第六单元遗传的物质基础.docx
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第六单元遗传的物质基础
第六单元 遗传的物质基础
学案23 DNA是主要的遗传物质
考纲要求
人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
一、肺炎双球菌的转化实验
1.体内转化实验
(1)实验过程
(2)结论:
加热杀死的S型细菌中,含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的________。
2.体外转化实验:
(1)方法:
将S型细菌的________、蛋白质和多糖等物质分开,分别加入到培养R型细菌的培养基中。
(2)过程
(3)结果:
只有加入S型细菌的________,R型细菌才能转化为S型细菌。
(4)结论:
______才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1.实验材料——T2噬菌体
3.结论:
________是遗传物质。
思考 为什么用35S标记噬菌体的蛋白质外壳,用32P标记噬菌体的DNA?
三、证明RNA是遗传物质的实验
1.烟草花叶病毒组成:
________和蛋白质。
2.
烟草花叶病毒—
+
3.结论:
____是遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质:
因为绝大多数生物的遗传物质是________,所以说________是主要的遗传物质。
探究点一 肺炎双球菌的转化实验
1.肺炎双球菌比较填空:
种类
项目
S型细菌
R型细菌
菌落
________
________
菌体
有__________
无__________
毒性
有毒性,使小鼠患______死亡
______
2.格里菲思转化实验(体内转化)填空:
(1)实验过程及结果
(2)结论:
加热杀死的S型细菌中,含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“________”。
3.艾弗里转化实验(体外转化)填空
(1)原理:
对S型细菌的成分提取、分离、鉴定,并与____________混合培养,以观察各成分的作用。
(2)过程
(3)结论:
________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是转化因子,是遗传物质。
思维拓展
1.格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”,并没有具体证明哪种物质是遗传物质。
最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。
2.格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里S型菌的DNA+R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有,但是R型多。
3.S型菌的DNA+DNA水解酶+R型活菌
只有R型细菌,该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质,而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质,尽管此实验可以证明该问题,但不是该实验的实验目的。
探究示例1
(2011·温州十校联考)在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中,用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养,结果发现培养基上仅有R型菌生长。
设置本实验步骤的目的是( )
A.证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA
B.用以补充R型菌生长过程中所需要的营养物质
C.直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素
D.与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
听课记录:
探究点二 噬菌体侵染细菌的实验
分析完成下表:
实验
材料
T2噬菌体、大肠杆菌
实验
方法
放射性同位素标记法(或示踪法)
设计
思路
S是蛋白质特有元素,P是DNA特有元素,用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质,直接单独地去观察它们的作用
过
程
·
结
果
实验
分析
35S标记的噬菌体__________并未进入细菌内部,而32P标记的噬菌体____进入了细菌内部
实验
结论
____是真正的遗传物质
思维拓展
1.上清液中含未浸染的T2噬菌体和侵染后T2噬菌体外壳,沉淀物中含被感染的细菌。
2.该实验不能证明蛋白质不是遗传物质,因为蛋白质外壳留在外面,其作用不能证明。
3.该实验可同时证明DNA能控制蛋白质的合成。
探究示例2
(2010·上海生物,25)若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染,裂解后释放的所有噬菌体( )
A.一定有35S,可能有32PB.只有35S
C.一定有32P,可能有35SD.只有32P
听课记录:
探究点三 肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
相
同
点
实验
思路
均使________________,单独处理,观察它们各自的作用,
但两类实验中____与______分开的方式不同
设计
原则
都遵循了________
结论相
同点
能证明________________,但不能证明DNA是主要的遗传物质
不
同
点
方法
不同
艾弗里
实验
________:
分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,
分别与R型细菌混合培养
噬菌体
侵染细
菌实验
____________:
分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
结论
不同
①肺炎双球菌转化实验的结论:
证明________________,
蛋白质____________;
②噬菌体侵染细菌实验的结论:
证明______________,
不能证明蛋白质____________,因蛋白质没有进入细菌体内
思维拓展
1.噬菌体侵染细菌的实验还能间接证明的结论
(1)DNA能够自我复制,使前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性;
(2)DNA能控制蛋白质的生物合成,从而能够控制新陈代谢的过程和性状。
2.噬菌体侵染细菌的实验误差分析:
上清液和沉淀物中为何都有放射性
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上在上清液中不含放射性,下层沉淀物中应具有很高的放射性,而实验最终结果显示在离心后的上清液中,也有一定的放射性,而下层的放射性强度却比理论值略低。
原因有二:
一是保温时间过短,有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性;二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,也会使上清液的放射性含量升高。
(2)若用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但可能由于搅拌不充分,有少量35S的噬
菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物也有一定放射性。
3.肺炎双球菌转化实验
(1)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其活性。
(2)R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌DNA与R型菌DNA实现重组,表现出S型菌的性状,此变异属于基因重组。
探究示例3
(2011·广州检测)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验,证明了( )
A.DNA是主要的遗传物质
B.蛋白质是遗传物质
C.RNA是遗传物质
D.DNA是遗传物质
听课记录:
题组一 肺炎双球菌转化及噬菌体侵染细菌实验
1.(2011·南京摸底)下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的叙述中,错误的是( )
A.需对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定
B.配制的培养基应适合肺炎双球菌的生长和繁殖
C.转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系
D.实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是
2.(原创题)将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡。
下列有关叙述中正确的是(多选)( )
A.死亡的小鼠体内只存在着S型活细菌
B.死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种活细菌
C.死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是两种细菌细胞融合的结果
D.死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是R型活细菌转化的结果
3.(2011·广东卷,2)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。
从表可知( )
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA(经DNA酶处理)
R型
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①~④说明DNA是主要的遗传物质
4.噬菌体侵染细菌的实验能证明( )
①DNA分子结构的相对稳定 ②DNA能自我复制,使前后代保持一定的连续性、稳定性 ③DNA能指导蛋白质合成 ④DNA能产生可遗传变异 ⑤DNA是遗传物质
⑥DNA是主要的遗传物质
A.①②③④B.②③⑤
C.①④⑥D.④⑥
5.(原创题)将噬菌体用15N进行标记,放在未被标记的大肠杆菌中培养一段时间,子代噬菌体所含标记元素的情况是( )
A.外壳中含有15N
B.子代噬菌体DNA都含有15N
C.子代噬菌体外壳部分含15N
D.子代噬菌体DNA部分含有15N
6.(2011·江苏卷,12)关于“噬菌体侵染细胞的实验”的叙述,正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
题组二 DNA是主要的遗传物质
7.(改编题)下列关于遗传物质的说法,错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核中的遗传物质是DNA ④细胞质中的遗传物质是RNA ⑤甲型流感病毒的遗传物质是DNA或RNA ⑥细胞生物的遗传物质是DNA ⑦细胞生物的遗传物质主要是DNA
A.①②③B.②③④
C.②④⑤⑦D.③④⑤
8.下列有关生物体遗传物质的叙述,不正确的是(多选)( )
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
题组三 应用提升
9.有人试图通过实验来了解H5N1型禽流感病毒侵染家禽的过程,设计实验如下:
一段时间后,检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素,下表对结果的预测中,最可能发生的是( )
选项
放射性
S元素
P元素
A
全部无
全部32S
全部31P
B
全部有
全部35S
多数32P、少数31P
C
少数有
全部32S
少数32P、多数31P
D
全部有
全部35S
少数32P、多数31P
10.甲、乙为两种不同的病毒,经病毒重建形成“杂交病毒”丙,用病毒丙侵染植物细胞,在植物细胞内产生的新一代病毒可表示为( )
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
11.1952年,赫尔希和蔡斯利用同位素标记法,完成了著名的噬菌体侵染大肠杆菌的实验,下图是实验的部分过程:
(1)写出以上实验的部分操作过程:
第一步:
用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。
如何实现对噬菌体的标记?
请简要说明实验的设计方法。
________________________________________________________________________。
第二步:
用被35S标记的噬菌体与没有标记的大肠杆菌混合。
第三步:
一定时间后,在搅拌器中搅拌后再进行离心。
(2)以上实验结果能否说明遗传物质是DNA?
为什么?
________________________________________________________________________。
(3)噬菌体侵染大肠杆菌之后,合成新的噬菌体蛋白质外壳需要( )
A.大肠杆菌的DNA及其氨基酸
B.噬菌体的DNA及其氨基酸
C.噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸
D.大肠杆菌的DNA及其噬菌体的氨基酸
12.下图是肺炎双球菌转化实验的一部分图解,请据图回答:
(1)该实验是在______________________实验的基础上进行的,其目的是证明________的化学成分。
(2)在对R型细菌进行培养之前,首先进行的工作是____________________________
________________________________________________________________________。
(3)依据上面图解的实验,可以作出________________________________的假设。
(4)为验证上面的假设,他们设计了下面的实验:
该实验中加入DNA酶的目的是__________________________________,他们观察到的实验现象是________________________________。
(5)通过上面两步实验,仍然不能说明________________________________,为此他们设计了下面的实验:
他们观察到的实验现象是__________________,该实验能够说明______________。
学案23 DNA是主要的遗传物质
课前准备区
一、1.
(2)转化因子
2.
(1)DNA (3)DNA (4)DNA
二、1.
(1)DNA 头部 蛋白质
(2)寄生 大肠杆菌 不能 2.高 低 未检测到 低 高 检测到 3.DNA
思考 通过对噬菌体中蛋白质和DNA的研究表明,仅在蛋白质中含有S,而P几乎都存在于DNA分子中。
三、1.RNA 2.RNA 蛋白质 3.RNA
四、DNA DNA
课堂活动区
探究点一
1.表面光滑 表面粗糙 多糖类荚膜 多糖类荚膜 败血症 无毒性
2.
(1)加热后杀死的S细菌 不死亡 不死亡
(2)转化因子
3.
(1)活的R型细菌
(2)R型、S型 R型 (3)DNA
探究示例1 D [本实验设置了对照,实验变量是有无DNA。
无DNA采取的措施是用DNA酶水解DNA。
]
探究点二
培养基 培养基 细菌 细菌 高 低 低 高 蛋白质外壳 DNA DNA
探究示例2 A [本题考查同位素标记法研究噬菌体侵染细菌的过程。
由于噬菌体以自身的DNA作为遗传物质,以大肠杆菌的核苷酸和氨基酸为原料合成子代的DNA和蛋白质,所以合成的子代的DNA中,含有母链的DNA含32P,不含母链的DNA不含32P,而合成子代的蛋白质外壳则都含有35S。
]
探究点三
DNA和蛋白质分开 DNA 蛋白质 对照原则 DNA是遗传物质 直接分离 同位素标记法 DNA是遗传物质 不是遗传物质 DNA是遗传物质 不是遗传物质
探究示例3 D [这两个实验只能证明DNA为遗传物质。
得出“DNA是主要的遗传物质”的结论,是由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数生物如某些病毒的遗传物质是RNA。
]
构建知识网络
DNA RNA 噬菌体侵染细菌实验 DNA 蛋白质 DNA RNA 蛋白质
课后练习区
1.C [由艾弗里的肺炎双球菌转化实验过程可知,提取的S型细菌的DNA纯度越高,转化的有效性越强,说明转化的有效性与S型细菌的DNA纯度有密切关系。
]
2.BD [根据实验分析,死亡的小鼠体内既有S型活细菌,也有R型活细菌。
S型活细菌是R型活细菌转化而来的,不是细胞融合的结果。
]
拓展提升 肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较
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
培养细菌
用小鼠(体内)
用培养基(体外)
实验
结论
S型细菌体内含有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质,
蛋白质等其它物质不是
联系
(1)所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌
(2)两实验都遵循对照原则、单一变量原则
3.C [第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关,A、B项错误。
第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。
第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌,C项正确。
①~④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。
]
4.B [噬菌体侵染细菌的实验能说明DNA分子能自我复制,使前后代保持一定的连续性和稳定性,进一步也能说明DNA是遗传物质,另外噬菌体能利用细菌的物质合成蛋白质外壳,因此也能证明DNA能指导蛋白质合成。
]
5.D [亲代噬菌体的DNA、蛋白质中含有15N,大肠杆菌没有被标记。
噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌细胞内,蛋白质外壳没有进入,所以子代噬菌体DNA部分含有15N。
]
解题方法 噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA
蛋白质
DNA和蛋白质
噬菌体
32P
35S
14C、3H、18O、15N
细菌
31P
32S
12C、1H、16O、14N
子代
噬菌体
32P、31P
32S
C、H、O、N
两种都有
注意
(1)解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌。
(2)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位:
CH2NH®——35S存在部位COOH
6.C [噬菌体营寄生生活,不能用培养基直接培养,需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记,A项错误;实验中保温时间不能过长,若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来,离心后存在于上清液中,导致上清液中检测到32P,B项错误;35S标记的是噬菌体的蛋白质,理论上应存在于上清液中,但可能因搅拌不充分,部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中,C项正确;本实验可说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质,因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验,D项错误。
]
7.C [细胞生物(包括真核和原核生物)的遗传物质是DNA,细胞核和细胞质中的遗传物质也是DNA,流感病毒的遗传物质是RNA。
]
知识链接 辨析区别生物体所含遗传物质和所含核酸
生物的遗传物质是DNA或RNA:
所具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA,对于病毒来说,有一部分是DNA,如噬菌体等;有一部分是RNA,如HIV、SARS病毒、禽流感病毒、烟草花叶病毒等,问题大多出在对常见病毒的遗传物质不熟悉。
归纳如下:
生物类型
核酸种类
遗传物质
实例
有细胞结
构的生物
真核生物
DNA和RNA
DNA
玉米、小麦、人
原核生物
乳酸菌、蓝藻
无细胞结
构的生物
DNA病毒
DNA
DNA
噬菌体
RNA病毒
RNA
RNA
烟草花叶病毒
注意 ①细胞质中的核酸主要是RNA,而细胞质中的遗传物质是DNA。
②绝大多数DNA存在于染色体上,少数存在于细胞质中的叶绿体和线粒体中。
8.ACD [豌豆、酵母菌均为真核生物,其遗传物质均为DNA,且DNA主要分布于细胞核染色体上。
T2噬菌体的遗传物质为DNA,HIV的遗传物质为RNA,DNA、RNA的组成元素均为C、H、O、N、P。
RNA水解产生4种核糖核苷酸。
]
9.D [由题干可获取的主要信息有:
①家禽体细胞被32P标记,H5N1病毒寄生后也被32P标记;②家禽体细胞被35S标记,H5N1病毒寄生后也被35S标记。
解答本题可先根据图解明确标记元素所标记的化合物,及病毒的结构特点和侵染过程,然后作出选择。
病毒侵染细胞时,蛋白质外壳留在外面,只有核酸注入细胞,由图可知,病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其RNA被32P标记),然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。
病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性),也有自身核酸(含32P),故子代病毒的核酸大多含31P,少数含32P;病毒合成蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的,故全被35S标记。
]
10.D [杂交病毒丙的遗传物质来自乙病毒,因此子代病毒的蛋白质外壳和核酸都与乙病毒相同。
]
11.
(1)先将大肠杆菌在含35S的培养基上培养,再用噬菌体去侵染该大肠杆菌
(2)不能。
它只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内(要证明遗传物质是DNA,还要用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌)
(3)C
12.
(1)格里菲思肺炎双球菌转化 “转化因子”
(2)分离提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质
(3)DNA是遗传物质
(4)分解从S型细菌中提取的DNA 培养基中只长R型细菌
(5)蛋白质、多糖等不是遗传物质 培养基中只长R型细菌 蛋白质、多糖不是遗传物质