高中生物第三章第一节核酸是遗传物质的证据学案浙科版必修2.docx

第一节核酸是遗传物质的证据学习目标重点难点1.能记住染色体的组成成分。2.能说出噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。3.会分析肺炎双球菌转化实验的现象。4.能解释烟草花叶病毒的感染和重建实验。重点：核酸是遗传物质的三个证据。难点：噬菌体侵染细菌实验的分析。一、染色体的组成成分染色体由DNA、RNA和蛋白质组成，其中蛋白质又分为组蛋白和非组蛋白。预习交流DNA只存在于染色体上吗？答案：不是，DNA主要存在于细胞核的染色体上，细胞质的线粒体和叶绿体中也有DNA。二、噬菌体侵染细菌的实验1实验方法：放射性同位素标记法。2实验材料：T2噬菌体，它是专门寄生在细菌体内的病毒，不能独立生存，它的头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，头部内含有一个DNA分子。3实验过程及结果：（1）被35S标记的噬菌体细菌子代噬菌体中没有35S。（2）被32P标记的噬菌体细菌子代噬菌体中有32P。4实验结果分析（1）噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在细菌细胞外。（2）子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。5结论：DNA是遗传物质。预习交流T2噬菌体侵染细菌实验中，能否用3H标记DNA，用15N标记蛋白质？答案：不能。因为DNA和蛋白质的组成元素中都含C、H、O、N，因此，标记C、H、O或N元素都不能区分DNA和蛋白质。三、肺炎双球菌转化实验1肺炎双球菌2.活体细菌转化实验（1）实验过程和现象：S型活球菌小鼠死亡。R型活球菌小鼠存活。加热杀死的S型球菌小鼠存活。加热杀死的S型球菌R型活球菌小鼠死亡。（2）结论：加热杀死的S型球菌有某种物质（转化因子）能使R型活球菌转化成活的S型球菌。3离体细菌转化实验（1）实验目的：探究转化因子到底是什么物质。（2）实验过程和现象：从活的S型球菌的组成物质分离提纯得到DNA、RNA、蛋白质、多糖等物质，分别与活的R型细菌混合，培养，只有加入S型球菌的DNA才能将R型活球菌转化成S型活球菌。若用DNA酶处理S型球菌的DNA，就不能使R型活球菌转化成S型活球菌，且纯度越高，转化效率就越高。（3）结论：DNA是遗传物质。预习交流某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：S型菌的DNA+DNA酶加入R型菌注射小鼠R型菌的DNA+DNA酶加入S型菌注射小鼠R型菌+DNA酶高温加热后冷却加入S型菌的DNA注射小鼠S型菌+DNA酶高温加热后冷却加入R型菌的DNA注射小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况怎么样？答案：中S型菌DNA已被DNA酶分解，小鼠存活；中S型菌直接导致小鼠死亡；高温加热后，细菌被杀灭，小鼠存活。四、烟草花叶病毒的感染和重建实验1烟草花叶病毒的组成成分：RNA和蛋白质。2侵染过程：（1）烟草花叶病毒的蛋白质烟草烟草不患病。（2）烟草花叶病毒的RNA烟草烟草患病。（3）烟草花叶病毒RNARNA酶烟草烟草不患病。（4）TMVA型蛋白质TMVB型RNA重建病毒烟草从烟草中能分离出TMVB型后代。（5）TMVB型蛋白质TMVA型RNA重建病毒烟草从烟草中能分离出TMVA型后代。3结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。五、遗传的基本功能单位基因基因就是一段有功能的核酸，在大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA。预习交流病毒的遗传物质是什么？举例说明。答案：大多数病毒的遗传物质是DNA，如噬菌体；少数病毒的遗传物质是RNA，如烟草花叶病毒、艾滋病病毒。一、噬菌体侵染细菌的实验1噬菌体的结构是怎样的？答案：噬菌体是由蛋白质外壳和内部的一个DNA分子组成。其结构如下图：T2噬菌体的模式图2为什么用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的核酸？答案：噬菌体的蛋白质中含有C、H、O、N、S，噬菌体的核酸中含有C、H、O、N、P，所以用35S标记噬菌体的蛋白质可以跟踪蛋白质的去向，用32P标记噬菌体的核酸可以跟踪核酸的去向，从而确定遗传物质到底是蛋白质还是核酸。3用35S标记的噬菌体去侵染大肠杆菌，经离心，检测放射性，放射性的35S出现在哪里？说明了什么？答案：放射性的35S出现在悬浮液中，说明35S没有进入大肠杆菌，也就是说噬菌体的蛋白质没有进入大肠杆菌。4用32P标记的噬菌体去侵染大肠杆菌，经离心，检测放射性，放射性的32P出现在哪里？说明了什么？答案：放射性的32P出现在沉淀中，说明32P进入了大肠杆菌，也就是说噬菌体的核酸进入了大肠杆菌。5能否在一组实验中同时对噬菌体进行32P标记和35S标记？为什么？答案：不能。因为同时对噬菌体进行32P标记和35S标记，那么放射性元素会同时出现在悬浮液和沉淀中，不能判断噬菌体中蛋白质和核酸的去向，也就不能确定遗传物质是什么。下面介绍的是DNA研究的科学实验：1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，下图是实验的部分过程：（1）写出以上实验的部分操作过程：第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法：_。第二步：将被35S标记的噬菌体与没有标记的细菌混合。第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌，再进行离心。（2）以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？为什么？_。（3）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要（）。A细菌的DNA及其氨基酸B噬菌体的DNA及其氨基酸C噬菌体的DNA和细菌的氨基酸D细菌的DNA及噬菌体的氨基酸（4）离心后，沉淀物中仍检测到有少量的放射性，可能的原因是_。答案：（1）先将细菌培养在含35S的培养基上，再用噬菌体去侵染该细菌（2）不能。它只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内（要证明遗传物质是DNA，还要用32P标记的噬菌体侵染细菌）（3）C（4）搅拌、离心不充分，仍有少量噬菌体（或外壳）吸附在细菌表面解析：本题考查噬菌体侵染细菌的实验。要标记噬菌体，应先将细菌培养在含35S的培养基上，再用噬菌体去侵染该细菌。35S标记的是噬菌体的蛋白质，如果只是用35S标记的噬菌体做实验，只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内，不能证明DNA的去向和作用，也就无法证明DNA是遗传物质。噬菌体侵染细菌后，利用细菌的原料（氨基酸）及其有关酶系统、核糖体和噬菌体自身的DNA转录翻译合成噬菌体的蛋白质。理论上分析，搅拌后再离心，所有的噬菌体的蛋白质外壳都在上清液中，如果沉淀物中有放射性，则可能是搅拌或离心不充分，仍有少量噬菌体（或外壳）吸附在细菌表面。噬菌体侵染细菌过程（如下图）（1）吸附：用尾部的末端吸附在大肠杆菌的表面。（2）注入：释放出溶菌酶，破坏大肠杆菌的局部，噬菌体的DNA进入大肠杆菌，蛋白质留在外面。（3）复制、合成：在噬菌体DNA的指导下，以大肠杆菌内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体的DNA，以大肠杆菌内的氨基酸为原料合成噬菌体的蛋白质外壳。（4）组装：一个蛋白质外壳装入一个噬菌体的DNA分子，组成一个新的噬菌体。（5）释放：大肠杆菌细胞破裂，释放出几十个至几百个子代噬菌体。二、肺炎双球菌转化实验1科学家在进行活体肺炎双球菌转化实验时，首先用活的S型肺炎双球菌注射到小鼠体内，结果小鼠死亡，这说明了什么？答案：说明S型肺炎双球菌有毒，能使小鼠患病死亡。2科学家用活的R型肺炎双球菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡，这说明了什么？答案：说明R型肺炎双球菌没有毒，不能使小鼠患病死亡。3科学家用加热杀死的S型肺炎双球菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡，这说明了什么？答案：说明加热杀死的S型肺炎双球菌没有毒，不能使小鼠患病死亡。4科学家用活的R型肺炎双球菌和加热杀死的S型肺炎双球菌混合，再注射到小鼠体内，结果小鼠死亡，这说明了什么？答案：说明加热杀死的S型肺炎双球菌中有一种物质能使活的R型肺炎双球菌转变为活的S型肺炎双球菌，结果使小鼠患病死亡。5科学家进行肺炎双球菌体外转化实验，目的是什么？答案：科学家进行肺炎双球菌体外转化实验的目的是研究转化因子到底是什么物质。6肺炎双球菌体外转化实验的实验思路是什么？答案：肺炎双球菌体外转化实验的实验思路是：对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用。7从S型肺炎双球菌中提取蛋白质、多糖、RNA等与活的R型肺炎双球菌混合培养，结果都不出现S型肺炎双球菌，这说明了什么？答案：说明了蛋白质、多糖、RNA等不是转化因子，不能使R型细菌转变为S型细菌。8从S型肺炎双球菌中提取DNA与活的R型肺炎双球菌混合培养，结果出现了S型肺炎双球菌，这说明了什么？答案：说明了DNA是转化因子，能使R型细菌转变为S型细菌。9从S型肺炎双球菌中提取DNA，该DNA用DNA酶降解，然后再与活的R型肺炎双球菌混合培养，结果没有出现S型肺炎双球菌，这说明了什么？答案：说明了DNA的降解产物不是转化因子，不能使R型细菌转变为S型细菌，同时与加入DNA的实验形成对照，更进一步说明了DNA是转化因子。肺炎双球菌活体转化实验如下：将无毒的R型活菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；将有毒的S型活菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡；将加热杀死的S型菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；将R型活菌与加热杀死的S型菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。根据上述实验，下列说法不正确的是（）。A整个实验证明DNA是转化因子B实验、实验可作为实验的对照C实验和实验中的死亡小鼠体内都可分离到S型活细菌D重复做实验与，得到同样的结果，可排除S型活细菌由R型活细菌突变而来答案：A解析：格里菲思的肺炎双球菌转化实验只能证明加热杀死的S型菌中含有转化因子，并不能直接证明DNA是转化因子。1肺炎双球菌的两个实验的比较项目体内转化实验体外转化实验实验者格里菲思埃弗里及其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R型细菌S型细菌S型细菌的DNAR型细菌S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质两实验的联系：（1）所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌。（2）体内转化实验是基础，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2.肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的比较。（1）设计思路思路相同：肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，都是设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究它们各自不同的功能。处理方式有差异：肺炎双球菌的体外转化实验是直接分离S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等各种组成成分，分别与R型细菌混合培养。噬菌体侵染细菌的实验是利用同位素标记法分别标记DNA和蛋白质中含有的特殊元素，观察各种成分的作用。（2）实验原则两个实验遵循的实验原则均是单一变量原则和对照原则，但是肺炎双球菌体外转化实验遵循的是相互对照原则，噬菌体侵染细菌实验遵循的是自身对照原则。（3）实验结论体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验均证明了DNA是遗传物质，但两实验都不能证明DNA是主要的遗传物质。三、烟草花叶病毒的感染和重建实验1把烟草花叶病毒的蛋白质和RNA分离开，并用烟草花叶病毒的蛋白质去感染烟叶，结果烟叶未出现病斑，这说明了什么？答案：说明烟草花叶病毒的蛋白质不是遗传物质。2用烟草花叶病毒的RNA去感染烟叶，结果烟叶出现了病斑，这说明了什么？答案：说明烟草花叶病毒的RNA是遗传物质。3用A型烟草花叶病毒的RNA和B型烟草花叶病毒的蛋白质重组一个新病毒，去感染烟叶，结果烟叶出现了病斑，且从中得到了A型烟草花叶病毒的后代，这说明了什么？答案：说明了RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。禽流感是禽流行性感冒的简称，被国际兽疫局定为A类传染病。不仅是鸡，其他一些家禽和野鸟都能感染禽流感。按病原体的类型，禽流感可分为高致病性、低致病性和非致病性三大类。高致病性禽流感最为严重，发病率和死亡率高，感染的鸡群常常“全军覆没”。禽流感被发现100多年来，人类并没有掌握有效的预防和治疗方法，仅能以消毒、隔离、大量宰杀禽畜的方法防止其蔓延。高致病性禽流感暴发地区，往往蒙受巨大经济损失。某科研小组对禽流感病毒遗传物质进行了如下实验：实验原理：略。实验目的：探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。材料用具：显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。实验步骤：第一步：取等量活鸡胚2组，用显微注射技术分别向2组活鸡胚细胞中注射有关物质。第二步：在适宜条件下培养。第三步：分别从培养后的鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。请将与实验相关的内容填入下表：注射的物质现象有无禽流感病毒产生结论禽流感病毒的遗传物质第一组核酸提取物DNA酶如果_，则_是遗传物质如果_，则_是遗传物质第二组核酸提取物RNA酶如果_，则_是遗传物质如果_，则_是遗传物质答案：第一组：有禽流感病毒产生RNA无禽流感病毒产生DNA第二组：有禽流感病毒产生DNA无禽流感病毒产生RNA1RNA大多数病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，含RNA的这类病毒我们把它叫做RNA病毒。常见的RNA病毒有艾滋病病毒、SARS病毒、流感病毒、烟草花叶病毒等。RNA病毒由于其遗传物质是单链的RNA，更容易发生突变。2DNA在生物界，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质。1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种脱氧核苷酸答案：B解析：A项中，豌豆的遗传物质是DNA；B项中，酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上，在线粒体上也有少部分；C项中，T2噬菌体的遗传物质是DNA，含C、H、O、N、P，不含S；D项中，HIV的遗传物质是RNA，水解产生4种核糖核苷酸。2下图为“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过程，能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是（）。A BC D答案：D3以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果，关于此实验的分析和结论不正确的是（）。A上清液的主要成分是细菌的培养基，沉淀物的主要成分是细菌菌体B放射性高的部分表示了示踪元素的存在C实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌D实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌答案：C解析：上清液的主要成分是培养基（含游离的噬菌体及噬菌体蛋白质外壳），上清液的放射性很高，说明被标记的部分没有进入细菌；即标记的是噬菌体的蛋白质外壳；沉淀中的成分是细菌（内含子代噬菌体），沉淀物放射性高说明标记的噬菌体DNA已进入了细菌。4一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是（）。A最初认为遗传物质是蛋白质，是推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息B噬菌体侵染细菌实验中，只有在离心后的沉淀物中才能测到放射性同位素32PC噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA完全分开D在肺炎双球菌转化实验中，细菌转化的实质是发生了基因重组答案：B解析：噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记噬菌体的DNA，能在离心后的沉淀物中检测到很强的放射性同位素32P，但上清液也有少量放射性32P。5病毒的遗传物质（）。A都是DNA B是DNA和RNAC都是RNA D是DNA或RNA答案：D解析：病毒是非细胞生物，其成分只有DNA或RNA和蛋白质。大多数病毒所含的核酸是D