,存活,存活技巧点拨 S 型细菌使小鼠死亡,S 型细菌可以是自身遗传的,也可以是 R 型细菌转化而来的。D 中 S 型细菌 DNA 已被 DNA 酶分解,小鼠存活;中 R 型细菌的 DNA 已被 DNA 酶降解,但加入 S 型细菌,小鼠死亡;高温加热后,细菌被杀灭,小鼠存活;中 S 型细菌 DNA 已经被 DNA 酶分解,高温杀灭细菌,小鼠存活。7(1)中有 R 型细菌和 S 型细菌的 DNA,为什么 R 型细菌未转化为 S 型细菌?提示:中 R 型细菌经过高温加热已经死亡,无法转化。(2)若改为 S 型细菌的 DNA高
14、温加热后冷却加入 R 型细菌注射入小鼠,小鼠生活状况是怎样的?提示:死亡,因为 DNA 高温加热冷却后仍具有活性,可促使 R 型细菌转化为 S 型细菌。活学活用1格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,下列关于此实验的结论不正确的是 ( )【导学号:01632114】A说明了肺炎双球菌的遗传物质是 DNAB说明了 R 型活细菌在一定条件下能够转化为 S 型细菌C说明了 R 型活细菌是无毒性的D说明了加热杀死的 S 型细菌是无毒性的A 格里菲思的实验证明了加热杀死的 S 型细菌能促进 R 型细菌转化成 S 型细菌,没有证明 DNA 是遗传物质。2艾弗里及其同事用 R 型和 S 型肺炎
15、双球菌进行实验,结果如表所示。由表可知( )实验组号 接种菌型 加入 S 型细菌的物质 培养皿长菌情况 R 蛋白质 R 型 R 荚膜多糖 R 型 R DNA R 型、S 型 R DNA(经 DNA 酶处理) R 型A.不能证明 S 型细菌的蛋白质不是转化因子B说明 S 型细菌的荚膜多糖有酶活性C和说明 S 型细菌的 DNA 是转化因子D说明 DNA 是主要的遗传物质C 第组实验说明蛋白质和荚膜多糖与 R 型细菌转化为 S 型细菌无关,A、B 项错误。第组实验说明 DNA 与 R 型细菌转化为 S 型细菌有关,第组实验说明 DNA 被水解后的产物不能使 R 型细菌转化为 S 型细菌,C 项正确。
16、只能说明 DNA 是遗传物质,而不能说明 DNA 是主要的遗传物质,D 项错误。题后反思:两个转化实验的两个不同(1)方法不同:格里菲思是利用肺炎双球菌进行体内转化实验,艾弗里是利用肺炎双球菌进行体外转化实验。8(2)结论不同:格里菲思的实验只是证明了 S 型菌内存在某种“遗传物质” ,艾弗里的实验则在格里菲思的实验的基础上,进一步证明了“遗传物质”是 DNA。噬菌体侵染细菌实验及 DNA 是主要遗传物质背景材料下图是噬菌体侵染细菌的全过程思考交流1噬菌体侵染细菌时进入细菌细胞的物质是什么?提示:DNA。2合成子代噬菌体的蛋白质和 DNA 时所需原料来自哪里?提示:来自细菌细胞。3用 35S
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