高中生物第三章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质教学案新人教版必修.docx
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高中生物第三章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质教学案新人教版必修
第1节 DNA是主要的遗传物质
[学习导航] 1.阅读教材，了解人类对遗传物质的早期猜测。
2.结合教材图文，分析肺炎双球菌的转化实验。
3.结合教材图3－6，分析噬菌体侵染细菌的实验，归纳实验结论。
4.归纳DNA是生物主要的遗传物质。
[重难点击] 1.肺炎双球菌的转化实验。
2.噬菌体侵染细菌的实验。
从图中我们可以看出，亲属之间在某些方面上具有一定的相似性，这就是我们平常所说的遗传。
其实，早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。
”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。
”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种能够保持相对稳定。
那么生物之间的这种相似性是由什么物质起作用，而在亲子代之间连续传递的呢？
本节课我们就一起学习生物的遗传物质。
一、肺炎双球菌的转化实验
1．对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。
20世纪30年代，人们认识到DNA的重要性，但是认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
2．肺炎双球菌类型
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
3.体内转化实验——格里菲思的实验
（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“转化因子”，将R型活细菌转化为S型活细菌。
4．体外转化实验——艾弗里的转化实验
（1）实验结果及现象
（2）结论：
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
格里菲思将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，并从死亡小鼠体内分离到了活的S型菌，请分析：
1．已知在80～100℃温度范围内，蛋白质将失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。
由此我们可以推断：
在格里菲思的实验中，加热杀死的S型细菌中的“转化因子”应该是哪种物质？
答案 是DNA。
2．研究表明，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：
（1）从免疫学角度解释曲线ab段下降的原因是什么？
答案 R型细菌被小鼠的免疫系统所杀灭。
（2）S型活细菌是怎样产生的？
答案 加热杀死的S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型活细菌。
（3）S型细菌是有毒性的，据此推测曲线bc段上升的原因是什么？
答案 有毒的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降低，R型细菌、S型细菌数量都增加。
知识整合 加热杀死的S型细菌和R型活细菌一起注射到小鼠体内时，开始时R型细菌被小鼠的免疫系统所杀灭，数量下降，随着S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型活细菌，S型活细菌逐渐增多，毒性导致小鼠的免疫力降低，R型细菌、S型细菌数量都增加。
1．探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。
当时人们作出判断的理由不包括（ ）
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以储存大量遗传信息
答案 C
解析 蛋白质的热稳定性较DNA差，且不能复制，故选C项。
其他选项所述的蛋白质的特点，与遗传物质应具备的特征一致，可作为判断为遗传物质的理由。
2．艾弗里及其同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，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
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型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 第①②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③组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。
第④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。
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。
易错提醒 肺炎双球菌转化实验的几个易错点
（1）转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。
（2）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。
（3）体内转化实验结论是S型细菌体内有“转化因子”，没有证明“转化因子”是DNA，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：
赫尔希和蔡斯。
2．实验方法：
放射性同位素标记法。
3．实验材料：
T2噬菌体（如图所示）
4．实验过程
（1）标记T2噬菌体
（2）侵染细菌
5．实验分析
（1）T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。
（2）子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。
6．实验结论：
DNA才是真正的遗传物质。
结合上述实验过程分析：
1．标记噬菌体时，为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？
答案 噬菌体营寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体。
2．能否用14C和18O标记噬菌体？
能否用32P和35S同时标记噬菌体？
答案 不能，因为DNA和蛋白质都含C和O；不能用32P和35S同时标记噬菌体。
3．实验中搅拌的目的是什么？
答案 目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
4．实验中离心的目的是什么？
离心管的上清液和沉淀物中分别是什么？
答案 离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
5．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
答案 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。
6．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
答案
（1）保温时间过短，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。
（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
知识整合 噬菌体营寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体；搅拌是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，经过离心，噬菌体颗粒到了上清液中，大肠杆菌留在沉淀物中；如果搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，会随细菌离心到沉淀物中。
保温时间要适当，时间过短，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，时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
3．为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“T2噬菌体侵染大肠杆菌”的实验（T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内）。
下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。
下列关于本实验及病毒、细菌的叙述正确的是（ ）
A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐
B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照
C．噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律
D．若本组实验B（上清液）中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质
答案 B
解析 由题干信息可知，图中亲代噬菌体已用32P标记，则锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记；要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记噬菌体的实验，二者为相互对照实验；大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；若本组实验B（上清液）中出现放射性，可能是实验时间较长，大肠杆菌裂解导致的，也可能是部分噬菌体的DNA未侵入大肠杆菌，经搅拌、离心到上清液中。
4．如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为（ ）
A．在外壳中找到15N和35S
B．在DNA中找到15N和32P
C．在外壳中找到15N
D．在DNA中找到15N、32P和35S
答案 B
解析 用15N、32P、35S共同标记噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，由于DNA复制，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。
方法链接 “二看法”判断子代噬菌体标记情况
三、生物的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
（1）实验材料：
烟草花叶病毒，只由蛋白质和RNA组成。
（2）实验过程
（3）结论：
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。
2．绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。
因此，DNA是主要的遗传物质。
1．人、噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？
答案 分别是DNA、DNA、RNA、DNA。
2．下列有关遗传物质的叙述，哪些说法是正确的？
①DNA是所有生物的遗传物质
②核酸是一切生物的遗传物质
③酵母菌的遗传物质主要是DNA
④病毒的遗传物质是DNA或RNA
⑤艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA
答案 ②④。
3．蚕豆细胞内的遗传物质彻底水解的产物有哪些？
答案 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。
知识整合 细胞生物同时含有DNA和RNA，其中DNA是遗传物质；病毒只含有一种核酸，含有DNA（如噬菌体）的，DNA是遗传物质，含有RNA（艾滋病病毒、烟草花叶病毒等）的，RNA是遗传物质。
5．烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。
下列说法中不正确的是（ ）
A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明具有侵染作用
C．c、d两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为烟叶感染车前草病毒的症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
答案 D
解析 由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟叶，因此无法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质。
6．下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是（ ）
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
答案 B
解析 A中豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸。
1．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是（ ）
A．3和4B．1、3和4
C．2、3和4D．1、2、3和4
答案 D
解析 2、3、4三支
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