人教版教学课件2011届生物高考一轮复习课件：必修2第3章第1节DNA是主要的遗传物质.ppt

第3章 基因的本质 考纲内容及能力要求 考向定位 1.人类对遗传 物质的 探索过程 2.DNA分子结构的主 要特点 3.基因和遗传信息的关 系 4DNA分子的复制 1.探索遗传物质的几个经典实验的设 计思路、方法、原理及问题分析 2DNA分子结构和复制的关系及相关 问题计 算 3DNA分子的多样性和特异性及在人 类亲缘 关系鉴定、刑事侦破中的应用 第1节 DNA是主要的遗传物质 基础梳理 减数分裂的过过程 基础梳理 1肺炎双球菌类型 菌落荚膜毒性 R型细菌 粗糙无荚膜 _ S型细菌光滑有荚膜 _ 无毒 有毒 2格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验 1234 注射的 球菌 R型活 细菌 S型活 细菌 加热后杀 死 的S型细 菌 加热后杀死 的S型细菌 R型活细菌 实验现 象 _ _ 实验结 论 _ 不死亡 死亡 死亡 不死亡 已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有“ 转化因子”，这种转化因子将无毒性的R型 活细菌转化为有毒性的S型活细菌 3艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验 123456 提取 物 DNARNA蛋白 质 脂类荚膜 多糖 经DNA酶处 理的DNA 培养分别加入含R型细菌的培养基中培养 实验 结果 _ _ _ _ 实验 结论 答案：R型菌和S型菌 R型菌 R型菌 R型菌 R型菌 R型菌 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变 化的物质 4噬菌体侵染细菌的实验 （1）T2噬菌体:一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 它的头部和尾部的外壳都是由_构成的，头部 内含有_。 （2）噬菌体侵染细菌的过程 （3）赫尔希和蔡斯实验过 程 蛋白质 DNA 吸附 注入 合成 组装 释放 第一步：噬菌体分别被35S或32P标记； 第二步：用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌； 第三步：在搅拌器中搅拌，使吸附在细菌上的噬菌体与 细菌分离； 第四步：离心后，检测上清液和沉淀物中的放射性物质 。 过程结果分析结论 被35S标记T2噬菌 体侵染细菌 _ _ 被32P标记的T2噬 菌体侵染细菌 _ 答案：细菌体内无放射性T2噬菌体增殖 蛋白质外壳留在细菌细胞外，不起作用 细菌体内有放射性T2噬菌体增殖 DNA进入细菌细胞内，指导T2噬菌体的增殖 结论：DNA是真正的遗传物质 （4）结果分析 过程结果分析结论 被35S标记T2噬菌 体侵染细菌 _ _ 被32P标记的T2噬 菌体侵染细菌 _ 归纳整合 肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验比较 1实验思路相同：设法将DNA与其他物质分开，单独 地直接地研究它们各自的作用。 2实验设计 原则相同：都遵循对照原则。 3处理方式的区别 （1）艾弗里的实验：直接将S型细菌的DNA、多糖、蛋 白质等分开，分别与R型细菌混合培养。 （2）赫尔希和蔡斯的实验：分别用放射性同位素35S 、 32P标记噬菌体的蛋白质和DNA，分别让其侵染大肠杆 菌。 （3）实验结论 肺炎双球菌转化实验的结论：DNA是遗传物质，蛋白 质不是遗传物质。 噬菌体侵染细菌实验的结论：DNA是遗传物质，但不 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。 两实验都不能证明DNA是主要的遗传物质。 跟踪训练 1 （2009年广东卷）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验 和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传 物质。这两个实验在设计思路上的共同点是（ ） A重组DNA片段，研究其表型效应 B诱发DNA突变，研究其表型效应 C设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应 D应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传 递 解析：肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术 ，两实验都没有突变和重组。 答案： C 2. （2009年江门二模）1952年，科学家赫尔希和蔡斯 利用大肠杆菌、T2噬菌体为实验 材料，证明了T2噬菌体 的遗传物质为DNA。他们首先用含有 35S和 35P的 培养基来培养大肠杆菌，然后用该大肠杆菌来培养T2噬 菌体，再用上述T2噬菌体去感染未标记的大肠杆菌(如图 甲)，并经过保温、搅拌器搅拌、离心等步骤进一步开展 实验(如图乙)。请据图回答： (1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用35P标记噬 菌体的DNA所体现的实验方法是 。 (2)与格里菲斯肺炎双球菌转化实验相比，本实验更具有说 服力，原因是 。 (3)用培养过的大肠杆菌来培养T2噬菌体的目的是 。 (4)实验过程中，保温的时间不宜过长，原因是 。 (5)含35P的噬菌体侵染实验中，经过离心，沉淀物放射性很 高，这说明 ； 上清液也有很低的放射性，原因可能是 。 答案：(1)同位素示踪法 (2)本实验把DNA与蛋白质分开，从而可以直接、单独地去 观察DNA和蛋白质的作用 (3)使T2噬菌体带上放射性标记 (4)时间过长，会导致细菌裂解，影响实验结果的分析 (5)T2噬菌体在侵染细菌的过程中，DNA进入细菌 上清液中可能有未发生侵染的T2噬菌体(上清液中可能有侵 染后释放出的子代噬菌体) 生物的遗传遗传 物质质 基础梳理 DNA：绝大多数生物，包括_和大多数的病毒。 RNA：少数 _，如烟草花叶病毒、SARS病毒、 HIV等。 细胞生物 病毒 探究思考： 具有细胞结构的生物体内既有DNA也有RNA，两者都 是遗传物质吗？ 答案：不是，DNA和RNA同时存在时，DNA是遗传 物质，而RNA不是。 原核生物：细菌、支原体、衣 原体、放线菌、蓝藻等 真核生物：真菌、原生生物及所有 的动植物 归纳整合 一、生物的遗传物质 细 胞 生 物 非 细 胞 生 物 遗传物质 是RNA 只含有RNA：如H1N1、流感病毒、 SARS病毒、烟草花叶 病毒、艾滋病病毒等 只含有DNA：如T2噬菌体、乙肝病 毒、天花病毒等 生 物 遗传物质是 DNA 注 ：1.细胞内既有DNA，又有RNA，只有DNA是遗传 物质。 2.病毒只能含有一种核酸，DNA或RNA。 3.对于整个生物界而言，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。 4.一切有细胞结构的生物，遗传物质都是DNA。 5.DNA是主要的遗传物质，是针对整个生物界而言，而 不是针对某一个体。 6.蛋白质一般不作为遗传物质的原因 (1)不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往 不固定。(2)分子结构也不稳定（易变性）。 (3)不能遗传给后代。 (4)特例：因朊病毒只含蛋白质成分，不含核酸，尚在 研究中。 跟踪训练 1.（2009 年江苏卷）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 CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素 DHIV的遗传物质初步水解产生4种脱氧核苷酸 解析： 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 。 答案： B 2. （2009年江苏卷）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：本题考查的是病毒遗传物质的特点。烟草花叶 病毒的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质，因此在 中，组合病毒的遗传物质是b型的，因此病斑类型是b型 ，病斑中分离出的病毒类型也应是b型。 答案： C 热点聚焦 实验实验 所使用的元素标记标记 例. 如果用15N、35P、35S标记噬菌体，让其 侵染细菌，产生的子代噬菌体与亲代噬菌体形态完全相 同，而子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元 素为（ ） A可在外壳中找到15N和35S B可在DNA中找到15N、35P C可在外壳中找到15N D可在DNA中找到15N、35P、35S 解析：噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成；噬菌体侵 染细菌时只有DNA进入，蛋白质外壳留在外面，噬菌体 的DNA利用细菌体内的物质作原料进行半保留复制；15N 可标记噬菌体的蛋白质和DNA，但35S只能标记蛋白质， 35P只能标记DNA，所以子代噬菌体中可存在15N、35P。 答案：B 名师师点睛 ：1若用35P和35S标记噬菌体而细菌未标记， 相当于间接地将蛋白质和DNA分开，在子代噬菌体中只有 DNA中有标记元素35P。 2若用35P和35S标记细 菌而噬菌体未标记，在子代噬菌 体中蛋白质和DNA均可找到标记元素。 3若用14C、3H、15N等标记噬菌体而细菌未标记，在子 代噬菌体中，只有DNA中能找到标记元素。 4若用14C、3H、15N等标记细 菌而噬菌体未标记，在子 代噬菌体中蛋白质和DNA均可找到标记元素。 热点训练 1952年赫尔希和蔡斯用35S和35P分别标记 T2噬菌体时 ，其做法是（ ） A分别用35S和35P的人工培养基培养T2噬菌体 B分别将35S和35P注入鸡胚，再用T2噬菌体感染鸡胚 C分别用35S和35P的培养基培养细菌，再分别用上述细 菌培养T2噬菌体 D分别用35S和35P的动物血清培养T2噬菌体 解析： T2噬菌体是专门感染细菌的病毒，不能独立 生活，营寄生生活，所以要用35S和32P分别标记T2噬菌体时 ，必须先让其要感染的细菌分别用35S和32P进行培养，让 细菌体内的S和P都是被用同位素标记过 的，然后再用T2噬 菌体感染，释放出来的子代T2噬菌体则被标记上特定的同 位素。 答案： C 走进实验室 基础再现 实验课题：DNA的粗提取和鉴鉴定 1.血细胞在蒸馏水中会因渗透吸水过度而导致细胞膜和细胞 核膜的破裂，利用此特性可得到含有DNA的溶液。 2.DNA在氯化钠溶液中的溶解度，是随着氯化钠的浓度的变 化而改变的。当氯化钠的物质的量浓度为0.14 molL时， DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使溶解在氯化钠溶 液中的DNA析出。 3. DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质则可以溶于酒 精，利用这一原理，可以进一步提取出含杂质较 少的DNA。 4.DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，因此，二苯胺可 以作为鉴定DNA的试剂。 DNA+ 冰醋酸 少量浓硫酸 + 100 蓝色物质 二苯胺 二、材料用具 1.材料 鸡血细胞液、预冷的95%的酒精溶液、蒸馏水、质量浓度 为0.1 gmL的柠檬酸钠溶液、物质的量浓度分别为2 mol/L和0.015 mol/L的氯化钠溶液、二苯胺试剂。 2.用具 铁架台、铁环、镊子、三角架、酒精灯、石棉网、载玻片 、玻璃棒、滤纸、滴管、量筒、烧杯(不同大小)、试管、 漏斗、试管夹、纱布。 三、知识归纳 1.(1)提取鸡血细胞的细胞核物质，应用低渗原理和机械搅拌 得到最大量的DNA。 (2)析出含DNA的黏稠物，加蒸馏水时要慢慢，搅拌时要轻轻 ，否则实验 会失败。 (3)沉淀DNA时必须用冷酒精。 2.DNA的提取，关键是对杂质 的去除，由于上清液是血液中的 血浆部分，不含DNA，所以要除去上清液(含有蛋白质)。 3.实验中出现的丝状物是肉眼可以观察到的，这种丝状物的 直径要比DNA分子的直径2 nm大许多倍，所以实验中出现的丝 状物的粗细并不表示一个DNA分子直径的大小。 实验结论 :细胞中有DNA，DNA与二苯胺试剂在沸水浴中变蓝 色。 四、思维拓展 1.实验材料除鸡血细胞外，从理论上讲只要有细胞核的生物 组织均可，如菜花、动物肝脏等，只是操作较复杂，有兴趣 的同学也可以试一试。 2.缩短实验操作时间的建议 (1)在实验中有三次用放有纱布的漏斗过滤(分别是单层、多 层和两层纱布)，改用直接将纱布覆盖在烧杯口过滤。 (2)在鉴定DNA时，可用二苯胺试剂直接滴在玻棒上的丝状物 上，呈现蓝绿 色，即证明DNA的存在。 3.DNA遇二苯胺试剂呈蓝色，遇甲基绿呈绿色，都是特异性显 色反应，故二苯胺和甲基绿均可用于鉴定DNA。 过程设计 1材料制备 0.1 g/mL柠檬 酸 钠100 mL 活鸡血180 mL 500 mL烧杯玻璃棒搅拌1000 r/min离心2 min吸去上清液 即得鸡血细胞液（也可将上述烧杯 置于冰箱中，静置一天使鸡血细胞 自行沉淀） 2方法步骤 （1）提取血细胞 核物质 取血细胞液510 mL20 mL蒸馏 水，玻璃棒沿一个方向快速搅 拌，纱布过滤，滤液中含DNA 和其他核物质，如蛋白质 原理：血细胞的细胞膜、核膜吸 水 涨破，玻璃棒快速搅拌， 机械加速血细胞破裂 （2）溶解核内DNA：滤液2 mol/L NaCl溶液40 mL， 玻璃棒沿一个方向搅拌 （3）析出含DNA的粘稠物： 向上述溶液中缓缓加入蒸馏水 ，并轻轻地沿一个方向搅拌， 出现丝状物，当丝状物不再增 加时，停止加水（此时NaCl溶 液相当于稀释到014 mol/L） （4）滤取含DNA的粘稠物： 用多层纱布过滤，含DNA的 粘稠物留在纱布上 （5）DNA粘稠物再溶解 20 mL 2 mol/L NaCl溶液 上 述粘稠物 50 mL烧 杯 ，缓慢搅 拌 3 min （6）过滤含DNA的2 mol/L NaCl溶液： 用2层纱布过滤， 滤液中含DNA （7）提取含杂质较少的DNA： 上述溶液95%酒精，缓慢 搅拌，出现乳白色丝状物， 用玻璃棒将丝装物卷起 （8）DNA鉴定 3.图解过程 .提取血细胞(柠檬酸钠、离心) .提取核物质(蒸馏水、过滤) .用NaCl提取DNA(NaCl、过滤) .用酒精提取DNA(酒精、过滤) .用二苯胺鉴定DNA(二苯胺试剂) 整个实验共“三次过滤，两次析出，五次搅拌”。 易错归纳 1.血细胞液加水后，必须充分搅拌(不少于5 min)，否则血 细胞核就不会充分破碎，溶解出的DNA就会减少。过滤时 采用单层纱 布。 2.当NaCl溶液加入至血细胞滤液中之后，必须充分晃动烧 杯，使二者混合均匀。这样才能使DNA充分溶解于浓NaCl 溶液中。 3.所用酒精必须是充分预冷(在冰箱中5 以下冷却24 h以 上)才能使用。冷酒精与含DNA的NaCl溶液的体积比是 21 。提取DNA丝状物的方法是缓缓旋转玻棒。 4.做步骤时加入蒸馏水的量应充足 由于被稀释的原液体积仅为 60 mL左右，学生担心蒸馏水 会加过量，于是他们往往加至烧杯的一大半时就终止了。 预防措施有二:(1)布置学生计算出需加的蒸馏水量 (V0 14=20.04， 解得V=0.571 L=571 mL) ；(2)使用有 500 mL 刻度的烧杯。 5.盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯及试管最好也是 塑料制的，因为玻璃制品表面带电荷，而DNA中的磷酸基 带与之相反的电荷，所以DNA会被吸附于玻璃表面，从而 减少DNA含量。 6.加入氯化钠时的注意事项 (1)溶解细胞核内的DNA:用2 mol/L的氯化钠溶液。 (2)析出含DNA的黏稠物并过滤。这又是一个关键步骤， 教师亲自指导: 要慢慢注入蒸馏水，防止加入过量而使DNA重新溶解( 即把握浓度达到0.14 molL)。 轻轻沿一方向搅拌，有利于DNA的析出、附着、缠绕 。 再溶解DNA的黏稠物并过滤。用浓度为2 mol/L的氯化 钠溶液。 7.提取含杂质较 少的DNA时，用预冷的95%的酒精的原因 (1)可抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解。 (2)降低分子运动，易于形成沉淀析出。 (3)低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。 8.学生在操作中常常出现不能形成粘稠物的情况，制取的 DNA粗制品有红色(血红蛋白的颜色)或由于加入溶液和搅 拌过程不科学导致实验现 象不明显等现象，所以在关键 步骤中教师要亲自指导。 精题演习 1以下是有关DNA的粗提取实验的阅读材料： a核酸极不稳定，在较为剧 烈的化学、物理因素和酶的 作用下很容易降解。在制备DNA时要加入DNA酶（水解 DNA的酶）的抑制剂柠檬酸钠，以除去Mg，防止DNA酶 的激活。 b核酸中的DNA和RNA在生物体内均以核蛋白（由核酸 和蛋白质组成）的形式存在，DNA核蛋白在1 mol/L NaCl 溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl 溶液中溶解度很 低；而RNA核蛋白溶于0.14 mol/L NaCl 溶液。 c用苯酚处理，可使蛋白质变性，且留在苯酚层内；在 DNA溶液中加入2 5倍体积、浓度为95%的酒精，可将 DNA分离出来。此时DNA十分粘稠，可用玻璃棒搅成团取 出。 dDNA在强酸性环境下，水解产生脱氧核糖等小分子物 质，它与二苯胺酸性溶液反应，能生成蓝色化合物。 e实验材料与器械：柠檬酸钠溶液、石英砂、0.14 mol/L NaCl 溶液、1 mol/L NaCl 溶液、苯酚、95%的酒精、二苯 胺试剂、浓硫酸、花椰菜、研钵、烧杯、漏斗、玻璃棒、 量筒、石棉网、酒精灯、吸管、试管等。 以下是DNA粗提取实验的步骤，请根据以上阅读材料回答有 关问题： （1）研磨：取10克花椰菜加适量的_、_ 和石英砂，研磨成匀浆。 （2）过滤。 （3）将滤液稀释6倍，其目的是 。 （4）离心处理，产生沉淀。 （5）取沉淀物，置于2毫升1 mol/L NaCl 溶液中，使DNA核 蛋白再次溶解，再加2毫升苯酚充分震荡后静止，待其分层后 弃其上层苯酚。这一步的目的是除去 。 （6）如何将剩余溶液中的DNA提取出来？ （7）如何证明提取物质确实是DNA分子？ （7）如何证明提取物质确实是DNA分子？ 。其实验过 程的要点是向放有DNA的试管中加入适量该试 剂，混合均匀后，将试管置于 中5 min，待试管_后，观察试管中的颜色变化。这 个实验也说明DNA耐 温，前次温度有利于 ，后次温度则有利于DNA 。 答案：（1）柠檬酸钠溶液 1 mol/L NaCl 溶液 （3）使DNA核蛋白溶解度降低而析出 （5）（DNA核蛋白中的）蛋白质 （6）向下层溶液中加25倍体积、浓度为95%的酒精，此时 用玻璃棒搅动，玻璃棒上成团的物质即是DNA （7）用适量浓硫酸处理提取物，再滴加二苯胺酸性溶液数 滴，如有蓝色物质出现即可证明提取物为DNA 沸水浴冷 却高 加快染色反应的速度析出 2“DNA的粗提取与鉴定”实验中，A、B、C、D、E五个小 组除下表中所列处理方法不同外，其他操作步骤均相同且 正确，但实验结 果却不同。 组 别 实验材 料 提取核物质时 加入的溶液 去除杂质时 加入的溶液 DNA鉴定 时 加入的试 剂 A鸡血蒸馏水95的酒精(25)二苯胺 B菜花蒸馏水95的酒精(冷却)双缩脲 C人血浆蒸馏水95的酒精(冷却)二苯胺 D人血细 胞 2 molL的氯 化钠 014 molL的氯 化钠 双缩脲 E鸡血蒸馏水95的酒精(冷却)二苯胺 (1)实验材料选择错误 的组别是_。其原因是 。 (2)实验步骤(不包括实验材料)均正确，但得不到DNA的组 别是_。 (3)沸水浴中试管颜色变蓝的组别是_；蓝色较 淡的是_，其原因是 。 (4)B组实验 不成功的最主要原因是 。 答案：(1)C、D 人的血浆中没有细胞结构，成熟的红细胞 中没有细胞核，选用这些材料得不到DNA或得到的DNA很 少 (2)C (3)A、E A 冷却的酒精对DNA的凝集效果较佳，该组使用 的是25 的酒精 (4)菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏，得不到DNA(应采用 研磨的方法)。 课时作业 1.噬菌体侵染大肠杆菌的实验不能说明的是（ ） A.DNA能产生可遗传的变异 B.DNA能自我复制 C.DNA是遗传物质 D.DNA能控制蛋白质的合成 解析：考查噬菌体侵染细菌的实验及得出的结论，能 力要求属中等。噬菌体侵染细菌的实验中，侵入细胞体内 的噬菌体DNA不但能够复制，而且能指导蛋