高中生物浙科版必修2教学案第三章 第一节 核酸是遗传物质的证据含答案.docx

1、高中生物浙科版必修2教学案第三章 第一节 核酸是遗传物质的证据含答案2019-2020年高中生物浙科版必修2教学案：第三章 第一节 核酸是遗传物质的证据(含答案)2证明DNA是遗传物质的经典实验有肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验。前者证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；后者只证明了DNA是遗传物质。3花叶病毒的感染和重建实验证明RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。4证明DNA或RNA是遗传物质的实验的共同设计思路是：分离出可能是遗传物质的DNA(或RNA和蛋白质)，分别直接地、独立地观察它们在遗传中的作用。5 一切生物的遗传物质是核酸，即DNA或RNA。凡是细胞生物 ，遗传物质一

2、定是DNA；病毒的遗传物质是DNA或RNA。6没有任何实验能证明“DNA是主要的遗传物质”。 考试内容必考加试核酸是遗传物质的证据(1)噬菌体侵染细菌的实验(2)肺炎双球菌转化实验(3)烟草花叶病毒的感染和重建实验bb abb a噬菌体侵染细菌的实验1实验方法同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。2实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构：(2)噬菌体的生活方式：活细胞寄生。3实验过程(1)标记噬菌体：(2)侵染细菌：4实验结果分析分组结果结果分析对比实验(相互对照)含32P噬菌体细菌上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内32PDNA进入了宿主细胞内含

3、35S噬菌体细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中35S蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面5结论：DNA是遗传物质。1科学家为什么把T2噬菌体作为研究DNA是遗传物质的材料？ 科学家是如何进行研究的？提示：由于T2噬菌体只由DNA和蛋白质两种化学物质组成，DNA是由C、H、O、N、P五种元素组成，而蛋白质除含有C、H、O、N，有的还含有P和S等元素。科学家采用放射性同位素标记法进行研究。2噬菌体侵染细菌的实验准备中，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？提示：因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养

4、基培养噬菌体。1T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程(1)吸附：用尾部的末端(六根尾丝)吸附在大肠杆菌表面。(2)注入：释放出溶菌酶，破坏大肠杆菌的局部细胞膜，噬菌体DNA通过尾管进入大肠杆菌，蛋白质外壳留在外面。(3)复制、合成：在噬菌体DNA的指导下，以大肠杆菌体内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以大肠杆菌体内的氨基酸为原料合成噬菌体蛋白质外壳。(4)组装：一个蛋白质外壳装入一个噬菌体DNA分子，组成一个新的噬菌体。(5)释放：大肠杆菌细胞破裂，释放出几十个至几百个子代噬菌体。2噬菌体侵染细菌实验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

5、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噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内结论DNA是真正的遗传物

6、质特别提醒 (1)用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的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，也会使上清液放射性含量升高。(2)用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：可能由于搅拌不充分，有少量含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，使沉淀物中出现少量的放射性。肺炎双球菌的转化实验 1 肺炎双球菌的特点 项目特点类型菌落特征荚膜毒性S型光滑有有R型粗糙无无2活体细菌转化实验过程及结果分析结论a.R型活菌小鼠

7、活结果说明R型菌无毒性已加热杀死的S型菌体内含有“转化因子”，促使R型菌转化为S型菌(主要通过d组证实)b.S型活菌小鼠死结果说明S型菌有毒性c.加热杀死的S型菌小鼠活结果说明加热杀死的S型菌已失活d.R型活菌加热杀死的S型菌小鼠死 S型活菌小鼠死亡，证明有R型无毒菌已转化为S型有毒菌，说明S型菌内含有使R型菌转化为S型菌的物质3离体细菌转化实验过程及结果分析S型菌的DNA使R型菌发生转化S型菌的其他物质不能使R型菌发生转化“加DNA水解酶”的实验从反面证明确实是DNA能使R型菌发生转化；从而进一步证明DNA是遗传物质结论S型菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质1肺炎双球菌活体

8、转化实验能否证明DNA是遗传物质？为什么？提示：不能。活体转化实验没有将细菌中的各种组成成分分开，因此，该实验只能证明S型细菌体内含有“转化因子”，不能证明“转化因子”是哪种物质，更不能证明DNA是遗传物质。2请分析肺炎双球菌活体转化实验和离体转化实验的关系。提示：肺炎双球菌的转化实验包括活体转化实验和离体转化实验，其中活体转化实验只证明了S型细菌体内肯定含有某种“转化因子”，但“转化因子”是哪种物质并没有证明。而离体转化的实验则证明了“转化因子”是S型细菌体内的DNA，而不是蛋白质等其他物质。1肺炎双球菌活体转化实验与离体转化实验的比较项目活体转化实验离体转化实验区别培养细菌用小鼠(体内)用

9、培养基(体外)实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌体内各成分相互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，蛋白质、多糖等不能实验结论S型细菌体内肯定有某种“转化因子”DNA是S型细菌的遗传物质，蛋白质、多糖等不是遗传物质联系所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌；活体转化实验是基础，仅说明加热杀死的S型细菌体内有某种“转化因子”，而离体转化实验则进一步证明“转化因子”就是DNA；两实验都遵循对照原则、单一变量原则 特别提醒肺炎双球菌转化的实质和影响因素(1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但DNA只是暂时性的变性失活，

10、DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)S型细菌的DNA进入R型细菌内的原因：活菌的细胞膜具有一定通透性，不会使DNA离开细胞，而死菌的细胞膜、细胞壁已被破坏，DNA也已变成片段。因此S型细菌的DNA片段可进入R型细菌。(3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、菌体的状态等因素影响。2肺炎双球菌离体转化和噬菌体侵染细菌实验的比较项 目肺炎双球菌离体转化实验噬菌体侵染细菌实验不同点DNA与蛋白质分开的方式采用直接分离法，即真正将S型细菌的DNA与其他成分分离，然

11、后用每种单一成分与R型细菌混合培养，做体外转化实验采用放射性同位素标记法分别标记DNA和蛋白质进行实验，以便单独观察它们各自的作用对照原则相互对照自身对照实验结论证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质(因蛋白质没有进入细菌体内)相同点实验设计思路相同：均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用都遵循对照原则都能证明DNA是遗传物质特别提醒(1)肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质、多糖等不是遗传物质。(2)噬菌体侵染细菌实验的结论：证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。(3

12、)两实验都不能证明DNA是主要的遗传物质。烟草花叶病毒的感染和重建实验1烟草花叶病毒的感染和重建实验(1) 烟草花叶病毒的组成：(2)病毒对烟草叶细胞的感染实验过程、现象和结论：结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。(3)病毒重建及其对烟草叶细胞的感染实验过程、现象和结论：结论： 重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的病毒。2DNA是主要的遗传物质(连线)1科学家为何要将烟草花叶病毒的RNA与蛋白质分别去感染烟草？提示：该实验的设计思路使可能是遗传物质的RNA和蛋白质分开，单独处理，直接地观察它们各自的作用。2病毒的遗传物质是否都是RNA?提示：不一定，如噬菌体的遗传物

13、质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。1不同生物体的遗传物质生物类型细胞生物非细胞生物真核生物原核生物多数病毒少数病毒实例真菌、原生生物、所有动植物噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒，烟草花叶病毒等核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA遗传物质DNADNADNARNA结果：所有细胞生物的遗传物质都是DNA。绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA结论：DNA是主要的遗传物质2对DNA是主要的遗传物质的理解就整个生物界而言，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。就某种生物而言，其遗传物质是DNA或RNA。特别提醒(1)

14、病毒只有一种核酸DNA(或RNA)，其遗传物质就是该种核酸(DNA或RNA)。(2)就某种生物而言，其遗传物质只有一种，即DNA或RNA。虽然细胞生物的细胞内既有DNA又有RNA，但DNA是遗传物质而RNA不是。 以图示为依托，考查肺炎双球菌转化实验例1(2016浙江10月选考)用R型和S型肺炎双球菌进行实验，其过程和结果如图所示。据图分析可知()ARNA是转化因子B荚膜多糖具有生物活性CDNA是转化因子DDNA是主要的遗传物质思路点拨精讲精析从图示实验过程看出，只有加入了DNA才出现S型菌落，所以DNA是转化因子。答案C1在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型菌的1、2、3、4四个试管中，依

15、次分别加入从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型菌的是()A3和4 B1、3和4 C2、3和4 D.1、2、3和4解析：选D2、3、4三个试管内的R型菌因为没有S型菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型菌的DNA，所以会使R型菌发生转化，但是发生转化的R型菌只是一部分，故试管内仍然有R型菌的存在。噬菌体侵染细菌实验例2关于“噬菌体侵染细菌的实验”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

16、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D32P 、 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思路点拨精讲精析噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养；保温时间不能过长，若保温时间太长则可能有含32P子代的噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中也能检测到放射性。用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而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，离心后存在于沉淀物中，使沉淀物中存在少量放射性；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。答案C解答此类问题的方法 (2)确定标记

17、元素：2.右图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌实验”，侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA和蛋白质中含有的标记元素应是()A31P、32P和35S B31P、32P和32SC31P、32P和32S、35S D32P和32S、35S解析： 选A在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。并且S仅存在于蛋白质中，99%的P都存在于DNA中。当T2噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌细胞内，而其蛋白质外壳则留在细胞外面。T2噬菌体的DNA进入细菌

18、体内后，利用细菌的组成成分，来合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，因此子代噬菌体的DNA都含 31P、少数DNA含32P，所有子代噬菌体的蛋白质都含35S。RNA是遗传物质的证据例3如下图所示，甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重组形成杂种病毒丙，丙侵染植物细胞后，在植物细胞内增殖产生的新一代病毒是()思路点拨精讲精析RNA病毒由RNA(单链)和蛋白质外壳组成，遗传物质为RNA。图中甲病毒的蛋白质外壳与乙病毒的RNA重新组装为丙病毒，则丙病毒的遗传物质是乙病毒的RNA，用此重组病毒去侵染植物，在宿主植物细胞内是乙病毒的RNA发挥遗传作用，分别复制出乙病毒的RNA和翻译出乙病毒的蛋白质外壳，最后组装为

19、子代乙病毒。 答案DRNA病毒的遗传物质是其内部的单链RNA，病毒在宿主细胞内繁殖时是以RNA为模板，一方面通过复制合成子代病毒的RNA，另一方面合成与亲代相同的蛋白质外壳。3烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)均为能感染烟叶使之出现感染斑的RNA病毒，都可因苯酚的处理而发生RNA与蛋白质的分离。由于亲缘关系很近，两者能重新组合。分别用它们的RNA和蛋白质形成杂种“病毒”去感染烟叶(图中与)。烟叶被不同病毒成分感染图解：请依图回答下列问题：(1)与，与的结果不同，说明：_。(2)与的结果不同，说明：_。(3)图中被感染后，在繁殖子代病毒过程中合成蛋白质的模板来自_，合成蛋白质的原料氨基

20、酸来自_。(4)图中被感染后，繁殖出的子代病毒将具有来自_的RNA和由_控制合成的蛋白质。(5)病毒是用以证明核酸是遗传物质而蛋白质不是遗传物质的最合适生物，原因是()A病毒只含核酸和蛋白质B病毒能够侵染细菌C病毒只含DNA和RNAD病毒是最低等的生物解析：由于HRV及TMV等病毒仅由蛋白质和核酸两种物质构成，只要将两种成分分开，单独地观察其作用即可证明其遗传物质是蛋白质还是RNA。实验中设置了对照，增强了结果与结论的可靠性和可信度。答案：(1)RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质(2)不同的RNA控制不同的性状(3)TMV的RNA烟叶细胞(4)HRVHRV的RNA(5)A课堂回扣练习1下列

21、有关人类对遗传物质探索历程的叙述正确的是()A肺炎双球菌活体转化实验证明了DNA是遗传物质B肺炎双球菌离体转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术C噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质D烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质解析：选B肺炎双球菌活体转化实验只证明了加热杀死的S型细菌体内存在某种“转化因子”； 肺炎双球菌离体转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术，证明了DNA是遗传物质；噬菌体侵染细菌实验只证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒侵染烟草的实验只证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。2在肺炎双球菌的转化实验中，将R型活细菌与加热杀

22、死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡。则此过程中小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况最可能是下列哪个图像()解析：选B在死亡的小鼠体内同时存在着S型和R型两种细菌。R型细菌的含量应先减后增，这与小鼠的免疫力有关，刚开始小鼠免疫力较强，注入的R型细菌大量被杀死；随后一些R型细菌转化成S型细菌，S型细菌有多糖类荚膜的保护，能在小鼠体内增殖，使小鼠免疫力降低，对R型细菌、S型细菌的杀伤力减弱，导致R型细菌、S型细菌增殖加快、含量增加。3某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的噬

23、菌体侵染3H标记的细菌；用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性出现的主要位置依次是()A沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液B沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液C上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液D沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液解析：选D在该实验中沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中；用15N可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳

24、不会进入细菌体内，而DNA可以进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。4科学家从烟草花叶病毒(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(见下表)中，不可能出现的结果是()实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出的病毒类型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TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(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实验解析：选C烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，因此在中，组合病毒的遗传物质是b型的RNA，因此病斑类型是b型，

25、病斑中分离出的病毒类型也应是b型的。课时跟踪检测一、选择题1在真核细胞中，遗传物质DNA的主要载体是()A核糖体 B.叶绿体C染色体 D.线粒体解析：选CDNA的载体除了染色体外，还有线粒体和叶绿体，但在线粒体和叶绿体上含量很少，因此，DNA的主要载体应是染色体。2科学家通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，而非蛋白质，其实验步骤的先后顺序为()用分别含有35S和32P的培养基培养细菌利用培养基培养噬菌体 用噬菌体分别与含有35S和32P的细菌混合培养放射性检测 离心分离分别用32P、35S标记的噬菌体与未标记的细菌混合培养A BC D解析：选A该实验先标记细菌，再用正常的

26、噬菌体去侵染被标记的细菌，然后用被标记的噬菌体去侵染正常的细菌，离心处理，检测放射性。3噬菌体侵染细菌的实验，能证明的结论是()ADNA是主要的遗传物质 BDNA能产生可遗传的变异CDNA是噬菌体的遗传物质 D蛋白质不是遗传物质解析：选C噬菌体由DNA和蛋白质组成。通过同位素标记证明，在整个噬菌体侵染细菌的过程中，蛋白质外壳没有进入到细菌内，只有DNA进入细菌体内起作用，说明噬菌体的遗传物质是DNA。这只是对一种生物的实验结果，不能证明其他生物的遗传物质是否也是DNA。4为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为()A用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌B用18O或32P培养

27、噬菌体，再去侵染细菌C将一组噬菌体用32P和35S标记D一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳解析：选D用32P和35S分别标记DNA和蛋白质外壳，35S 仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在于噬菌体的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白质和DNA中都存在，无法区别是哪一种成分发挥作用。如果同时用32P、35S标记蛋白质和DNA，会导致沉淀物和上清液中都有放射性，无法判断是哪一种成分发挥作用。5科学家用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验的结果()A证明了DNA是遗传物质 B证明了RNA是遗传物质C证明了蛋白质是遗传物质 D没有具体证明哪一种物质是遗传物质解析

28、：选D体内的转化实验，通过四组实验，只能说明加热杀死的S型菌里可能有某种“转化因子”，使R型菌转化为S型菌。没有证明转化因子究竟是什么物质。6在证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌实验中，科学家用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DNAB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”的实验形成对照解析：选D用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养的目的是与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照。7某同学模拟科学家做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是()A35S标记的是噬菌体的DNAB沉淀物b中含放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关C