江苏省灌南高级中学高三生物 探索遗传物质的过程课件.ppt

第一节探索遗传物质的过程 一 肺炎球菌的转化实验1 格里菲思实验 1 写出下列实验现象 r型活球菌小鼠 s型活球菌小鼠 加热杀死的s型球菌注射小鼠 不死亡 死亡 不死亡 死亡 s型活球菌 2 分析实验现象 根据实验 说明 根据实验 说明 根据实验 说明 并且这种性状的转化是可以 的 3 得出实验结论 r型活球菌无毒性 s型活球菌有毒 性 加热杀死的s型球菌无毒性 无毒性的r型活球菌转化为有毒性的s型 活球菌 遗传 加热杀死的s型球菌中有转化因子 2 艾弗里实验 1 实验过程 r型 s型 r型 2 分析实验过程 只有加入 r型球菌才能转化为s型球菌 后不能使r型活球菌发生转化 3 得出实验结论 是 转化因子 即dna是 s型球菌的dna s型球菌dna被水解 s型球菌的dna 遗传物质 二 t2噬菌体侵染大肠杆菌的实验1 实验步骤侵染 分别用含 的t2噬菌体侵染 未被标记 的大肠杆菌 离心 让试管上方析出重量较轻的 而试管下方的沉淀物留下了 32p的dna和含35s蛋白质外壳 t2噬菌体外壳 被侵染的大肠杆菌 2 结果检测 1 用35s标记蛋白质外壳的t2噬菌体侵染时 2 用32p标记dna的t2噬菌体侵染时 3 实验结论 大肠杆菌外 大肠杆菌内 dna是遗传物质 三 rna是某些病毒的遗传物质的相关实验1 烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 1 实验过程及现象 2 结论 是烟草花叶病毒的遗传物质 不是遗传物质 rna 蛋白质 烟草叶不出现病斑 rna 蛋白质 2 病毒重建及其对烟草叶细胞的感染 1 实验过程及结果 2 结果分析与结论 重组病毒所繁殖的病毒类型取决于 的病毒类型 出现病斑 出现病斑 hrv型 tmv型 提供rna 四 dna的粗提取与鉴定1 原理 1 dna的提取 dna在nacl溶液中的溶解度是随 的变化而改变的 dna在 的nacl溶液中溶解度最低 高于或低于0 14mol l 溶解度都会升高 据此可利用 将dna析出 dna不溶于 但细胞中的某些物质可以溶于酒精 可进一步提取出含杂质 的dna 2 dna的鉴定 nacl浓度 0 14mol l 不同浓度的nacl 溶液 酒精 较少 二苯胺 蓝色 2 材料 新鲜鸡血3 dna的提取过程 柠檬酸钠 5ml 10ml 滤液 dna溶解 0 14mol l 丝状物 1 2012江苏t2d 烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是rna 分析 烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是rna 而不能说明所有病毒的遗传物质是rna 2 格里菲思认为加热杀死的s型球菌的dna是转化因子 分析 格里菲思认为加热杀死的s型球菌中 必然含有某种促成转化的活性物质 即转化因子 但是 格里菲思并未确定转化因子到底是什么物质 3 肺炎球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明dna是主要的遗传物质 分析 肺炎球菌转化实验证明s型菌中存在转化因子 噬菌体侵染细菌实验只是证明dna是遗传物质 它们都没有证明dna是主要的遗传物质 4 2009江苏t5a 豌豆的遗传物质主要是dna 分析 豌豆含有dna和rna 但其遗传物质只有一种 即dna 5 体内转化实验的实质是s型球菌的dna可使小鼠致死 分析 s型球菌与r型球菌混合培养时 s型球菌的dna进入r型球菌体内 整合到r型球菌的基因组中 结果在s型球菌dna的控制下 利用r型球菌体内的化学成分合成了s型球菌的dna和蛋白质 从而组装成了具有毒性的s型球菌 即无毒的r型球菌转化成了有毒的s型球菌 从而使小鼠致死 6 2011海南t16a 只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质 分析 细胞生物和病毒均有核酸 而且都能携带遗传信息 考点一肺炎球菌转化实验1 体内和体外转化实验的区别和联系 2 分析 1 本实验体现了一个完整的科学发现过程 即发现问题 提出假说 实验验证 得出结论 格里菲思的体内转化实验相当于前两步 艾弗里的体外转化实验相当于后两步 2 加热杀死的s型球菌使r型活球菌发生转化的原因 加热到一定温度 蛋白质的分子结构会被破坏而变性 从而丧失生物的活性 s型球菌体内的dna热稳定性较高 把dna溶液加热到沸点 可使其氢键断裂 双螺旋解体 但若将其慢慢冷却 分离的单链又可以恢复其双螺旋结构 即在一定的温度范围内 加热不会导致dna变性 高考警示 肺炎球菌转化实验的实质和分析 1 转化的实质是基因重组而非基因突变 肺炎球菌转化实验是指s型球菌的dna片段整合到r型球菌的dna中 使受体细胞获得了新的遗传信息 即发生了基因重组 2 转化的只是少部分r型球菌 由于转化受到dna的纯度 两种细菌的亲缘关系 受体菌的状态等因素的影响 因此转化过程中并不是所有的r型球菌都转化成s型细菌 而只是小部分r型球菌转化成s型球菌 典例1 2013 泰州模拟 格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验 下列关于此实验的分析错误的是 a 对实验结果的分析 四组实验必须相互对照b 实验说明活r型肺炎球菌发生了某种类型的转化c 该实验结论为 dna是使r型菌转化为s型球菌的转化因子 d 获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出s型活球菌 解析 选c 四组实验必须相互对照 说明活r型肺炎双球菌发生了某种类型的转化 该实验结论为加热杀死的s型球菌必然含有某种促使r型球菌转化的转化因子 而获得该实验结论的关键步骤是第四组实验结果 即小鼠死亡并分离出s型活球菌 变式训练 若用dna酶处理s型球菌 使之与活的r型球菌一起感染小鼠 结果或结论错误的是 a 小鼠死亡b 多糖不是遗传物质c 能证明dna是否为遗传物质d 能证明蛋白质不是遗传物质 解析 选a dna酶具有专一性 只分解s型球菌的dna 而对蛋白质 糖类等不产生影响 这一处理的结果是 s型球菌的蛋白质 s型球菌多糖 活的r型球菌感染小鼠 因此小鼠应该是活的 考点二噬菌体侵染细菌的实验1 噬菌体的增殖 1 模板 t2噬菌体dna 2 合成dna的原料 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸 3 合成蛋白质 2 实验结果分析 1 用35s标记t2噬菌体 上清液中放射性很高的原因 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 离心后存在于上清液中 2 用35s标记的t2噬菌体 沉淀物中有放射性的原因 由于搅拌不充分 有少量含35s的t2噬菌体吸附在细菌表面 随细菌离心到沉淀物中 3 用32p标记t2噬菌体 沉淀物中放射性很高的原因 dna进入大肠杆菌 离心后存在于沉淀物中 4 用32p标记的t2噬菌体 上清液中含放射性的原因 保温时间过短 有一部分t2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内 经离心后分布于上清液中 上清液中出现放射性 保温时间过长 t2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 也会使上清液中出现放射性 高考警示 标记噬菌体侵染细菌实验中的误区 1 该实验不能标记c h o n这些dna和蛋白质共有的元素 否则无法将dna和蛋白质区分开 2 35s 标记蛋白质 和32p 标记dna 不能同时标记在同 t2噬菌体上 因为放射性检测时只能检测到存在部位 不能确定是何种元素的放射性 典例2 2013 无锡模拟 下面是t2噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图 对此过程的有关叙述正确的是 a 选用t2噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和dnab 被35s标记的t2噬菌体是接种在含有35s的培养基中直接获得的c 实验中采用搅拌和离心等手段是为了把dna和蛋白质分离d 在新形成的t2噬菌体中没有检测到35s 说明t2噬菌体的遗传物质是dna而不是蛋白质 解析 选a 实验中所用的材料t2噬菌体只由蛋白质和dna组成 这样便于将dna与蛋白质分开研究 首先用含35s的培养基培养细菌 然后用t2噬菌体侵染细菌 则子代t2噬菌体就会被标记 搅拌和离心的目的是将细菌与t2噬菌体的外壳分开 上述实验中缺少32p标记dna的对照组 所以不能得出可信的结论 互动探究 1 若将35s改为32p 若实验结果的上清液中含有放射性 其原因是什么 提示 t2噬菌体还没有侵染到细菌细胞内或t2噬菌体在细菌内增殖后释放子代 2 上述实验中沉淀物中为什么还会有少量的放射性 提示 部分t2噬菌体还吸附在细菌上 噬菌体侵染细菌实验中子代噬菌体元素来源判断 典例 某科学家在做 t2噬菌体侵染细菌实验 时 用放射性同位素标记某个t2噬菌体和细菌的有关结构或物质 如下表所示 产生的n个子代噬菌体与亲代t2噬菌体的形状 大小完全一样 1 子代t2噬菌体的dna应含有表中的和元素 2 子代t2噬菌体的蛋白质分子中 都没有元素 由此说明 子代t2噬菌体的蛋白质分子都含元素 这是因为 3 实验中用放射性同位素标记t2噬菌体时 选取35s和32p 这两种同位素分别标记蛋白质和dna的原因是 可否用14c和18o标记 并说明原因 解析 1 因为t2噬菌体增殖是以自身dna为模板 以细菌内核苷酸为原料 所以两种p都会在子代中出现 2 t2噬菌体侵染细菌时 蛋白质外壳没有进入细菌 因此 子代t2噬菌体的蛋白质分子中 都没有35s 子代t2噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用32s标记的氨基酸为原料合成的 子代t2噬菌体的蛋白质分子都含32s 3 因为s仅存在于蛋白质外壳中 而p仅存在于dna中 所以实验中用放射性同位素标记t2噬菌体时 选取35s和32p这两种同位素分别标记蛋白质和dna 因为t2噬菌体的蛋白质和dna都含有这两种元素 侵染细菌后无法确认放射性物质的来源 所以不能用14c和18o标记 答案 1 32p31p 2 35st2噬菌体侵染细菌时 蛋白质外壳没有进入32s子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用32s标记的氨基酸为原料合成的 3 因为s仅存在于蛋白质外壳中 而p仅存在于dna中不能用14c和18o标记 因为t2噬菌体的蛋白质和dna都含有这两种元素 侵染细菌后无法确认放射性物质的来源 方法归纳 t2噬菌体侵染细菌时 用放射性元素标记的物质不同 放射性在子代出现情况不同 1 若用32p和35s标记t2噬菌体而宿主细胞未被标记 相当于间接地将核酸和蛋白质分开 只在部分子代t2噬菌体的核酸中有32p标记 2 若用32p和35s标记宿主细胞而t2噬菌体未被标记 则在子代t2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素 3 若用c h o n等标记t2噬菌体而宿主细胞未被标记 则只在部分子代t2噬菌体的核酸中有标记元素 4 若用c h o n等标记宿主细胞而t2噬菌体未被标记 则在子代t2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素 易错提醒 解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌 若是噬菌体则标记蛋白质的元素在子代不会出现 若是细菌则在子代噬菌体中都会出现 生物体遗传物质的判断方法 备选典例 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中遗传物质的核苷酸分别有多少种 a 8 4 4 8b 4 4 4 4c 5 4 4 5d 8 4 5 4 2 上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种类分别是 这些核酸中含氮碱基种类分别是 答案仍从 1 选项中选择 3 下列有关遗传物质的叙述正确的是 a dna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 核酸是生物的遗传物质 解析 凡是细胞生物 不论原核生物或真核生物 细胞中均有dna和rna两种核酸 但真正起遗传作用的只有dna 在无dna的病毒 如烟草花叶病毒 艾滋病病毒等 中 rna才起遗传作用 在真核细胞中 由于dna主要存在于染色体上 故染色体是遗传物质的主要载体 但因线粒体 叶绿体中也有少量dna 所以线粒体 叶绿体也可作为遗传物质的载体 遗传物质在亲代与子代之间传递的是基因 而非性状 答案 1 b 2 ac 3 d 方法归纳 不同生物体内遗传物质有区别 具体归纳如表所示 易错提醒 1 细胞内既有dna又有rna 但只有dna是遗传物质 2 病毒只含有一种核酸 dna或rna 遗传物质是dna或rna 1 2013 德州模拟 格里菲思用肺炎球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验 此实验结果 a 证明了dna是遗传物质b 证明了rna是遗传物质c 证明了蛋白质是遗传物质d 没有证明具体哪一种物质是遗传物质 解析 选d 格里菲思用两种肺炎球菌在小鼠体内进行了细菌转化实验 证明了加热杀死的s型球菌内含有某种 转化因子 它可将r型球菌转化为s型球菌 但当时并未确认该物质的化学本质 真正确认s型球菌中 转化因子 化学本质的实验应为艾弗里等人的肺炎球菌体外转化实验 2 下列关于肺炎球菌转化实验的叙述中 正确的是 a 加热杀死后的s型球菌中dna已经全部断裂 失去活性b 在艾弗里的实验中 dna酶将s型球菌dna水解为脱氧核苷酸 因此不能使r型球菌发生转化c 在转化过程中 加热杀死后的s型球菌中dna没有进入r型活球菌的细胞中d 加热杀死的s型球菌也能使小鼠的体细胞发生转化 解析 选b 加热杀死的s型球菌的dna仍具有活性 dna酶能将dna水解成脱氧核苷酸 dna不再存在 因此不能使r型球菌发生转化 加热杀死的s型球菌的dna进入r型球菌体内 使之转化成了s型球菌 s型球菌的dna与动物细胞内的dna结构不同 一般不能进行转化 3 t2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 选a t2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中 侵入大肠杆菌体内的t2噬菌体dna不但能够复制 而且能指导蛋白质的合成 从而形成子代t2噬菌体的蛋白质外壳 这证明dna是遗传物质 而在整个过程中 不能证明dna能产生可遗传的变异 4 有关dna粗提取的操作 错误的是 a 向溶解dna的烧杯中加蒸馏水的目的是漂洗dnab dna和杂质分子在95 的冷酒精中溶解度存在差异c 提取植物细胞dna时需在研钵中加入洗涤剂和氯化钠等试剂d 提取动物细胞dna时可用鸡血与蒸馏水混合后用玻璃棒搅拌 解析 选a 向溶解dna的烧杯中加入蒸馏水 可以降低dna的溶解度 从而将dna析出 故a错误 dna不溶于酒精 但某些蛋白质等杂质溶于酒精 故b正确 提取植物细胞dna时 洗涤剂可溶解细胞膜 氯化钠能加速蛋白质解聚 故c正确 提取动物细胞dna时 蒸馏水使鸡血细胞吸水涨破 释放出dna 用玻璃棒搅拌可以加快血细胞破裂 故d正确 5 2013 南京模拟 在 t2噬菌体侵染大肠杆菌的实验 中 如果对35s标记的t2噬菌体一组 甲组 不进行搅拌 32p标记的噬菌体一组 乙组 保温时间过长 其结果是 a 甲组沉淀物中也会出现较强放射性 乙组上清液中也会出现较强放射性b 甲组上清液中也会出现较强放射性 乙组上清液中也会出现较强放射性c 甲组沉淀物中也会出现较强放射性 乙组沉淀物中也会出现较强放射性d 甲组上清液中也会出现较强放射性 乙组沉淀物中也会出现较强放射性 解析 选a 用35s标记t2噬菌体的蛋白质外壳 若不充分搅拌则会使吸附在大肠杆菌上的t2噬菌体不能分离 所以沉淀物中也有较强放射性 若用32p标记t2噬菌体的dna 侵入大肠杆菌繁殖 时间过长会导致大肠杆菌破裂释放出子代t2噬菌体 从而使上清液中的放射性较强 6 多选 2013 常州模拟 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 可能出现的结果是 a 实验 b 实验 c 实验 d 实验 解析 选a b d 生物体的性状是由其遗传物质控制的 a b型tmv分别侵染其宿主植物则会出现相应的病斑和相应病毒 所以 中出现的应为b型病斑和b型病毒 7 1928年 英国科学家格里菲思所做的 肺炎球菌的转化实验 基本实验过程如下 将r型活球菌注射到小鼠体内 小鼠不死亡 将s型活球菌注射到小鼠体内 小鼠患败血症死亡 将加热杀死后的s型球菌注射到小鼠体内 小鼠不死亡 将r型活细菌与加热杀死后的s型球菌混合后 注射到小鼠体内 小鼠患败血症死亡 就其实验 回答下列问题 1 步骤 对照 可得出的结论是 2 如果没有步骤 能否得出格里菲思的结论 加热杀死后的s型球菌中含有促成 r型活球菌转化成s型球菌 的转化因子 理由是 3 如果让你完成该实验过程 你认为应该注意哪些问题 4 在用32p标记的t2噬菌体侵染大肠杆菌实验的实际最终结果显示 在离心后的上清液中 也具有一定的放射性 而沉淀物的放射性强度比理论值略低 试分析 在理论上 上清液放射性应该为0 其原因是 由于实验数据和理论数据之间有较大的误差 由此对实验过程进行误差分析 a 在实验中 从t2噬菌体和大肠杆菌混合培养 到用离心机分离 这一段时间如果过长 会使上清液的放射性含量 原因是 b 在实验中 如果有一部分噬菌体没有侵入大肠杆菌细胞内 是否是误差的来源 理由是 解析 1 r型球菌无荚膜无毒性 不会使小鼠死亡 s型细菌有荚膜有毒性 会使小鼠死亡 2 如果没有步骤 就无对照实验 不能说明实验结论 3 实验设计要遵循对照原则 单一变量原则和重复原则 而且要注意选材和安全性 4 理论上讲 dna已全部注入细菌细胞内 因此上清液不具有放射性 如果时间过长 由于噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来 经离心后分布于上清液中会使上清液的放射性升高 没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中 会使上清液出现放射性 答案 1 s型球菌有毒性 可使小鼠患败血症死亡 r型球菌无毒性 不致死 2 不能无对照实验 3 四组实验所用的小鼠应选用年龄 体重相同 近 且健康的 所用的r型活菌液 s型活球菌液的浓度 注射量应该相同 动物实验应注意实验的安全性 所用的s型活球菌不仅可使小鼠患败血症死亡 对人也有强致病性 应注意消毒及自身防护 杜绝s型活球菌对人的感染 实验用品及实验后的动物应妥善处理 严防病菌扩散 4 t2噬菌体已将含32p的dna全部注入到大肠杆菌体内 a 升高t2噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来 经离心后分布于上清液中b 是没有侵入大肠杆菌的t2噬菌体经离心后分布于上清液中 使上清液出现放射性 8 2011 江苏高考 关于 噬菌体侵染细菌的实验 的叙述 正确的是 a 分别用含有放射性同位素35s和放射性同位素32p的培养基培养噬菌体b 分别用35s和32p标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 进行长时间的保温培养c 用35s标记噬菌体的侵染细菌实验中 沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致d 32p 35s标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明dna是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 解析 选c 噬菌体必须寄生在活细胞中 一般的培养基无法培养噬菌体 在用35s和32p标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时 保温培养的时间不能过长 否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放 从而影响实验结果 用35s标记噬菌体的侵染实验中 沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分 使含35s的蛋白质外壳残留在细菌上 32p 35s标记的噬菌体侵染细菌实验共同证明dna是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 9 2010 江苏高考 探索遗传物质的过程是漫长的 直到20世纪初期 人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质 当时人们作出判断的理由不包括 a 不同生物的蛋白质在结构上存在差异b 蛋白质与生物的性状密切相关c 蛋白质比dna具有更高的热稳定性 并且能够自我复制d 蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息 解析 选c 本题借助科学发展史考查蛋白质的多样性等特点 蛋白质不具备热稳定性 也不能复制 故选c项 其他选项所述的蛋白质的特点 与遗传物质应具备的特征一致 可作为遗传物质的理由 10 2011 广东高考 艾弗里和同事用r型和s型肺炎双球菌进行实验 结果如表 由表可知 a 不能证明s型细菌的蛋白质不是转化因子b 说明s型细菌的荚膜多糖有酶活性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 解析 选c 组 r s型细菌的蛋白质 只长出r型细菌 说明蛋白质不是转化因子 组 r s型细菌的荚膜多糖 只长出r型细菌 说明荚膜多糖不是转化因子 无法证明s型细菌的荚膜多糖有酶活性 组 r s型细菌的dna 结果既有r型细菌又有s型细菌 说明dna可以使r型细菌转化为s型细菌 组 用dna酶将dna水解 结果只长出r型细菌 说明dna的水解产物不能使r型细菌转化为s型细菌 从一个反面说明了只有dna才能使r型细菌发生转化 d项此实验只涉及r型和s型肺炎双球菌两种生物 没有涉及rna病毒 无法证明dna是主要的遗传物质 11 2010 江苏高考 某生物兴趣小组开展dna粗提取的相关探究活动 具体步骤如下