高中生物 3.1核酸是遗传物质的证据课件 浙科版必修2.ppt

第一节核酸是遗传物质的证据 生物的遗传现象早在公元前3世纪 吕氏春秋 中就记载着 夫种麦而得麦 种稷而得稷 人不怪已 我们也常说 种瓜得瓜 种豆得豆 这些说法反映了亲代与子代之间在形态 结构和生理功能上非常相似 这就是遗传现象 正是生物的遗传特性 才使生物界的物种能够保持相对稳定 请思考 1 大多数生物的遗传物质是什么 2 如何设计实验证明某一种物质是遗传物质 主题一dna是遗传物质的直接证据 rna蛋白质 1 染色体的化学成分 dna 组蛋白 非组蛋白 2 噬菌体侵染细菌的实验 1 实验材料 噬菌体 构成的外壳 分子位于头部内 特点 专门寄生在 体内的病毒 2 实验思路 用不同的放射性同位素分别标记 和 直接单独地去观察它们的作用 结构 蛋白质 dna 细菌 蛋白质 dna 3 实验过程 培养 离心 检测 含放射性物质 几乎不含放射性物质 含放射性物质 4 实验说明及结论 无 无 有 有 dna是遗传物质 想一想 上述实验中 为什么选择35s和32p这两种同位素分别标记蛋白质和dna呢 用14c等同位素标记可行吗 提示 因为蛋白质含有而dna不含有的特殊元素是s dna含有而蛋白质几乎不含有的元素是p 所以用35s标记蛋白质而用32p标记dna 由于蛋白质和dna都含有c h o n元素 所以此实验不能用这四种元素的同位素标记 1952年 赫尔希和蔡斯以t2噬菌体为实验材料 利用放射性同位素标记的新技术 完成了一个证明dna是遗传物质的实验 请探讨下列问题 1 解释标记t2噬菌体的方法 1 用含放射性同位素35s和32p的培养基能直接标记t2噬菌体吗 为什么 提示 不能 因为t2噬菌体属于病毒 只能寄生在宿主细胞内 离开活细胞不能繁殖 2 如何用35s和32p分别标记t2噬菌体的蛋白质和dna 提示 先标记细菌 再用有标记的细菌培养噬菌体 细菌 含35s的培养基含35s的细菌 标记蛋白质细菌 含32p的培养基含32p的细菌 标记核酸t2噬菌体 含35s的细菌含35s的t2噬菌体 标记外壳t2噬菌体 含32p的细菌含32p的t2噬菌体 标记核酸 标记细菌 标记t2噬菌体 2 分析实验数据的误差 1 用32p标记的t2噬菌体侵染大肠杆菌 若离心所得的悬浮液中具有很高的放射性 应如何解释 提示 培养时间过短或过长 部分亲代噬菌体未侵染大肠杆菌或部分子代噬菌体已被释放出来 精讲点拨 用32p标记的噬菌体侵染大肠杆菌 在理论上 悬浮液中不含放射性 下层沉淀物中具有很高的放射性 从噬菌体和大肠杆菌混合培养 到用离心机分离 这一段时间如果过短或过长 则会使悬浮液的放射性含量较高 2 用35s标记的t2噬菌体侵染大肠杆菌 若离心所得的沉淀中具有很高的放射性 应如何解释 提示 培养时间过短 t2噬菌体吸附在大肠杆菌表面 离心后 随大肠杆菌沉淀 使沉淀物中具有很高的放射性 搅拌不充分 t2噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面 随大肠杆菌沉淀从而使沉淀物中具有很高的放射性 噬菌体侵染细菌的实验结果 1 含35s的噬菌体侵染细菌 悬浮液中放射性高 沉淀中放射性很低 说明噬菌体的外壳没有进入宿主细胞内 2 含32p的噬菌体侵染细菌 沉淀中放射性高 悬浮液中放射性很低 说明噬菌体的dna进入宿主细胞内 起遗传物质的作用 典题训练 2012 湖州高二检测 在 噬菌体侵染细菌 的实验中 若放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中 则获得标记噬菌体的方法是 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 先用含35s的培养基培养噬菌体 再用该噬菌体培养细菌d 先用含32p的培养基培养细菌 再用该细菌培养噬菌体 解题指南 噬菌体只能寄生在活细胞内 离心后含噬菌体dna的宿主细菌位于沉淀中 解析 选d s仅存在于蛋白质分子中 99 的p都存在于dna分子中 在 噬菌体侵染细菌 的实验中 离心管的沉淀物主要是被感染的细菌 所以应用32p标记噬菌体 由于病毒是活细胞寄生生物 所以应先用含32p的培养基培养细菌 再用该细菌培养噬菌体 才能获得含32p标记的噬菌体 变式训练 用32p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15 沉淀物的放射性占85 上清液带有放射性的原因可能是 a 噬菌体侵染大肠杆菌后 大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体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 离心时间过长 上清液中析出较重的大肠杆菌d 32p标记了噬菌体蛋白质外壳 离心后存在于上清液中 解析 选a 保温时间过长 部分大肠杆菌裂解 其中含放射性的噬菌体被释放出来 所以在上清液中出现少量的放射性 主题二肺炎双球菌转化实验1 肺炎双球菌的类型及特点致病的 有 菌落 不致病的 无 菌落 肺炎双球菌 s型 r型 荚膜 光滑 荚膜 粗糙 2 活体细菌转化实验 2 结论 s型菌中的 转化因子 进入r型菌体内 引起r型菌产生稳定的 r型活菌 注射 s型活菌 加热杀死的s型菌 r型活菌 加热杀死的s型菌 小鼠 小鼠 分离出 小鼠 结果 小鼠 分离出 和r型活菌 小鼠 注射 注射 注射 结果 结果 结果 不死亡 死亡 s型活菌 不死亡 死亡 s型活菌 遗传变异 3 离体细菌转化实验 1 过程 dna 蛋白质 荚膜物质 dna dna酶 活的s型菌 分别与r型菌混合培养 r s r r r 2 分析 s型菌的 能使r型菌发生转化 s型菌的 等其他物质不能使r型菌发生转化 3 结论 是遗传物质 它赋予了生物的 想一想 离体细菌转化实验最关键的设计思路是什么 提示 设法将s型菌的各成分分开 分别观察各种成分的作用 dna 蛋白质 dna 遗传特性 1 探讨活体细菌转化实验请结合活体细菌转化实验过程 思考以下问题 1 在活体转化实验中有无设计对照实验 若有 则对照组和实验组分别是怎样设计的 提示 实验中设计了对照实验 其中r型活菌和加热杀死的s型菌混合注射到小鼠体内的一组为实验组 其他三组均为对照组 2 注射r型活菌与加热杀死的s型菌实验中从小鼠体内可分离出有毒性的s型活菌说明了什么 对这种有毒性s型活菌进行培养增殖 其后代也是有毒性的s型菌 这又说明了什么 提示 该实验说明了无毒性的r型活菌转化为有毒性的s型活菌 并且这种性状的转化可以遗传 2 探讨离体细菌转化实验请结合离体细菌转化实验过程 思考以下问题 1 s型活菌的dna和r型活菌混合培养后 所有的r型菌均转化为s型菌吗 提示 没有 由于转化效率非常低 故r型菌转化为s型菌的仅仅是少部分 大多数后代依然是r型菌 2 从对照实验的角度分析 此实验的单一变量是什么 将可能作为 转化因子 的各种物质分别进行实验的设计意图是什么 提示 此实验的单一变量是向r型菌培养液中加入的物质 将可能作为 转化因子 的各种物质分别进行实验的设计意图是进行相互对照 可对实验结果进行对比分析 得出结论 同时可避免其他物质的干扰 3 试分析在此实验中 又进一步加了一组实验 即用r型菌与s型菌的dna dna酶混合培养 试分析这一组实验的目的是什么 提示 dna酶将dna水解为脱氧核苷酸 水解后的产物不能使r型菌转化为s型菌 说明dna必须保持完整性才能完成其功能 同时 也从反面证明dna是遗传物质 活体与离体细菌转化的比较 1 两个肺炎双球菌转化实验的异同 1 相同点 材料相同 均使用r型菌和s型菌 实验原则相同 均遵循了对照原则 2 不同点 方法不同 一个是活体转化实验 另一个是离体转化实验 结论不同 活体细菌实验证明加热杀死的s型菌存在 转化因子 离体细菌实验证明了 转化因子 是dna 2 r型菌转化成s型菌的原理 1 核酸对于温度的耐受力强于蛋白质 当恢复温度后 dna能够恢复活性 2 转化作用的实质是外源dna与受体dna之间的重组 使受体细胞获得了新的遗传信息 dna纯度越高 转化效率越高 典题训练 2012 衢州高二检测 科学家通过实验证实了在肺炎双球菌转化过程中 起转化作用的是dna 请利用dna酶做试剂 选择适当的材料用具 设计实验方案 验证 促进r型菌转化成s型菌的物质是dna 并预测实验结果及结论 1 实验设计方案 第一步 从s型菌中提取dna 第二步 制备符合要求的培养基 将其均分为三份 标为a b c 分别做如下处理 第三步 第四步 将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间 观察菌落生长情况 2 预测实验结果并得出结论 3 通过设计的实验 还能得出什么结论 解题指南 该实验是验证性实验 a组是对照组 b组和c组为实验组 实验结果要根据验证目的定性预测 解析 本题主要考查实验的对照原则及实验结论的获得 由于表格中a组未加任何提取物 则另两组必然分别添加s型菌dna s型菌dna和dna酶 制备好培养基后需要接种并培养 由于dna酶能水解dna 因此加dna酶的c组与不加任何提取物的a组结果相同 r型菌没有转化成s型菌 只有加入s型菌dna的一组出现s型菌 答案 1 第二步 g 加入提取出的s型菌dnah 加入提取出的s型菌dna和dna酶第三步 将r型菌分别接种到三组培养基上 2 a c组中未出现s型菌 只有b组培养基中出现s型菌 说明dna分子可以使r型菌转化为s型菌 3 dna结构要保持完整性才能促使r型菌转化为s型菌 主题三烟草花叶病毒的感染和重建实验1 烟草花叶病毒的组成 外壳和一条 链 2 过程 1 烟草花叶病毒的蛋白质烟草烟草 病毒 2 烟草花叶病毒的rna烟草烟草 病毒 蛋白质 rna 侵染 侵染 不感染 感染 3 烟草花叶病毒的rna rna酶烟草烟草 病毒 重建病毒烟草 后代 重建病毒烟草 后代 3 结论烟草花叶病毒的遗传物质是 侵染 4 tmva型蛋白质tmvb型rna 侵染 5 tmva型rnatmvb型蛋白质 侵染 不感染 b型 a型 rna 记一记 细胞生物与病毒的遗传物质 1 由细胞构成的生物 包括原核生物和真核生物 它们的遗传物质都是dna 2 病毒只含有一种核酸 dna或rna 它含有的该种核酸就是其遗传物质 结合烟草花叶病毒的感染和重建实验 探讨下列问题 1 该实验是如何形成对照的 实验结果说明了什么 提示 两种组合的烟草花叶病毒形成对照 实验结果说明只有rna而没有dna的病毒中 rna是遗传物质 2 为什么说dna是主要的遗传物质 提示 绝大多数生物的遗传物质是dna 但含rna的病毒的遗传物质是rna 遗传物质 主要的遗传物质和遗传物质的主要载体之间的区别 1 遗传物质 核酸 dna或rna 2 dna是主要的遗传物质 3 遗传物质的主要载体 染色体 遗传物质的分布遗传物质主要存在于细胞核或拟核内 还有部分存在于线粒体 叶绿体和质粒中 所以生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果 典题训练 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 a 实验 b 实验 c 实验 d 实验 解题指南 子代烟草花叶病毒的