高三生物二轮复习 DNA是主要的遗传物质教案 人教版.docx

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高三生物二轮复习DNA是主要的遗传物质教案人教版

2019-2020年高三生物二轮复习DNA是主要的遗传物质教案人教版

【课前复习】

在学习新课程前必须重新回顾有关遗传、变异的概念；有丝分裂、减数分裂、受精作用；染色体的主要成分；DNA在细胞中的存在部位等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入知识系统中。

温故——会做了，学习新课才能有保障

1．从地层里挖出的千年古莲种子，种在池塘里仍能开花结籽，但其花色与现代莲花稍有不同，这个现象说明了生物具有

A．应激性B．变异性

C．遗传性D．遗传性和变异特性

解析：

“稍有不同”说明它们相同的特征多，不同的特征少。

相同，体现了生物的遗传性；不同，则体现了生物的变异性。

答案：

D

2．染色体的主要成分是________________________________。

答案：

DNA和蛋白质

3．在有丝分裂过程中，DNA在___________加倍，而染色体是在_________________加倍，这样在形成的两个子细胞中，DNA和染色体数目都_________________，从而保证了细胞的前后代_________________的稳定性。

答案：

间期　后期　保持不变　遗传物质

4．图6—1—1表示马蛔虫（体细胞含有2对同源染色体）的细胞分裂等生理过程，据图回答：

图6—1—1

注：

末期染色体、DNA的数目是指在一个细胞核中的数目。

（1）图中实线代表_____________数目的变化曲线；图中虚线代表_____________数目的变化。

（2）A～C所代表的生理过程名称是：

A．____________B．____________C．___________

解析：

细胞分裂数目变化曲线有两种，一是DNA变化曲线，特点是在有丝分裂过程中间期复制加倍（4→8），末期结束后在形成的子细胞中减少一半（8→4），在减数分裂间期DNA也复制（4→8），第一次分裂结束后DNA减半（8→4），第二次分裂结束后，DNA再次减半（4→2）。

配子经受精作用以后再加倍（2→4）恢复亲代DNA数目。

由此可知，实线表示DNA数目变化曲线。

二是染色体数目变化曲线，有丝分裂特点是间期复制的染色体，数目不加倍（4→4），到分裂后期加倍（姐妹染色单体分开），减数分裂第一次分裂之前的间期染色体也复制，但染色体数目不加倍（4→4），到末期结束后，在形成的两个次级性母细胞中减半（4→2）；在减数分裂第二次分裂之前的间期，染色体不再复制（2→2），在第二次分裂后期因姐妹染色单体分开，导致染色体数目加倍（2→4），到末期结束后形成的性细胞中减半（4→2），受精作用后再恢复体细胞的染色体数目（2→4）。

因此虚线表示染色体变化曲线。

答案：

（1）DNA　染色体　

（2）有丝分裂　减数分裂　受精作用

知新——先看书，再来做一做

1．遗传是生物在生殖、发育过程中表现出的基本特征，那么，寻找遗传物质应该从哪个过程去考虑？

2．通过我们对生殖、发育中减数分裂、受精作用、有丝分裂等知识的学习可知，细胞核中哪一结构在前后代能保持连续性和稳定性？

3．染色体的主要成分是DNA和蛋白质，那么，怎样做才能证明DNA和蛋白质哪一种是遗传物质呢？

4．肺炎双球菌的转化实验中：

（1）肺炎双球菌的类型：

①R型细菌：

菌落_____________，菌体_________________荚膜，是_________________球型菌。

②S型细菌：

菌落_________________，菌体____________荚膜，是_________________球型菌。

可以引起人患_________________和使小鼠患_________________。

（2）1928年，英国科学家格里菲思用_________________在_________________体内进行转化实验即体内转化实验。

过程是：

①将_________________型活细菌注入小鼠体内结果小鼠不死亡。

②将_________________型活细菌注入小鼠体内结果小鼠死亡。

③将杀死后的_________________型细菌注入小鼠体内结果小鼠不死亡。

④将无毒性的_________________型细菌与加热杀死的_________________型细菌混合后注入小鼠体内，结果小鼠死亡，并在小鼠尸体上分离出了_________________毒性的_________________型活菌。

结果分析：

①～④过程证明：

无毒性的____________型活细菌在与被加热杀死的_________________型细菌混合后转化为_________________毒性的_________________型活细菌，而且这种性状的转化是可以_________________的。

结论是：

加热杀死的_________________型菌中含有一种_________________。

（3）1944年，美国科学家艾弗里和他的同事用_________________在其他生物如小鼠体内做转化实验即体外转化实验，目的是__________________________。

过程是：

①从___________型活细菌中提取____________、_____________和_________________等物质，分别加入培养_____________型细菌的培养基中，发现只有加入_________________、_________________型细菌才能转化为　　_________________型细菌。

②如果用DNA酶处理S型活菌中提取的DNA，就不能使_________________细菌转化。

结论是：

转化因子是__________________________。

（4）肺炎双球菌的转化实验结论：

_________________是遗传物质。

5．噬菌体侵染细菌的实验：

（1）T2噬菌体

①习性：

是一种专门寄生在_________________体内的病毒。

②结构：

外壳：

头部和尾部是由_________________组成。

内部：

只有_________________分子。

（2）过程

①T2噬菌体的外壳_________________被_________________标记，侵染细菌，测试结果表明被标记的_________________没有进入细菌内。

②T2噬菌体内部的_________________被_________________标记，侵染细菌，测试结果表明：

被标记的_________________进入细菌体内增殖。

（3）结果分析：

在噬菌体中，亲代和子代之间具连续性的物质是_________________，而不是_______________，子代噬菌体的各种性状是通过亲代的_______________传给后代的。

（4）结论：

_________________是遗传物质。

6．只有极少数病毒的遗传物质是_________________，如烟草花叶病毒。

绝大多数生物的遗传物质是_________________，所以_________________是主要的遗传物质。

【学习目标】

1．知道遗传学的发展过程及研究意义。

2．记住“DNA是遗传物质”的直接证据——肺炎双球菌的转化实验原理、过程和结论；噬菌体侵染细菌的实验原理、过程和结论，并且能够解释说明其中的含义、能够对这些知识采用适当的形式（文字、图、表）予以表达。

3．能够解释说明DNA是主要的遗传物质。

4．通过重演科学家发现DNA是主要的遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。

5．通过自己设计验证性实验，检验自己分析问题、解决问题和创新思维的能力。

【基础知识精讲】

课文全解：

本章的前言部分，首先通过三个设问“遗传和变异究竟是怎样发生的？

”“在生物体内是什么物质对遗传和变异起着决定性作用？

”“生物的遗传和变异有哪些共同的规律？

”概括出了本章的主要内容，然后又简单回顾了100多年来遗传学的发展过程大约分为三个阶段：

第一阶段是实验遗传学阶段，表现在19世纪60年代，遗传学家孟德尔从性状出发，发现了遗传的两个规律，第二阶段是分子遗传学的初始阶段，表现在20世纪中叶，DNA双螺旋结构的发现标志着生物科学进入分子生物学阶段；第三阶段，分子遗传学迅猛发展阶段表现在，人们在分子水平上实现了对遗传物质的重新组合，解决了许多与人类的生产和生活密切相关的问题。

《遗传的物质基础》前言部分指出，生物的性状之所以能够传给后代，是因为生物体内有遗传物质的存在，从而引出本节的主要内容：

①什么是遗传物质？

②遗传物质有什么样的结构和功能？

③遗传物质是怎样发挥作用的？

然后，从分子水平上详尽地简述遗传的物质基础和作用原理。

通过讲述DNA是遗传物质的实验证据、DNA分子的结构和复制功能以及基因的表达功能等内容，达到对染色体、DNA和基因的有关结构和功能方面的知识，以及它们之间的关系有更深入、全面的理解和认识的目的。

本小节“DNA是主要的遗传物质”的引言部分的学习思路是：

首先，从生物性状的遗传现象引出什么是遗传物质的问题，而要判断什么是遗传物质就应该知道遗传物质应具有的特点。

遗传物质应具有的特点是：

在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。

其次，遗传是生物在生殖、发育过程中表现出的基本特征，因此，寻找遗传物质应该从生殖发育等过程去考虑。

第三，生物学家通过对细胞有丝分裂、减数分裂和受精作用过程研究，发现每一种真核生物都有恒定的染色体数，染色体在传种接代过程中具有一定的稳定性和连续性，如图6—1—2所示。

在有性生殖过程中，后代具有双亲各一半数量的染色体。

从而认识到染色体在生物的遗传中具有重要的作用。

图6—1—2

第四，染色体的主要成分是DNA和蛋白质，那么，其中究竟哪种物质在起遗传作用呢？

怎样设计实验来证明它呢？

科学家对实验的设计思路是：

设法把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用。

从而引出了本小节要研究的主题——证明DNA是遗传物质的两个著名的实验。

第五，DNA是遗传物质的直接证据——“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”是本小节的重点知识。

在讲述噬菌体侵染细菌的实验时，用研究时采用的“同位素标记法”来说明，这样符合科学研究的过程，很自然地导出DNA是遗传物质的结论。

1．肺炎双球菌的转化实验：

见下表

R型细菌：

菌落粗糙，菌体无荚膜，有毒，球菌。

S型细菌：

菌落光滑，菌体有荚膜，有毒，球菌。

肺炎双球菌的转化实验

实验名称

实验对象

培养条件

实验过程及现象

结论

肺炎双球菌转化实验

格里菲思（体内转化）

R型细菌（无毒）、S型细菌（有毒）

小鼠

1．将活的无毒R型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡

2．将活的有毒S型细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡

3．将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡

4．将活的无毒R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡

5．从实验4的小鼠体内提取出有毒性的S型活细菌，并且其后代也是S型细菌

加热杀死后的S型细菌中含有使R型细菌转化的转化因子

DNA是遗传物质

肺炎双球菌转化实验

艾菲里（体外转化）

R型细菌（无毒）S型细菌（有毒）

细菌培养基

从有毒的S型活菌中提出①DNA、②蛋白质、③多糖、④脂质、⑤RNA……将它们分别加入到培养无毒的R型细菌的培养基中，结果，只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌

如果用DNA酶处理从S型活菌提取出来的DNA，使其分解，就不能使R型细菌发生转化

转化因子就是DNA

DNA是遗传物质

2．噬菌体侵染细菌的实验：

见下表

T2噬菌体：

一种专门寄生在细菌体内的病毒，侵染病毒后，在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的物质来合成自身的组成物质，从而进行大量增殖。

T2噬菌体头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，它的头部内含有一个DNA分子。

噬菌体侵染细菌的实验

实验名称

实验过程及现象

结论

噬菌体侵染细菌

用放射性元素35S标记一部分噬菌体的蛋白质外壳，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试，结果，细菌体内无放射性

噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，而是留在细菌外部

噬菌体在细菌体内的增殖是在DNA作用下完成的，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，子代噬菌体的各种性状是DNA遗传给后代的DNA是遗传物质

用放射性元素32P标记另一部分噬菌体的DNA，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试，结果，细菌体内有放射性

噬菌体的DNA进入了细菌内部

第六，说明DNA是主要的遗传物质。

有些病毒体内没有DNA，只有RNA（如烟草花叶病毒），RNA就是它的遗传物质。

由于大部分生物的遗传物质是DNA，因此，DNA是主要的遗传物质。

综上所述，本小节的知识结构如下：

问题全解：

1．遗传物质应具有哪些特点？

遗传物质应具有的特点是：

（1）在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；

（2）能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；

（3）具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；

（4）结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。

2．染色体的成分有哪些？

化学分析的结果表明，真核生物染色体的主要成分是核酸和蛋白质。

其大致比例如图　6—1—3所示：

图6—1—3

3．科学家证明遗传物质是DNA的实验设计思想是什么？

设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用。

4．肺炎双球菌的转化实验是怎样进行的？

实验结果证明了什么？

见“课文全解中表肺炎双球菌的体外转化实验”。

5．肺炎双球菌的体外转化实验过程是怎样的？

何为转化作用？

1944年，艾弗里等人第一次证明了DNA是肺炎双球菌的转化因子，这在分子遗传学上具有极其重要的意义。

艾弗里等人从光滑型（S型）肺炎双球菌中分别提取DNA、蛋白质和多糖等物质，并将上述每一种物质单独放入粗糙型（R型）肺炎双球菌的培养基中，结果发现只有DNA能使一部分粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型。

如图6—1—4所示。

这种从一个供体菌得到的DNA通过一定途径授与另一种细菌，从而使受体菌的遗传特性发生改变的作用称为转化作用。

图6—1—4

6．噬菌体侵染细菌的实验是怎样进行的？

实验结果证明了什么？

（见下表）

亲代噬菌体

寄主细胞内

子代噬菌体

实验证明

32P标记DNA

有32P标记DNA

DNA有32P标记

DNA分子具有连续性，是遗传物质

35S标记蛋白质

无35S标记蛋白质

外壳蛋白无35S标记

7．怎样知道噬菌体注入细菌内部的物质只是DNA?

这主要是通过同位素的标记实验知道的。

用被35S和32P标记的噬菌体分别去侵染未标记的细菌，然后测定宿主细胞的同位素标记：

当用35S标记的噬菌体侵染细菌时，测定结果显示，宿主细胞内很少有同位素标记，而大多数35S标记的噬菌体蛋白质附着在宿主细胞的外面；当用32P标记的噬菌体感染细菌时，测定结果显示宿主细胞的外面的噬菌体外壳中很少有放射性同位素32P，而大多数放射性同位素32P在宿主细胞内。

以上实验表明，噬菌体在侵染细菌时，进入细菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质在细菌的外面。

8．为什么说DNA是主要的遗传物质？

在绝大多数动植物的性状遗传上，DNA是主要的遗传物质，但RNA在遗传上也有作用。

一些只含有RNA的病毒，它们的遗传性状是由RNA决定的。

因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

【学习方法指导】

本小节要学习的中心内容是：

DNA是遗传物质的证据，这是分子水平的内容，那么，明确教材的编写思想，掌握实验原理、科学地分析实验现象，对实验结果进行正确的判断，是理解和掌握好此部分知识的关键。

1．按教材的编写思路用“顺藤摸瓜法”去理解和掌握教材的整体内容。

本小节教材的编写思路如下：

按照以上思路去顺藤摸瓜，便于理解和掌握教材的知识体系。

2．用“对比的方法”理解和掌握实验过程。

格里菲思所做的“体内转化实验”采取对照的方法，教材中步骤1、2、3为步骤4的对照组；步骤4为实验组，用对比的方法不难得出正确结论。

3．用“平衡控制”等方法来理解体外转化实验。

因为在实验中无关变量的因素很难避免，只能设法平衡和消除它们的影响，即通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较准确和可靠的实验结果。

艾弗里等人所做的体外转化实验用了对照的方法同时也用了单因子变量的方法，实验的结果只有加入DNA，R型菌才能转化成S型菌，在此基础上，又做了另外一个对照，用DNA酶处理DNA使其分解，结果R型菌就不能发生转化，通过此对照，一方面排除了可能因为DNA提取不纯而混有其他未知因素的影响，另一方面也说明DNA只有保持分子结构的稳定性才能行使其遗传功能。

4．用“透过现象看本质”的方法来掌握噬菌体侵染细菌的实验。

噬菌体侵染细菌的实验中，要抓住本质来掌握，整个实验的关键物质是什么？

噬菌体的DNA侵入细菌体内，而蛋白质外壳留在外面没起作用，因此新老噬菌体之间的连续性是通过DNA保持的，从而证明DNA是遗传物质。

【知识拓展】

1．DNA是遗传物质的间接证据

（1）DNA分布在染色体内，是染色体的主要成分，而染色体是直接与遗传有关的。

（2）细胞核内DNA的含量十分稳定，而且与染色体的数目存在着平行关系：

在同一种生物的细胞中，体细胞中DNA的含量（2a）是生殖细胞中DNA含量（a）的2倍；体细胞中染色体的数量（2N）也正好是生殖细胞（N）的2倍。

（3）DNA在代谢中较稳定，不受生物体的营养条件、年龄等因素的影响。

（4）作用于DNA的一些物理和化学因素，如紫外线、X射线、氮芥等都可以引起生物体遗传特性的改变。

2．转化作用的实质

转化作用的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息如图6—1—5。

图6—1—5

实验证明，转化率与供体菌细胞的DNA纯度有关，DNA越纯，转化率也就越高。

如果事先用DNA酶降解供体菌细胞中的DNA，那么转化作用就不复存在。

3．将噬菌体用放射性元素做标记的方法

把宿主细胞分别培养在含有35S和32P的培养基中，宿主细菌在生长过程中，就分别被35S和32P所标记。

然后，赫尔希等人用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的细菌。

噬菌体在细菌细胞内增殖，破裂后释放出很多子代噬菌体，在这些子代噬菌体中，外壳被35S所标记，DNA被32P所标记。

4．噬菌体侵染细菌的生活周期

一个典型的噬菌体的生活周期，可以分为3个阶段：

感染阶段、增殖阶段和成熟阶段，这三个阶段又可归纳为10个字，即吸附、注入、合成、组装、释放。

（1）感染阶段

吸附：

噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上。

注入：

先通过溶菌酶的作用在细菌的细胞壁上打开一个缺口，尾鞘像肌动蛋白和肌球蛋白的作用一样收缩，露出尾轴，伸入细胞壁内，如同注射器的注射动作，噬菌体只把头部的DNA注入细菌的细胞内，其蛋白质外壳留在壁外，不参与增殖过程。

（2）增殖阶段

合成：

噬菌体DNA进入细菌细胞后，会引起一系列的变化：

细菌的DNA合成停止，酶的合成也受到阻抑，噬菌体逐渐控制了细菌细胞的代谢。

噬菌体巧妙地利用寄主即细菌细胞的“机器”，大量地复制与合成子代噬菌体的DNA和蛋白质。

组装：

在细菌细胞内，子代噬菌体的DNA与蛋白质组成完整的噬菌体颗粒。

噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机构，由本身的核酸物质操纵的。

据观察，当噬菌体侵入细菌细胞后，细菌的细胞质里很快便充满了DNA细丝，10min左右开始出现完整的多角形头部结构。

噬菌体成熟时，这些DNA高分子聚缩成多角体，头部蛋白质通过排列和结晶过程，把多角形DNA聚缩体包围，然后头部和尾部相互吻合，组装成一个完整的子代噬菌体。

（3）成熟阶段

释放：

噬菌体成熟后，在潜伏后期，溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加，促使细胞裂解，从而释放出子代噬菌体。

在光学显微镜下观察培养的感染细胞，可以直接看到细胞的裂解现象。

T2噬菌体在37℃下大约只需40min就可以产生100～300个子代噬菌体。

子代噬菌体释放出来后，又去侵染邻近的细菌细胞，产生子二代噬菌体。

5．关于烟草花叶病毒侵染烟草的实验

一些植物病毒和动物病毒，只含有RNA，而不含有DNA，它们的遗传性状则是由RNA决定的。

例如，烟草花叶病毒（简称TMV），它的基本成分就是蛋白质和RNA。

早在1957年，格勒和施拉姆用石炭酸处理这种病毒，把蛋白质去掉，只留下RNA，再将RNA接种到正常烟草上，结果发生了花叶病；如果用蛋白质部分侵染正常烟草，则不发生花叶病。

由此证明，RNA起着遗传物质的作用。

以后有人将车前草病毒（HRV）的RNA与烟草花叶病毒的蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”的新品系。

用它进行侵染实验，结果，发生的病症以及繁殖的病毒类型，都依RNA的特异性为转移，即依车前草病毒的RNA为转移。

这更进一步证实了RNA在遗传上的作用。

从而说明RNA是烟草花叶病毒和车前草病毒的遗传物质。

【同步达纲训练】

1．在肺炎双球菌的转化实验过程中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是

A．R型细菌和S型细菌B．R型细菌和R型细菌

C．S型细菌和R型细菌D．S型细菌和S型细菌

2．在肺炎双球菌的转化实验中，下列哪种因子是转化因子

A．蛋白质B．多糖

C．DNAD．其他无机物

3．用某种酶处理转化因子后，R型细菌不能再转化成S型细菌，这种酶是

A．分解多糖荚膜的酶B．纤维素酶

C．蛋白酶D．DNA酶

4．如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到放射性元素为

A．可在DNA中找到15N和32P

B．可在外壳中找到15N和35S

C．可在DNA中找到15N和32P、35S

D．可在外壳中找到15N

5．所有病毒的遗传物质是

A．都是DNAB．都是RNA

C．是DNA和RNAD．是DNA或RNA

6．从烟草花叶病毒中提取出蛋白质，不能使烟草感染病毒，但从该病毒中提取出来的RNA却能使烟草感染病毒，这说明__________________________。

7．1944年美国科学家艾弗里等人为了弄清“转化因子”为何物质，进行了肺炎双球菌转化作用实验。

他们从S型活细菌中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后将其分别加入培养R型细菌的培养基中培养，主要过程图解如图6—1—6：

思考并回答下列问题：

图6—1—6

（1）将A、C过程的预测结果参照图解填在图中空格内。

（2）A、B、C实验结果分别表明_____________。

综上所述转化因子就是______________，_________________________才有转化作用，从而证明_________________________。

参考答案

1．A　2．C　3．D　4．A　5．D

6．蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质，而RNA是烟草花叶病毒的遗传物质

7．解析：

1944年艾弗里等人进行的转化实验，称为体外