新课改地区学年高中生物第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质学案新人教版.docx
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新课改地区学年高中生物第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质学案新人教版
第1节 DNA是主要的遗传物质
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.阐明人类对遗传物质的探索过程的相关实验。
2.说明DNA是主要的遗传物质。
1.生命观念——认同遗传物质的结构与功能观；
2.科学思维——运用归纳与概括的方法，认同DNA是主要的遗传物质；
3.科学探究——分析肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，学会实验方法。
遗传物质
转化
|预知概念|
一、肺炎双球菌转化实验
1.格里菲思的体内转化实验
（1）两种类型的肺炎双球菌：
S型细菌的菌落表面光滑，可使人患肺炎或小鼠患败血病。
（2）实验过程：
第一组：
给小鼠注射R型活菌，结果是小鼠不死亡。
第二组：
给小鼠注射S型活菌，结果是小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型活菌。
第三组：
注射加热杀死后的S型活菌，结果是小鼠不死亡。
第四组：
将R型活菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射，结果是小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型活菌。
（3）实验结论：
S型细菌含有促进R型细菌转化成S型细菌的转化因子。
2.艾弗里的体外转化实验
R型菌＋S型菌的DNA→出现R型菌和S型菌。
R型菌＋S型菌的蛋白质或荚膜多糖→只长R型菌。
R型菌＋S型菌的DNA＋DNA酶→只长R型菌。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1.噬菌体的结构和成分
2.该实验分两个分组，请完善下图两个实验的流程图
3.实验结论
和肺炎双球菌体外转化实验一样，都证明了DNA是遗传物质。
三、DNA是主要的遗传物质
由于大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
|过程评价|
1.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质（ ）
2.高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应（ ）
3.35S和32P分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质（ ）
4.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，放射性都出现在上清液中（ ）
5.DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA（ ）
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√
|联想·质疑|
★作为遗传物质，应具备的特点：
1.分子结构稳定，贮存遗传信息；2.分子可以自我复制，传递遗传信息；3.能够指导蛋白质的合成，表达遗传信息；4.能够产生可遗传的变异。
S型细菌的转化作用。
★噬菌体侵染细菌时，子代噬菌体放射性的分析要看被放射性标记的对象是噬菌体的DNA，蛋白质还是细菌。
先培养含32P的细菌，再用这些细菌培养噬菌体，获得32P标记的噬菌体。
细胞中的核酸有几种？
其中遗传物质是哪种？
病毒呢？
提示：
细胞中的核酸有DNA和RNA两种，其中只有DNA是遗传物质。
病毒中的核酸只有一种——DNA或RNA，所具有的核酸就是病毒的遗传物质。
科学探究1 肺炎双球菌的转化实验
1.格里菲思的体内转化实验
根据教材P43图3－2回答下列问题：
（1）第一组和第二组实验对照能得到什么结论？
提示：
R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。
（2）第二组和第三组实验对照能得到什么结论？
提示：
加热能使S型细菌失去毒性。
（3）从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌吗？
提示：
从死亡小鼠中分离出S型活细菌和R型活细菌。
（4）四组实验中哪一组发生了细菌转化？
对比之后，你能否得出DNA就是转化因子（遗传物质）的结论？
提示：
第四组。
不能，只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”。
2.艾弗里的体外转化实验
请根据教材P44图3－3思考下列问题：
（1）哪一组发生了R型菌的转化？
该培养基中哪种细菌更多？
发生转化的原因是什么？
提示：
第一组，R型菌；R型菌得到了S型菌的遗传物质。
（2）第三组和第一组相对照，为什么能更有力地说明DNA是遗传物质？
提示：
第三组中的DNA酶将DNA水解，与第一组对照，能说明DNA是遗传物质，而DNA的基本单位——脱氧核苷酸不是遗传物质。
（3）请分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。
提示：
肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质。
艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。
【探究应用】
肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S型菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型菌无毒性。
下图为所做的细菌转化实验。
相关说法错误的是（ ）
A.丙组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡
B.能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组
C.戊组实验表明，加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌
D.丁组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代
解析 含有荚膜的肺炎双球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。
戊组加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌，而丁组产生的有毒性的肺炎双球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。
答案 D
【一题多变】
（1）将S型细菌的DNA和DNA酶一同加入试管丁，培养后将所得细菌注入小鼠体内，小鼠是否死亡？
提示：
不死亡。
（2）R型细菌转化为S型细菌后，该S型细菌培养的后代是什么细菌？
提示：
S型细菌。
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
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了转化
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用
联系
①所用材料相同；②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；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
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降低又逐渐恢复活性。
（2）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。
科学探究2 噬菌体侵染细菌的实验分析
请你根据教材P45图3－6回答下列问题：
1.处理方法分析
（1）两个实验分组中，为什么要分别用35S和32P标记噬菌体？
为什么不能用14C或18O或3H进行标记？
提示：
35S和32P可以分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，用不同的放射性同位素标记噬菌体，可以探究是何种成分侵染大肠杆菌。
因为噬菌体的蛋白质和DNA中都含有C、H、O，所以不能标记这三种元素。
（2）搅拌和离心的目的分别是什么？
提示：
搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体外壳，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
2.实验结果分析
（1）两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性“有、无”还是“高、低”？
提示：
高、低。
（2）如果用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组搅拌不充分，实验结果会有怎样的异常现象？
提示：
沉淀物中的放射性会升高，上清液中的放射性会降低。
（3）在32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，保温时间过长或过短，会出现怎样的异常现象？
其原因分别是什么？
提示：
保温时间过长或保温时间过短，都会导致上清液放射性升高，沉淀物中放射性降低。
保温时间过久，侵染大肠杆菌的噬菌体增殖使大肠杆菌细胞裂解，释放出的噬菌体经离心后分布于上清液中；保温时间过短，一些被标记的噬菌体未侵染入大肠杆菌，经离心后也分布于上清液中。
【探究应用】
某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是（ ）
A.35S标记的是噬菌体的DNA
B.沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C.上清液a中放射性较强
D.上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S元素，A错误；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀中，使沉淀物b中放射性增强，该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质，B、D正确；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强，C正确。
答案 A
【一题多变】
（1）如何将噬菌体用35S标记？
提示：
先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，在大肠杆菌中繁殖出的子代噬菌体就被35S所标记。
（2）为什么图中的搅拌不充分或没有搅拌，会导致沉淀物中的放射性增强？
提示：
搅拌不充分或没有搅拌，一些附着于大肠杆菌表面上的被35S标记的噬菌体随着大肠杆菌进入沉淀物中，从而使沉淀物中的放射性增强。
噬菌体侵染细菌实验过程
实验过程
实验组别
一
二
设计思路
S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们的作用
标记大肠杆菌
含35S的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌
含32P的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌
标记噬菌体
无标记的噬菌体→侵染含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体
无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体
噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养（搅拌后离心）
含32P的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养（搅拌后离心）
实验结果
上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
实验分析
噬菌体侵染细菌时，含32P的噬菌体DNA进入了细菌体内，而含35S的噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内
结论
DNA是噬菌体的遗传物质
科学探究3 DNA是“主要的”遗传物质
1.病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？
病毒的遗传物质是否都是RNA?
提示：
一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。
2.细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？
细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?
提示：
两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。
3.为什么说DNA是主要的遗传物质？
提示：
因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
【探究应用】
下列关于核酸和遗传物质的叙述中，正确的是（ ）
A.原核细胞中的遗传物质是RNA，真核细胞中的遗传物质是DNA
B.病毒中的遗传物质是RNA，细胞中的遗传物质是DNA
C.由于大部分细胞中的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质
D.病毒中所含有的核酸就是该病毒的遗传物质
解析 无论是哪种细胞，细胞中的遗传物质一定是DNA，A错误；有的病毒遗传物质是RNA，有的是DNA，B错误；全部的细胞中遗传物质都是DNA，因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质，C错误；病毒中的核酸是DNA或RNA，含有哪种核酸，哪种核酸就是遗传物质，D正确。
答案 D
【一题多变】
（1）小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？
为什么？
提示：
否，因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。
（2）HIV和噬菌体中的碱基种类有何区别？
提示：
HIV中含尿嘧啶（U）不含胸腺嘧啶（T），而噬菌体中含胸腺
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