2018版高中生物 第三章 基因的本質(zhì) 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)學(xué)案 新人教版必修2

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1、 第1節(jié)　DNA是主要的遺傳物質(zhì) 1．掌握肺炎雙球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)論。(重、難點(diǎn)) 2．掌握噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的方法、過(guò)程及結(jié)論。(重、難點(diǎn)) 3．理解DNA是主要遺傳物質(zhì)的結(jié)論。 肺 炎 雙 球 菌 的 轉(zhuǎn) 化 實(shí) 驗(yàn) 1．對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè) 2．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) (1)肺炎雙球菌的兩種類(lèi)型 名稱(chēng) 有無(wú)莢膜 菌落特點(diǎn) 有無(wú)毒性 S型細(xì)菌 有 光滑 有 R型細(xì)菌 無(wú) 粗糙 無(wú) (2)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——格里菲思的實(shí)驗(yàn)： ①實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象： ②結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種轉(zhuǎn)化因子，將R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型

2、活細(xì)菌。 (3)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)： ①實(shí)驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)象： ②結(jié)論：DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。 探討：某研究人員模擬肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)： ①S型細(xì)菌的DNA＋DNA酶→加入R型細(xì)菌→注射入小鼠 ②R型細(xì)菌的DNA＋DNA酶→加入S型細(xì)菌→注射入小鼠 ③R型細(xì)菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型細(xì)菌的DNA→注射入小鼠 ④S型細(xì)菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型細(xì)菌的DNA→注射入小鼠 以上四組實(shí)驗(yàn)小鼠的存活情況分別是怎樣的？ 提示：①存活，②死亡，③存活，④存活。 探討：在艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，最后用S型菌

3、的DNA和DNA酶混合作用后，再和R型菌混合培養(yǎng)，該實(shí)驗(yàn)的目的是什么？ 提示：從反面證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)，也證實(shí)了DNA的分解產(chǎn)物不是遺傳物質(zhì)。 　肺炎雙球菌體內(nèi)與體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較 項(xiàng)目 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)者 格里菲思 艾弗里及其同事 細(xì)菌培養(yǎng) 在小鼠體內(nèi) 體外培養(yǎng)基 實(shí)驗(yàn)原則 R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性對(duì)照 S型細(xì)菌各成分的作用對(duì)照 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子” S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì) 巧妙構(gòu)思 用加熱殺死的S型細(xì)菌注射

4、到小鼠體內(nèi)作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明確實(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)化 將物質(zhì)提純分離后，直接地、單獨(dú)地觀(guān)察某種物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中所起的作用 聯(lián)系 ①所用材料相同；②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的延伸；③兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則 1．已知有莢膜的肺炎雙球菌可引起動(dòng)物致死性肺炎，無(wú)莢膜的肺炎雙球菌對(duì)動(dòng)物無(wú)害。請(qǐng)根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)回答：從有莢膜的肺炎雙球菌中提取了DNA、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)，分別加入培養(yǎng)無(wú)莢膜細(xì)菌的培養(yǎng)基中，并將培養(yǎng)液注射到小鼠體內(nèi)，其結(jié)果不正確的是(　　) 【解析】　從有莢膜的肺炎雙球菌體內(nèi)提取的物質(zhì)中，只有DNA才能使無(wú)莢膜的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為有莢膜的肺炎雙球

5、菌，使小鼠致死。A、B、C都正確。D中有DNA，但用DNA酶處理DNA分子，就會(huì)使DNA分子水解，不會(huì)使無(wú)莢膜的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為有莢膜的肺炎雙球菌，小鼠應(yīng)正常。 【答案】　D 2．下列關(guān)于肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．需對(duì)S型細(xì)菌中的物質(zhì)進(jìn)行分離、提純和鑒定 B．R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌后，其性狀是可以遺傳的 C．S型細(xì)菌的DNA使部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 D．該實(shí)驗(yàn)的思路是將DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)觀(guān)察DNA的作用 【解析】　肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是將DNA、蛋白質(zhì)及多糖等物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)觀(guān)察它們的作用。 【答案】　D 　噬 菌 體 侵 染

6、 細(xì) 菌 的 實(shí) 驗(yàn) 1．T2噬菌體的結(jié)構(gòu)與代謝 (1)結(jié)構(gòu)： (2)代謝與增殖[判斷] ①T2噬菌體只寄生在大腸桿菌體內(nèi)。(√) ②在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)合成自身的成分。(√) ③當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。 (√) 2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程 3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論 親代噬菌體 寄主細(xì)胞內(nèi) 子代噬菌體 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 32P標(biāo)記DNA － － DNA是遺傳物質(zhì) 35S標(biāo)記蛋白質(zhì) － － 探討：為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)T2噬菌體？ 提示：因?yàn)槭删w營(yíng)寄生生活，只有在細(xì)

7、菌體內(nèi)才能進(jìn)行增殖，故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體，而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。 探討：能否用14C和18O標(biāo)記噬菌體？能否用32P和35S 同時(shí)標(biāo)記噬菌體？ 提示：不能，因?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)都含C和O。不能用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體。 探討：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，沉淀物中含有的物質(zhì)主要是什么？ 提示：被侵染的大腸桿菌。 1．上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析 (1)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中有少量放射性的原因 ①保溫時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒(méi)有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性。 ②保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖

8、后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液，也會(huì)使上清液出現(xiàn)放射性。 (2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中也有少量放射性的原因 由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在大腸桿菌表面，隨大腸桿菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。 2．同位素標(biāo)記法在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用分析 (1)用哪種標(biāo)記元素。若用32P和35S，則分別標(biāo)記了DNA和蛋白質(zhì)，若用C、H、O等，則同時(shí)標(biāo)記了DNA和蛋白質(zhì)。 (2)注意標(biāo)記對(duì)象是噬菌體還是細(xì)菌，標(biāo)記對(duì)象不同對(duì)應(yīng)結(jié)果不同，具體見(jiàn)下表： DNA 蛋白質(zhì) DNA和蛋白質(zhì) 噬菌體 32P 35S 14C、3H、1

9、8O、15N 細(xì)菌 31P 32S 12C、2H、16O、14N 子代噬 菌體 32P(少數(shù))、 31P(全部) 32S C、H、O、N的兩 種同位素都有 1．某研究人員模擬赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： ①用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌； ②用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的大腸桿菌； ③用3H標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌。 一段時(shí)間后進(jìn)行離心，檢測(cè)到放射性存在的主要部位依次是(　　) A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液 B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 C．沉淀物、上清液、沉淀物 D．上清液、上清液、沉淀

10、物和上清液 【解析】?、?2P標(biāo)記的是噬菌體的DNA，用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌時(shí)，只有DNA進(jìn)入大腸桿菌，并隨著大腸桿菌離心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物；②用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的大腸桿菌時(shí)，噬菌體的DNA和大腸桿菌均離心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物；③3H標(biāo)記的是噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼，蛋白質(zhì)外殼離心到上清液中，而噬菌體的DNA和大腸桿菌離心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物和上清液。 【答案】　B 2．科學(xué)家用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用該大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，待大腸桿菌解體后，15N(　　)

11、 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10090080】 A．不出現(xiàn)在T2噬菌體中 B．僅出現(xiàn)在T2噬菌體的DNA中 C．出現(xiàn)在T2噬菌體的外殼和DNA中 D．僅出現(xiàn)在T2噬菌體的外殼中 【解析】　DNA和蛋白質(zhì)中都含有N元素。噬菌體侵染被15N標(biāo)記的大腸桿菌，合成自身DNA和蛋白質(zhì)的原料都來(lái)源于大腸桿菌，因此子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)都含有15N。 【答案】　C 　DNA 是 主 要 的 遺 傳 物 質(zhì) 1．RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù) (1)煙草花葉病毒的組成： (2)侵染實(shí)驗(yàn)： (3)結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 2．DNA是主要的遺傳物質(zhì)[判

12、斷] (1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)可證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。(×) (2)DNA是主要遺傳物質(zhì)的原因是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。 (√) (3)生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。 (√) 探討：病毒的遺傳物質(zhì)是否都是RNA? 提示：不一定，如噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。 探討：細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)是DNA，那么細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA? 提示：細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是DNA。 1． 不同生物的遺傳物質(zhì) 生物 類(lèi)型 細(xì)胞生物 非細(xì)胞生物 真核生物 原核生物 多數(shù)病毒 少數(shù)病毒 實(shí)例 真菌、原生生物、所有動(dòng)植物 細(xì)

13、菌、藍(lán)藻、放線(xiàn)菌等 噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等 HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒等 核酸種類(lèi) DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA 遺傳物質(zhì) DNA DNA DNA RNA 結(jié)果：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA 結(jié)論：DNA是主要的遺傳物質(zhì) 2.生物的遺傳物質(zhì)總結(jié)： (1)生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，即生物的遺傳物質(zhì)是核酸。 (2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遺傳物質(zhì)是DNA。 (3)只含RNA的病毒中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。 (4)由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說(shuō)D

14、NA是主要的遺傳物質(zhì)。 1．科學(xué)家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個(gè)不同品系，它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)下表)中，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是(　　) 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 病斑 類(lèi)型 病斑中分離出的病毒類(lèi)型 A a型TMV→感染植物 a型 a型 B b型TMV→感染植物 b型 b型 C 組合病毒(a型TMV的蛋白質(zhì)＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 D 組合病毒(b型TMV的蛋白質(zhì)＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 【解析】　煙草花葉病毒是RNA病毒，遺傳特性是由RNA決定的，實(shí)驗(yàn)C組合病

15、毒的遺傳物質(zhì)是b型TMV的RNA，所以分離出的病毒類(lèi)型應(yīng)該是b型。 【答案】　C 2．下列有關(guān)遺傳物質(zhì)的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．正常情況下，同一生物的不同組織，DNA結(jié)構(gòu)一定相同，數(shù)量也一定相同 B．正常情況下，同一生物的不同組織，DNA結(jié)構(gòu)一定相同，數(shù)量可能不同 C．細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA D．任何生物個(gè)體的遺傳物質(zhì)都只有一種 【解析】　由于生物的不同組織分化程度不同，高度分化的組織不分裂，DNA含量穩(wěn)定，分化程度較低的組織由于細(xì)胞不斷分裂，其DNA含量(或數(shù)量)經(jīng)常發(fā)生變化，故選項(xiàng)A錯(cuò)、選項(xiàng)B正確；有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物既含DNA，也含RNA，但只有DNA是遺傳物質(zhì)，選項(xiàng)C

16、正確；無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒，只含一種核酸，含哪種核酸，哪種核酸就是遺傳物質(zhì)，選項(xiàng)D正確。 【答案】　A 1．肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，發(fā)生轉(zhuǎn)化的細(xì)菌和含轉(zhuǎn)化因子的細(xì)菌分別是(　　) A．R型細(xì)菌和S型細(xì)菌 B．R型細(xì)菌和R型細(xì)菌 C．S型細(xì)菌和S型細(xì)菌 D．S型細(xì)菌和R型細(xì)菌 【解析】　格里菲思轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了S型細(xì)菌中存在某種“轉(zhuǎn)化因子”，能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，由此判斷A項(xiàng)正確。 【答案】　A 2．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，在培養(yǎng)有R型細(xì)菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細(xì)菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質(zhì)、多糖，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)出現(xiàn)S型活

17、細(xì)菌的是(　　) A．3和4　　　　　　 B．1、3和4 C．2、3和4 D．1 【解析】　3、4兩支試管內(nèi)的R型細(xì)菌因?yàn)闆](méi)有S型細(xì)菌的DNA，所以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。2號(hào)試管雖然有DNA，但被DNA酶分解，所以也不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號(hào)試管內(nèi)有S型細(xì)菌的DNA，所以會(huì)使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型活細(xì)菌。 【答案】　D 3．在探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程中，赫爾希和蔡斯做了關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是(　　) A．此實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì) B．用含有充足有機(jī)物的完全培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體 C．用同位素32P標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)中，放射性主要分布在試管的上清液中 D．細(xì)菌裂解釋放的噬菌

18、體中，可檢測(cè)到32P標(biāo)記的DNA，但檢測(cè)不到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì) 【解析】　赫爾希和蔡斯做T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別用32P標(biāo)記DNA的T2噬菌體和用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的T2噬菌體進(jìn)行侵染實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)。 【答案】　D 4．下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是(　　) ①真核生物的遺傳物質(zhì)是DNA ②原核生物的遺傳物質(zhì)是RNA ③細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)是DNA ④細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．③④⑤ 【解析】　細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA，無(wú)論是真核生物還是原核生物；凡是

19、有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，無(wú)論是細(xì)胞核中還是細(xì)胞質(zhì)中，遺傳物質(zhì)都是DNA；流感病毒是RNA病毒，遺傳物質(zhì)是RNA。 【答案】　C 5．如圖所示，甲、乙表示兩種不同的植物病毒，經(jīng)重組形成雜種病毒丙，丙侵染植物細(xì)胞后，在植物細(xì)胞內(nèi)增殖產(chǎn)生的新一代病毒是(　　) 【解析】　雜種病毒丙是由病毒甲的蛋白質(zhì)外殼和病毒乙的核酸組裝而成的，核酸為遺傳物質(zhì)，所以子代病毒應(yīng)與病毒乙相同。 【答案】　D 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.在肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，只有S型細(xì)菌的DNA才能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，即轉(zhuǎn)化因子是DNA。 2．T2噬菌體由蛋白質(zhì)和DNA組成，S元素存在于蛋白質(zhì)中，P元素幾乎全存在于DNA中。 3．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)都證明了DNA是遺傳物質(zhì)。 4．DNA是主要遺傳物質(zhì)的原因是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。 9