2020新教材高中生物第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质课件 人教版必修第二册 35页

第 1 节　 DNA 是主要的遗传物质 一、对遗传物质的早期推测 1 . 20 世纪 20 年代 蛋白质 是生物 体的遗传物质 2 . 20 世纪 30 年代 意识到 DNA 的重要 性 , 但蛋白质是遗传 物质的观点仍占主 导地位 → → 二、肺炎链球菌的转化实验 ( 一 ) 格里菲思的体内转化实验 1 . 肺炎链球菌类型 2 . 实验过程与结果分析 3 . 实验结论 : 已经加热杀死的 S 型细菌 , 含有某种促使 R 型活细菌转化为 S 型活细菌的活性物质 —— 转化因子 。 ( 二 ) 艾弗里的体外转化实验 1 . 实验过程 2 . 实验结论 : DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 预习反馈 1 . 判断正误。 (1) 肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。 ( × ) (2) 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了 DNA 是 “ 转化因子 ” 。 ( × ) (3) 在艾弗里的实验中 ,DNA 酶将 S 型细菌的 DNA 分解为脱氧核苷酸 , 因此不能使 R 型细菌发生转化。 ( √ ) (4) 肺炎链球菌转化成功的关键是 R 型活细菌 +S 型细菌的 DNA 。 ( √ ) 2 . 肺炎链球菌的转化实验中 , 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 S 型细菌 D.S 型细菌和 R 型细菌 解析 : 肺炎链球菌转化实验证明灭活的 S 型细菌含有某种转化因子 , 它能使 R 型活细菌转化为 S 型细菌。 答案 : A 三、噬菌体侵染细菌的实验 1 . 实验方法 同位素标记 法 , 用 35 S 、 32 P 分别标记 噬菌体的蛋白质和 DNA 。 2. 实验材料 : T 2 噬菌体和大肠杆菌 (1)T2 噬菌体的结构 (2)T2 噬菌体的生活方式 : 寄生在大肠杆菌 体内 , 在自身 遗传物质 的作用下 , 利用 大肠杆菌 体内的物质合成自身的组成成分。 3 . 实验过程 标记噬菌体 → 侵染细菌 → 分析结果 → 得出结论 四、 DNA 是主要的遗传物质 1 . 烟草花叶病毒实验 2 . 不同生物的遗传物质 预习反馈 1 . 连线。 2 . 判断正误。 (1) 赫尔希和蔡斯用 35 S 和 32 P 分别标记 T2 噬菌体的蛋白质和 DNA, 证明了 DNA 是遗传物质。 ( √ ) (2) 噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统。 ( √ ) (3) 噬菌体能利用宿主菌 DNA 为模板合成子代噬菌体的核酸。 ( × ) (4) 噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将 DNA 注入大肠杆菌细胞中。 ( √ ) (5) 噬菌体侵染细菌的实验证明了 DNA 是细菌的遗传物质。 ( × ) 3 . 赫尔希和蔡斯分别用 35 S 和 32 P 标记 T2 噬菌体的蛋白质和 DNA, 下列被标记的部分组合是 ( 　　 ) A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ③④ 解析 : 组成噬菌体蛋白质的基本单位是氨基酸 , 而 P 是噬菌体 DNA 组成成分之一 —— 磷酸的构成元素 , 对照图解标号被标记的部分应分别选择 ①② 。 答案 : A 探究点一 探究点二 肺炎链球菌的转化实验 问题情景 结合教材 “ 肺炎链球菌的转化实验 ”, 完成下表并回答问题。 探究点一 探究点二 探究点一 探究点二 1 . 格里菲思的肺炎链球菌转化实验中 ,R 型活细菌与加热杀死的 S 型细菌混合注射到小鼠体内后 , 从死亡小鼠中是否只分离出 S 型活细菌 ? 提示 : 不是 , 分离出 S 型活细菌和 R 型活细菌 , 且 R 型活细菌数量多。 2 . 如果把 S 型细菌的 DNA 提取出来后 , 直接注射到小鼠体内 , 能否从小鼠体内分离得到 S 型细菌 ? 提示 : 不能 , 因为 S 型细菌的 DNA 能使 R 型细菌转化为 S 型细菌的前提 , 是 S 型细菌的 DNA 能与 R 型细菌的 DNA 发生重组 , 直接将 S 型细菌的 DNA 注入小鼠体内 ,DNA 分子会被小鼠体内的 DNA 酶分解而失去作用 , 如果小鼠体内没有 R 型细菌 , 也无法转化为 S 型细菌。 3 . 请分析艾弗里的实验设计思路。 提示 : 利用酶的专一性特点 , 特异性地去除其中的蛋白质、 RNA 、酯类和 DNA, 然后分别与 R 型活细菌混合培养 , 观察它们的作用。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 对 “ 转化 ” 的理解 (1) 肺炎链球菌转化实验中 ,S 型细菌的 DNA 片段整合到 R 型细菌的 DNA 中 , 使 R 型细菌细胞获得了新的遗传信息。 (2) 发生转化的只是少部分 R 型细菌。由于受到 DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系、 R 型细菌的状态等因素的影响 , 并不是所有的 R 型细菌都转化成 S 型细菌 , 只是少部分 R 型细菌转化成 S 型细菌。 2 . 肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验中的对照设计 (1) 在格里菲思的体内转化实验中 , 用 S 型活细菌注射小鼠与用 R 型活细菌注射小鼠形成对照 ; 加热杀死的 S 型细菌单独注射小鼠与加热杀死的 S 型细菌和 R 型活细菌混合后注射小鼠形成对照。 (2) 艾弗里利用酶的专一性特点 , 利用蛋白酶、 RNA 酶、酯酶、 DNA 酶分别处理 S 型细菌的细胞提取物 , 特异性地去除其中的蛋白质、 RNA 、酯类和 DNA , 然后分别与 R 型活菌混合培养 , 形成对照。 探究点一 探究点二 3 . 格里菲思的体内转化实验 ( 实验一 ) 与艾弗里的体外转化实验 ( 实验二 ) 的三个 “ 不同 ” 探究点一 探究点二 典例剖析 某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验 , 进行了以下 4 个实验 : ① S 型细菌的 DNA+DNA 酶 → 加入 R 型细菌 → 注射到小鼠体内 ② R 型细菌的 DNA+DNA 酶 → 加入 S 型细菌 → 注射到小鼠体内 ③ R 型细菌 +DNA 酶 → 高温加热后冷却 → 加入 S 型细菌的 DNA→ 注射到小鼠体内 ④ S 型细菌 +DNA 酶 → 高温加热后冷却 → 加入 R 型细菌的 DNA→ 注射到小鼠体内 以上 4 个实验中小鼠存活的情况依次是 ( 　　 ) A. 存活 , 存活 , 存活 , 死亡 B. 存活 , 死亡 , 存活 , 死亡 C. 死亡 , 死亡 , 存活 , 存活 D. 存活 , 死亡 , 存活 , 存活 探究点一 探究点二 解析 : 对 4 个实验的分析如下 : ① 中 DNA 酶能将 S 型细菌的 DNA 水解为脱氧核苷酸 , 脱氧核苷酸不能引起 R 型细菌的转化 , 无 S 型细菌的形成 , 小鼠存活 ; ② 中 DNA 酶能水解 R 型细菌的 DNA, 但小鼠体内注入了有致病性的 S 型细菌 , 小鼠死亡 ; ③ 中高温处理之后 ,R 型细菌已经死亡 , 且 DNA 酶已经失活 , 注入小鼠体内的 S 型细菌的 DNA 不能引起转化 , 小鼠体内没有活的 S 型细菌 , 小鼠存活 ; ④ 中最终注入小鼠体内的是死亡的 S 型细菌和 R 型细菌的 DNA, 小鼠存活。 答案 : D 探究点一 探究点二 活学活练 1 . 艾弗里及其同事用 R 型和 S 型肺炎链球菌进行实验 , 如下表所示。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. ① ~ ④ 均会出现 S 型活细菌 B. ②③④⑤ 利用了酶的专一性 C. 实验设计严格遵循了单一变量原则 D. 通过本实验说明 DNA 是主要的遗传物质 探究点一 探究点二 解析 : ① ~ ④ 的 S 型细菌的细胞提取物中均含有 DNA, 与 R 型活细菌混合培养后会出现 S 型活细菌 ,A 项正确 ; 本实验设计采用了自变量控制中的 “ 减法原理 ”, 利用了酶的专一性 , 特异性地去除了 S 型细菌的细胞提取物中的蛋白质、 RNA 、酯类、 DNA 等成分 , 严格遵循了单一变量原则 ,B 、 C 两项正确 ; 本实验只能说明 DNA 是遗传物质 , 而不能说明 DNA 是主要的遗传物质 ,D 项错误。 答案 : D 探究点一 探究点二 2 . 下图为科研工作者所做的 “ 肺炎链球菌转化实验 ” 的步骤 , 分析有关描述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 该实验证明起转化作用的物质是 DNA B.1 、 2 、 3 组为该实验的对照组 C. 第 4 组中加热杀死的 S 型细菌转化成了 R 型细菌 D. 该实验证明灭活的 S 型细菌可以复活 探究点一 探究点二 解析 : 加热杀死的 S 型细菌的各种成分都存在 , 故不能确定是哪种成分或结构使 R 型细菌发生转化 ,A 项错误 ; 该实验中 ,4 组为实验组 ,1 、 2 、 3 组为对照组 ,B 项正确 ; 加热杀死的 S 型细菌能将 R 型细菌转化为 S 型细菌 ,C 项错误 ; 比较 3 、 4 两组 , 可看出 S 型细菌并非复活 , 而是 S 型细菌中存在某种转化因子 , 能将 R 型细菌转化为 S 型细菌 ,D 项错误。 答案 : B 探究点一 探究点二 噬菌体侵染细菌的实验 问题情景 结合教材 “ 噬菌体侵染细菌实验 ” 完成填空 , 并回答相关问题。 探究点一 探究点二 1 . 32 P 和 35 S 分别标记噬菌体的什么物质 ? 用 14 C 是否可行 ? 提示 : 　 32 P 和 35 S 分别标记噬菌体的 DNA 和蛋白质。用 14 C 不可行。由于 C 元素是 DNA 和蛋白质的共有元素 , 无法将 DNA 和蛋白质区分开。 2 . 能否利用含 32 P 和 35 S 的普通培养基来培养 T2 噬菌体 ? 提示 : 噬菌体营寄生生活 , 无法利用普通培养基中的营养物质。故应先培养大肠杆菌使大肠杆菌被标记 , 然后再利用被标记的大肠杆菌培养噬菌体。 3 . 实验过程中搅拌、离心的目的是什么 ? 上清液和沉淀物中分别含有什么成分 ? 提示 : 搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌表面上的噬菌体与细菌分离 ; 离心的目的是使被感染的大肠杆菌与大肠杆菌外的噬菌体颗粒分开。由于噬菌体颗粒较轻 , 离心后进入上清液 , 被感染的大肠杆菌进入沉淀物。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 噬菌体侵染细菌的实验结果中放射性物质的分析 (1) 用 32 P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌时 , 理论上讲 , 32 P 标记的 DNA 全部存在于沉淀物中 , 上清液的放射性为 0; 实际上 , 上清液中有少量放射性 , 原因有以下两种。 探究点一 探究点二 (2) 用 35 S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌时 , 沉淀物中也有少量放射性的原因 : 搅拌不充分 , 有少量 35 S 标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面 , 随大肠杆菌离心到沉淀物中 , 使沉淀物中出现少量的放射性。 探究点一 探究点二 2 . 肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 (1) 设计思路 探究点一 探究点二 (2) 对照实验 ① 肺炎链球菌转化实验中的相互对照 S 型细菌 细胞提 取物 探究点一 探究点二 ② 噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 (3) 实验结论 ① 肺炎链球菌体外转化实验的结论 : 证明 DNA 是遗传物质 , 蛋白质不是遗传物质。 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。 探究点一 探究点二 典例剖析 用 32 P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌 , 经培养、搅拌、离心、检测 , 上清液的放射性占 10%, 沉淀物的放射性占 90% 。上清液带有放射性的原因可能是 ( 　　 ) A. 离心时间过长 , 上清液中析出较重的大肠杆菌 B. 搅拌不充分 , 吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离 C. 噬菌体侵染大肠杆菌后 , 大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 D. 32 P 标记了噬菌体蛋白质外壳 , 离心后存在于上清液中 探究点一 探究点二 解析 : 噬菌体侵染大肠杆菌时 , 经过搅拌、离心 , 上清液含较轻的噬菌体 , 沉淀物含被侵染的大肠杆菌 ,A 项错误 ; 搅拌不充分 , 噬菌体与细菌未分离 , 放射性应出现在沉淀物中 ,B 项错误 ; 32 P 标记的是噬菌体的 DNA, 噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的 DNA, 子代噬菌体的 DNA 带有放射性 , 上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大肠杆菌后 , 大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 ,C 项正确、 D 项错误。 答案 : C 探究点一 探究点二 活学活练 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 14 C 或 3 H 培养噬菌体 , 再去侵染细菌 B. 用 18 O 或 32 P 培养噬菌体 , 再去侵染细菌 C. 将一组噬菌体用 32 P 和 35 S 标记 D. 一组用 32 P 标记 DNA, 另一组用 35 S 标记蛋白质外壳 解析 : 用 32 P 和 35 S 分别标记噬菌体的 DNA 和蛋白质外壳 , 35 S 仅存于噬菌体的蛋白质外壳中 , 32 P 仅存在于噬菌体的 DNA 中 , 而 14 C 、 18 O 和 3 H 在蛋白质和 DNA 中都含有 , 无法区别是哪一种成分发挥作用 , 同时用 32 P 、 35 S 标记噬菌体 ,DNA 和蛋白质都有放射性 , 也无法判断是哪一种成分发挥作用。 答案 : D