2017-2018学年高中生物第章遗传信息传递的结构基础-DNA贮存遗传信息(Ⅰ)教学案.docx

第5课时DNA贮存遗传信息()目标导读1.结合教材图文，概述肺炎双球菌转化实验的过程。2.分析教材图223，理解噬菌体侵染细菌的实验过程。3.结合教材图文，了解烟草花叶病毒的重建实验，认识到RNA也是遗传物质。重难点击三组经典实验的原理及实验分析。一肺炎双球菌的转化实验为了证明DNA和蛋白质在遗传中的作用，格里菲斯和艾弗里以肺炎双球菌为实验对象，分别做了体内和体外转化实验，请分析实验过程，归纳实验结论：1肺炎双球菌的特点名称有无荚膜菌体菌落特点有无毒性S型细菌有大而光滑有R型细菌无小而粗糙无2格里菲斯的体内转化实验(1)a组实验结果说明S型细菌有(有、无)毒性；b组实验说明R型细菌无毒性；c组实验说明加热杀死的S型细菌无毒性。(2)d组实验中小鼠死亡，从死亡的小鼠体内分离出了S型细菌，它是怎样产生的？答案S型细菌中的某种物质把R型活细菌转化为了S型活细菌。(3)格里菲斯的推论：加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。(4)格里菲斯实验能否证明具体哪种物质是转化因子？答案格里菲斯实验表明：S型细菌含有能让R型细菌发生转化的“转化因子”，但该种转化因子是何种物质还不明确。3肺炎双球菌的体外转化实验(1)设计思路：将提纯的S型活细菌的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到含有R型细菌的培养基中，单独研究它们各自的功能。(2)实验过程及结果甲、乙、丁三组实验对照说明：DNA是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。丙组实验的目的是什么？答案证实DNA的分解产物不是转化因子，从反面证实了DNA是遗传物质。小贴士现代研究表明，转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因的重新组合，使R型细菌表达出荚膜的性状，变成了S型细菌。归纳提炼比较格里菲斯和艾弗里的实验项目体内转化实验体外转化实验实验者格里菲斯艾弗里及同事培养细菌用小鼠(体内)用培养基(体外)实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分作用的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使R型细菌转化为S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质两个实验的联系(1)所用材料相同，都是肺炎双球菌：R型和S型；(2)体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA；(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则；(4)转化的实质是由于S型细菌的DNA整合到了R型细菌的DNA中，实现了基因的重新组合活学活用1某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验，进行了以下4个实验：S型细菌的DNADNA酶加入R型细菌注射入小鼠R型细菌的DNADNA酶加入S型细菌注射入小鼠R型细菌DNA酶高温加热后冷却加入S型细菌的DNA注射入小鼠S型细菌DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA注射入小鼠(1)以上四个实验小鼠的存活情况依次是_、_、_、_。(2)将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下图中的哪个选项()问题导析(1)中加入了DNA酶，S型细菌的DNA被水解，加入R型活细菌后不能转化出S型活细菌，小鼠存活；中直接加入了S型活细菌，小鼠死亡；中没有(有、没有)活细菌，不会(会、不会)转化出S型活细菌；与相同，没有活细菌。(2)一开始，小鼠的免疫系统会杀死大多数的R型细菌，有一部分R型细菌转化为S型细菌，随着S型细菌的出现，小鼠的免疫系统逐渐被破坏，R型细菌、S型细菌数量都增加。答案(1)存活死亡存活存活(2)B解析将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量增加。R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着S型细菌增多，小鼠免疫系统被破坏，R型细菌数量又开始增加。二T2噬菌体侵染细菌的实验为了进一步研究生物的遗传物质，赫尔希和蔡思以T2噬菌体作为实验材料，做了利用放射性同位素标记的噬菌体侵染细菌的实验。阅读教材P21P22内容，完成下面的思考：1实验材料：T2噬菌体，如图1(1)结构：由头部和尾部组成，头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。(2)特点：一种专门寄生在细菌细胞内的病毒，在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力，只能营寄生生活。2实验原理：如图2T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代的噬菌体。3实验方法：放射性同位素标记法，用35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用32P标记另一部分噬菌体的DNA。小贴士标记元素分析,因噬菌体蛋白质含有硫元素而DNA没有此元素，所以用35S标记蛋白质；DNA含有磷元素而蛋白质没有此元素，所以用32P标记DNA；因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元素，所以此实验不能标记C、H、O、N元素。4实验过程第一步：标记细菌细菌含35S的培养基含35S的细菌；细菌含32P的培养基含32P的细菌第二步：标记噬菌体噬菌体含35S的细菌含35S的噬菌体；噬菌体含32P的细菌含32P的噬菌体第三步：噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体细菌上清液放射性高，沉淀中放射性很低；含32P的噬菌体细菌清液放射性低，沉淀中放射性很高5.实验分析(1)实验中能否直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体呢？答案不能。噬菌体是营寄生生活的，不能直接用普通培养基培养，因此必须先用含有放射性物质的培养基培养细菌，再让噬菌体去侵染细菌。(2)实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的蛋白质外壳，离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。(3)结合实验结果分析6实验结论：噬菌体的遗传物质是DNA。归纳提炼实验误差分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因保温时间过短，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，使上清液出现放射性；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，也会使上清液的放射性含量升高。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，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，使沉淀物中出现少量的放射性。活学活用21952年，赫尔希和蔡思利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验。(1)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养_的。(2)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是_。A用含35S的培养基直接培养噬菌体B用含32P的培养基直接培养噬菌体C用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体D用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体(3)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是_。问题导析(1)噬菌体寄生在大肠杆菌体内，要标记噬菌体需要首先培养作标记的大肠杆菌。(2)离心后上清液中主要含有噬菌体的蛋白质外壳，下层沉淀物中主要含有被噬菌体DNA侵染的大肠杆菌。要让放射性主要分布在图中上清液中，则需要噬菌体的蛋白质外壳被标记。(3)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，放射性主要分布在沉淀物中，但如果实验中保温时间过短，部分噬菌体没有侵染大肠杆菌，或者保温时间过长大肠杆菌裂解，部分噬菌体被释放出来，则上清液中也可检测到部分放射性。答案(1)大肠杆菌(2)C(3)没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体解析(1)若要标记噬菌体，必须先标记大肠杆菌，再用噬菌体去侵染大肠杆菌，因为噬菌体只能寄生在活细胞中，不能用培养液直接培养噬菌体。(2)若在上清液中放射性较高，说明用35S标记了蛋白质外壳，若在沉淀物中放射性较高，则说明用32P标记了DNA。(3)用32P标记噬菌体后，沉淀物中放射性较高。若上清液中也有少量放射性物质，可能的原因是：存在没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体。三RNA也是遗传物质1证明RNA是遗传物质的实验1957年科学家富兰克林科瑞特做了烟草花叶病毒的重建实验，过程如图：(1)烟草花叶病毒含有的核酸只有RNA，没有DNA。(2)如果只用烟草花叶病毒的蛋白质去感染烟草，烟草不会(会、不会)出现病斑，如果用烟草花叶病毒的RNA去感染烟草，烟草会(会、不会)出现病斑。(3)利用不同种类的蛋白质和核酸进行重建的杂种病毒去感染烟草，烟草出现的病斑类型总是和提供RNA的病毒一致。(4)此实验说明：生物体中的核酸只有RNA时，RNA是遗传物质。2综合肺炎双球菌转化实验、T2噬菌体侵染细菌的实验和烟草花叶病毒的重建实验，我们可以得出，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只含有RNA和蛋白质的病毒的遗传物质是RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。3遗传物质的特点(1)分子结构具有相对的稳定性。(2)能够自我复制，保持亲子代遗传信息的连续性。(3)决定生物体的性状，控制生命的新陈代谢过程。(4)能够产生可遗传的变异。归纳提炼生物体内核酸的种类及遗传物质的判别生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNADNA酵母菌、玉米、人原核生物细菌、蓝细菌非细胞生物大多数病毒仅有DNADNAT2噬菌体极少数病毒仅有RNARNA艾滋病病毒、SARS病毒活学活用3回答下列有关遗传物质的问题：(1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌的遗传物质分别是_、_、_、_。(2)下列有关遗传物质的叙述，正确的是()ADNA是所有生物的遗传物质B真核生物的DNA都以染色体为载体C遗传物质在亲代与子代之间传递性状D核酸是一切生物的遗传物质(3)下列哪项不是蚕豆细胞内遗传物质的载体()A染色体 B叶绿体C线粒体 D核糖体问题导析(1)生物体内DNA和RNA都有或只有DNA时，遗传物质为DNA；只有RNA时，遗传物质为RNA。(2)真核生物细胞核中的DNA都以染色体为载体，细胞质中DNA的载体为线粒体和叶绿体；遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息，遗传信息控制生物体的性状。(3)蚕豆细胞为真核细胞，遗传物质的载体可以为染色体、叶绿体、线粒体；核糖体中的RNA不能(能、不能)作为遗传物质。答案(1)DNADNARNADNA(2)D(3)D解析遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息；真核生物中DNA的主要载体是染色体，另外线粒体和叶绿体也是DNA的载体。当堂检测1下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是()A格里菲斯实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B格里菲斯实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C赫尔希和蔡思实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D赫尔希和蔡思实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质答案D解析格里菲斯实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果，A错误；格里菲斯实验证明了S型细菌中存在一种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，B错误；T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C错误；赫尔希和蔡思的T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，D正确。2在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡思做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是()A用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质B该实验的步骤是标记、培养、搅拌、离心、检测C用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体D该实验证明了DNA是主要的遗传物质答案B解析32P、35S分别标记不同组T2噬菌体的DNA和蛋白质，A错误；该实验先标记噬菌体，然后用标记的噬菌体侵染大肠杆菌培养噬菌体，之后进行搅拌和离心，最后检测上清液和沉淀物的放射性，B正确；T2噬菌体只能用活的细胞培养，不能用培养基培养，C错误；该实验证明了DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质。3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出现S型活细菌的是()A3和4 B1、3和4C2、3和4 D1答案D解析3、4两支试管内的R型细菌因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化；2号试管虽然有DNA，但被DNA酶分解，所以也不会发生转化；1号试管内有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌转化成S型活细菌。4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DNAB酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素DHIV的遗传物质水解产生4种脱氧核糖核苷酸答案B解析A项错误：豌豆的遗传物质只有DNA；B项正确：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项错误：T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D项错误：HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸。5在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，分别用同位素31P、32P和32S、35S作如下标记：噬菌体大肠杆菌DNA或脱氧核糖核苷酸32P31P蛋白质或氨基酸32S35S此实验得到的结果是子代噬菌体和亲代噬菌体的外形及侵染大肠杆菌的特性均相同，请分析：(1)子代噬菌体的DNA分子中含有的上述同位素是_，原因是_。(2)子代噬菌体的蛋白质外壳中含有的上述同位素是_，原因是_。(3)此实验结果证明了_。答案(1)32P和31P噬菌体的DNA(含32P)进入大肠杆菌，利用大肠杆菌的脱氧核糖核苷酸(含31P)合成自身的DNA(2)35S噬菌体的蛋白质外壳(含32S)没有进入大肠杆菌内(3)DNA是遗传物质课时作业基础过关知识点一肺炎双球菌的转化实验1在肺炎双球菌转化实验中，发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列哪些类型的细菌()有毒R型无毒R型有毒S型无毒S型A B C D答案C2艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是()A实验一 B实验二C实验三 D实验一和三答案B解析实验二中加入的DNA酶能分解S型细菌的DNA活性片段，使基因无法转移进入R型细菌中，所以菌落只有一种，即R型菌落。3在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型细菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型细菌生长。设置本实验步骤的目的是()A证明R型细菌的生长并不需要S型活细菌的DNAB用以补充R型细菌生长过程中所需要的营养物质C直接证明S型细菌的DNA不是促使R型细菌转化为S型细菌的因素D与以S型活细菌的DNA与R型细菌混合培养的实验形成对照答案D知识点二噬菌体侵染细菌的实验4某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡思做了噬菌体侵染细菌实验，如下图。下列有关分析不正确的是()A理论上，b中不应具有放射性Bb中含放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关C若b中含有放射性，说明与过程中培养时间的长短有关D上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质答案C解析用35S只能标记噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳只能留在细菌的细胞外，而搅拌的目的是使吸附在细菌细胞外的噬菌体及蛋白质外壳与细菌分离，离心是让上清液中析出噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，因此，搅拌越充分，蛋白质外壳与细菌分离得越彻底，b中放射性越低；如果使蛋白质外壳与细菌彻底分离，则b中不含放射性。上述实验并没有“示踪”DNA在遗传中的作用，因此不能证明DNA是遗传物质。b中理论上不含放射性，与过程中培养时间的长短无关。5赫尔希和蔡思通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括六个步骤：噬菌体侵染细菌；设法用35S或32P标记噬菌体；上清液和沉淀物的放射性检测；离心分离；子代噬菌体的放射性检测；噬菌体与细菌混合培养。最合理的实验步骤顺序为()A BC D答案C解析在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，操作过程如下：首先分别用含35S、32P的培养基培养细菌，然后分别用上述细菌培养噬菌体，从而培养出分别含35S、32P的噬菌体，接着用含35S、32P的噬菌体分别去感染未被标记的细菌，保温培养一段时间后，用搅拌器搅拌、离心，检测离心管中放射性的分布。6如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与母代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是()A31P B32P C32S D35S答案C解析噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有DNA，蛋白质外壳保留在外面，因此在子代噬菌体中不可能含有32S。知识点三RNA也是遗传物质7如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建后形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是()答案D解析杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的，其在侵染植物细胞时注入的是病毒乙的核酸，并由病毒乙的核酸指导合成病毒乙的蛋白质外壳，因而病毒丙在植物细胞内增殖产生的新一代病毒就是病毒乙。能力提升8如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是()AT2噬菌体 B乳酸菌C酵母菌 D家兔答案A解析T2噬菌体只含有DNA，乳酸菌、酵母菌、家兔既含有DNA又含有RNA，但遗传物质都是DNA。9格里菲斯和艾弗里所进行的肺炎双球菌转化实验，证实了()DNA是遗传物质RNA是遗传物质DNA是主要的遗传物质蛋白质不是遗传物质荚膜多糖不是遗传物质DNA能产生可遗传的变异A BC D答案A解析格里菲斯和艾弗里的实验能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质和RNA是遗传物质；转化后的S型细菌的后代仍然是S型细菌，说明DNA能产生可遗传的变异。10艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表中可知()实验组号接种菌型加入S型细菌物质培养皿长菌情况R蛋白质R型R多糖R型RDNAR型、S型RDNA(经DNA酶处理)R型A.不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B说明S型细菌的多糖有酶活性C和说明S型细菌的DNA是转化因子D说明DNA是主要的遗传物质答案C解析第组实验说明蛋白质和多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误；第组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关；第组实验说明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；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。11下图甲中的噬菌斑(白色区域)，是在长满大肠杆菌(黑色)的培养基上，由一个T2噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方法之一。现利用培养基培养并连续取样的方法，得到噬菌体在感染大肠杆菌后数量的变化曲线(下图乙)，下列叙述错误的是()A培养基中加入含35S或32P的营养物质，则放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现B曲线ab段，细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成C曲线bc段所对应的时间内噬菌体共繁殖了10代D限制cd段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解答案C解析包括噬菌体在内的所有病毒均是严格的寄生生物，无独立的代谢能力，需要利用寄主细胞的原料增殖，而大肠杆菌可以利用环境中的物质进行代谢，A正确；曲线ab段，正处于噬菌体物质合成的阶段，细菌未裂解释放噬菌体，B正确；曲线bc段，噬菌斑从100个增殖到1 000个，是细菌裂解释放的噬菌体数量，并不代表噬菌体增殖10代，增殖10代得到的噬菌体数为100210个，C错误；de段噬菌斑数量达到最大，说明d点之前绝大部分细菌已经裂解，D正确。12下列是关于DNA是遗传物质的相关实验，请据图回答下列问题：(1)过程和表明，将S型细菌的_和_与R型活细菌混合培养，其后代为_型细菌。(2)过程表明，将S型细菌的_与R型活细菌混合培养，_型细菌转化成_型细菌。(3)过程表明，转化成的_型细菌的后代也是有_性的_型细菌。(4)实验最关键的设计思路是_。(5)通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质等不是遗传物质吗？_。答案(1)多糖蛋白质R(2)DNA部分RS(3)S毒S(4)把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用(5)不能。上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，但不能得出DNA是主要遗传物质的结论解析分别表示用多糖、蛋白质、DNA与R型细菌混合培养，从图解中可以发现只有用S型细菌的DNA与R型细菌混合培养才会出现S型细菌，同时把转化成的S型细菌单独培养时，其后代都是S型细菌。本实验最关键的设计思路是把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。通过上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。13烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同(如图A)，试分析图B中a、b、c三个实验并回答问题。(1)a表示用_感染烟草叶，结果_。(2)b表示用_感染烟草叶，结果_。(3)c表示用_感染烟草叶，结果_。(4)d表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是_型。(5)整个实验说明