【名师一号】高考生物 第19讲 DNA是主要的遗传物质复习与学科能力课件.ppt

共86页 1 第三章基因的本质与基因的表达第19讲dna是主要的遗传物质 共86页 2 教材基础回扣一 肺炎双球菌的转化实验1 肺炎双球菌 共86页 3 2 体内转化实验 1 实验过程 共86页 4 思考1 转化的实质是什么 提示 基因重组 共86页 5 2 结论 加热杀死的s型细菌中 含有某种促使r型细菌转化为s型细菌的 10 转化因子 共86页 6 3 体外转化实验 1944年艾弗里 1 设计思路 设法 11 将dna和蛋白质分开 单独观察它们的作用 共86页 7 2 实验过程及结果 共86页 8 3 结论 14 dna才是使r型细菌产生稳定遗传变化的物质 共86页 9 二 噬菌体侵染细菌的实验1 原理 t2噬菌体以自己的dna为模板 利用 15 宿主细胞内的物质合成自身组成物质而实现增殖 2 方法 16 同位素标记法 用35s标记一部分噬菌体的蛋白质 32p标记另一部分噬菌体的dna 共86页 10 3 t2噬菌体 1 结构 由 17 蛋白质外壳和核酸组成 2 生活方式 18 寄生 3 繁殖 19 增殖 共86页 11 4 实验过程及结果 1 标记噬菌体 用分别含 20 35s和32p的培养基培养细菌 再分别培养 21 t2噬菌体得到分别含35s的蛋白质和含有32p的dna的噬菌体 共86页 12 思考2 噬菌体增殖的过程是怎样的 提示 吸附 注入 合成 组装 释放 共86页 13 5 结论 dna是遗传物质 共86页 14 考点迁移互动考点1dna是遗传物质的直接证据 肺炎双球菌转化实验1 实验原理肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验是证明dna是遗传物质的两个经典实验 这两个著名实验的设计思路和原理基本相同 即设法把dna与蛋白质分开 单独地 直接地去观察dna和蛋白质的作用 从而证明了dna是遗传物质 而蛋白质不是遗传物质 共86页 15 2 实验过程1928年格里菲思实验 共86页 16 1944年艾弗里实验 共86页 17 3 结论 dna是遗传物质 蛋白质不是遗传物质特别提醒 1 格里菲思的体内转化实验只提出 s型细菌体内有转化因子 并没有具体证明哪种物质是遗传物质 最终证明dna是遗传物质的是艾弗里 2 格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里dna r型活细菌培养基上生存的细菌r型和s型都有 但是r型多 共86页 18 3 在格里菲思实验中 s型细菌体内的dna热稳定性高 当与r型细菌混合培养时 s型细菌dna进入r型细菌体内 这叫dna的转导 其结果在s型细菌的dna的控制下 利用r型细菌体内的化学成分 合成了s型细菌的dna和蛋白质 从而组成了具有毒性的s型细菌 4 格里菲思的体内转化实验 只能说明被杀死的s型细菌中含有 转化因子 但不能说明 转化因子 是什么 艾弗里的体外转化实验还可以证明 多糖 脂质 蛋白质 rna dna水解产物等不是遗传物质 dna能引起可遗传的变异 共86页 19 5 加热杀死的s型细菌能使r型活细菌发生转化的原因 加热到一定温度 蛋白质的分子结构 空间结构 会被破坏而变性 从而丧失生物活性 而蛋白质是一切生命活动的体现者和主要承担者 因此 加热引起蛋白质变性是导致s型细菌死亡的原因 实验表明 把dna溶液加热至沸点 可使其氢键断裂 双螺旋解体 但若将其缓慢冷却 部分分离的单链又可得以重聚 恢复其双螺旋结构 因此 在一定温度范围内 加热不会导致dna变性 共86页 20 例析1 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 注射入小鼠 r型菌的dna dna酶 加入s型菌 注射入小鼠 r型菌 dna酶 高温加热后冷却 加入s型菌的dna 注射入小鼠 s型菌 dna酶 高温加热后冷却 加入r型菌的dna 注射入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是 共86页 21 a 存活 存活 存活 死亡b 存活 死亡 存活 死亡c 死亡 死亡 存活 存活d 存活 死亡 存活 存活 解析 中dna酶能够将dna水解成脱氧核苷酸 而脱氧核苷酸不是遗传物质 不能够将r型转化为s型细菌 因此小鼠能够存活 中本来就是有毒的s型 因此小鼠死亡 由于高温加热 可导致r型菌死亡和dna酶变性失活 注入小鼠体内的只是s型菌的dna 因此小鼠存活 由于高温加热导致s型菌死亡和dna酶变性失活 注入小鼠体内的只是r型菌的dna 因此小鼠存活 答案 d 共86页 22 互动探究1 r型肺炎双球菌菌体无多糖类的荚膜 是无毒性细菌 s型肺炎双球菌菌体有多糖类的荚膜 是有毒性细菌 可使人患肺炎或使小鼠患败血病 科学家艾弗里及其同事利用肺炎双球菌来探究什么是遗传物质的问题 实验器材 用具 s型细菌 r型细菌 dna水解酶 培养基 培养皿等 共86页 23 1 艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密 于是又做了第四组实验 请按照 中表达式格式写出第四组实验方法和结果 2 上述实验可以得出的结论是 dna是遗传物质 蛋白质等不是遗传物质 共86页 24 3 该实验最关键的设计思路是 4 肺炎双球菌具有的细胞器是 其控制遗传性状的基因主要位于 中 把s型细菌的dna与蛋白质 多糖等物质分开 单独地 直接地观察dna和蛋白质等物质的作用 核糖体 拟核 共86页 25 考点2噬菌体侵染细菌的实验过程 共86页 26 共86页 27 共86页 28 特别提醒 1 噬菌体侵染细菌的实验还能间接证明的结论 1 dna能够自我复制 使前后代保持一定的连续性 维持遗传性状的稳定性 2 dna能控制蛋白质的生物合成 从而能够控制新陈代谢的过程和性状 但本实验不能证明 dna是主要的遗传物质 共86页 29 2 噬菌体侵染细菌的实验误差分析 上清液和沉淀物中为何都有放射性 1 用32p标记的噬菌体侵染大肠杆菌 理论上在上清液中不含放射性 下层沉淀物中应具有很高的放射性 而实验最终结果显示在离心后的上清液中 也有一定的放射性 而下层的放射性强度却比理论值略低 原因有二 一是保温时间过短 有一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 二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离 这一段保温时间过长 共86页 30 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 共86页 31 2 若用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌 理论上沉淀物中不含放射性 但可能由于搅拌不充分 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 共86页 32 例析2 有人模仿科学家赫尔希和蔡斯所做的 t2噬菌体侵染细菌的实验 设计了下列实验 如图示 试图证明 噬菌体的遗传物质是dna 共86页 33 结果 几乎所有的32p位于沉淀物中的大肠杆菌细胞内 结论 以上实验说明的 t2噬菌体中 亲代与子代之间具有连续性的物质是dna 而不是蛋白质 我们认为 仅用该实验步骤还不足以严密论证以上结论 请在上述实验的基础上补充相应的实验方法 步骤 并预测结果 共86页 34 1 步骤 标记 将大肠杆菌放在含35s的培养基中培养一段时间 然后用 侵染 用35s标记的t2噬菌体侵染 搅拌 把噬菌体和大肠杆菌的混合液放到搅拌器中搅拌 使吸附在大肠杆菌细胞壁上的 脱落下来 离心 以1000r min的速度转动 由于 而噬菌体则存在于 从而使噬菌体和细菌相互分离开 t2噬菌体侵染大肠杆菌 使35s标记t2噬菌体的蛋白质外壳 未标记的大肠杆菌 混合10min 噬菌体外壳 噬菌体比细菌轻 离心时可以使大肠杆菌沉淀下来 上清液中 共86页 35 检测和记录结果 2 结果预测 分别测定沉淀物和上清液中的放射性示踪元素 几乎所有的35s位于上清液中的噬菌体外壳内 共86页 36 解析 噬菌体是由dna和蛋白质的外壳组成 本实验只证明了dna的作用 而不能证明蛋白质的去向 故应再做一实验证明蛋白质的作用 具体操作如下 标记 将大肠杆菌放入含35s的培养基中培养一段时间 然后用t2噬菌体侵染大肠杆菌 使35s标记t2噬菌体的蛋白质 侵染 用被35s标记的t2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌 混合10分钟 搅拌 把噬菌体和大肠杆菌的混合液放到搅拌器中搅拌 使吸附在大肠杆菌细胞壁上的噬菌体外壳脱落下来 共86页 37 离心 以1000转 分的速度转动 由于噬菌体比细菌轻 离心时可以使大肠杆菌沉淀下来 而噬菌体则存在于上清液中 从而使噬菌体和细菌相互分离开来 检测和记录结果 分别测定沉淀物和上清液中的放射性示踪元素 结果预测 几乎所有的35s位于上清液中的噬菌体外壳内 共86页 38 互动探究2 1 下列关于噬菌体侵染细菌实验的相关叙述中 不正确的是 a 证明dna是 注入 细菌体内的物质 可用同位素32p 35s分别标记噬菌体的dna和蛋白质b 侵染过程中的 合成 阶段 以噬菌体的dna为模板 而氨基酸 核苷酸 atp 酶 场所等条件均由细菌细胞提供c 搅拌的目的是为了分离噬菌体的dna和蛋白质d 若用32p对噬菌体双链dna标记 再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次 则含31p的dna占子代dna总数的比例为1 共86页 39 解析 搅拌是为了将噬菌体未注入部分和噬菌体分离 任何病毒一旦离开活的细胞 都不能单独地进行生命活动 因为只有依靠细胞为它提供各种原料 能量 酶及场所它才能表现出各项生命活动 dna复制是半保留复制 不管复制多少次 子代的每一个dna分子中至少有一条是重新合成的 答案 c 共86页 40 互动探究2 2 为研究噬菌体侵染细菌的详细过程 你认为同位素标记的方案应为 a 用14c或3h培养噬菌体 再去侵染细菌b 用18o或32p培养噬菌体 再去侵染细菌c 将一组噬菌体用32p和35s标记d 一组用32p标记dna 另一组用35s标记蛋白质外壳 共86页 41 解析 用32p和35s分别标记dna和蛋白质外壳 35s仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中 32p仅存在于噬菌体的dna中 而14c 18o在蛋白质和dna中都含有 无法区别是哪一个成分发挥作用 同时用35s 32p标记蛋白质和dna 都有放射性 也无法判断是哪一个成分发挥作用 答案 d 共86页 42 考点3肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较这两个实验都是证明dna是生物的遗传物质的直接实验证据 两者在实验设计 实验结论等方面既有共同性也有细微的差别 共86页 43 1 实验设计思路及结论的比较 共86页 44 2 两个实验遵循相同的实验设计原则 对照原则 1 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 共86页 45 2 噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 共86页 46 特别提醒 两实验最终都证明了dna是遗传物质 噬菌体侵染细菌实验只能证明dna是遗传物质 不能证明蛋白质不是遗传物质 因蛋白质没有进入细菌体内 两个实验都不能证明dna是主要的遗传物质 通过两个实验可以体现出dna作为遗传物质的以下特点 a 稳定性 b 可以自我复制 保持连续性 c 可以指导蛋白质合成 共86页 47 例析3 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 共86页 48 解析 两实验的共同点是把dna和蛋白质分开 分别研究其各自的效应 遵循单一变量原则 所以c对 a项中 重组dna片段 在赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中没有体现 b项中 没有诱发dna突变 d项中 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验没有用同位素示踪技术 答案 c 共86页 49 互动探究3 下图为肺炎双球菌转化实验的图解 请回答 共86页 50 1 分析图a可以看出 加热杀死有毒的s型细菌与活的r型无毒细菌混合注入小鼠体内 小鼠将 原因是 死亡 s型细菌的dna将r型细菌转化成活的有毒的s型细菌 使小鼠死亡 共86页 51 2 若用同位素标记法分别对蛋白质和dna进行标记 可选用下列哪一组 a 14c和18ob 35s和32pc 14c和32pd 35s和18o 答案 b 共86页 52 3 分析图b可以看出 该实验获得成功的最关键设计是 设法将dna与蛋白质分开 单独地 直接地去观察它们的作用 共86页 53 解析 此题考查肺炎双球菌的转化实验和结论 分析图a可以看出 加热杀死有毒的s型细菌与活的r型无毒细菌混合后 可转化为有毒性的s型活细菌 小鼠将死亡 2 蛋白质含有s 不含p元素 核酸含有p而不含s元素 因此可用35s和32p分别对蛋白质和dna进行标记 3 分析图b可知 加入s型细菌的dna r型无毒的细菌发生转化 表现了s型细菌的性状 这说明s型细菌的dna进入r型细菌的细胞中 实现了对其性状的控制 也说明dna是遗传物质 该实验获得成功的最关键设计是设法将dna与蛋白质分开 单独地 直接地去观察它们的作用 共86页 54 考点4烟草花叶病毒侵染烟草的实验 证明rna是遗传物质1 烟草花叶病毒 简称tmv 其基本成分是蛋白质和rna 体内无dna 为查明其遗传物质 1957年格勒和施拉姆进行了如下实验 共86页 55 结论 烟草花叶病毒的遗传物质是rna 2 dna是主要遗传物质 结论的来源由于绝大多数生物的遗传物质是dna 只有一少部分rna病毒的遗传物质是rna 所以说dna是主要的遗传物质 共86页 56 特别提醒 一切生物的遗传物质都是核酸 dna或rna 凡细胞生物 不论是真核生物还是原核生物 其遗传物质都是dna 其细胞中的rna只是遗传信息表达的媒介 dna病毒 如噬菌体 的遗传物质是dna 只有极少数rna病毒的遗传物质是rna 核酸的基本单位 核苷酸 没有遗传效应 不是遗传物质 共86页 57 例析4 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 共86页 58 a 实验 b 实验 c 实验 d 实验 解析 不可能 病斑中分离出的病毒类型应是b型 因为病毒类型取决于提供遗传物质的一方 答案 c 共86页 59 互动探究4 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 如下图a 试分析图b中 a b c 三个实验并回答问题 共86页 60 共86页 61 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 tmv的蛋白质外壳 无病斑 hrv的rna 出现hrv感染烟草叶的病斑 tmv的蛋白质外壳和hrv的rna 合成的新病毒出现hrv感染烟草叶的病斑 hrv rna是遗传物质而蛋白质不是遗传物质 共86页 62 技巧热点探究实验设计中的对照原则只有比较才能看出差异 只有通过对照才能验证我们的推论 因此 在实验设计中 要设置对照组 科学 合理的设置对照可以使实验方案简洁 明了 且使实验结论更有说服力 实验中的无关变量很多 必须严格控制 要平衡和消除无关变量对实验结果的影响 对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法 共86页 63 如证明dna是遗传物质的肺炎双球菌体外转化实验中 设置了以下几组实验 a s型细菌的蛋白质 r型活细菌r型菌落 b s型细菌荚膜的多糖 r型活细菌r型菌落 c s型细菌的dna r型活细菌s型菌落 r型菌落 d s型细菌的dna dna水解酶 r型活细菌r型菌落 共86页 64 该实验所研究的实验因素为dna 故用dna处理的c组为实验组 而蛋白质或多糖虽然是实验所实施的处理因素 但与实验因素 dna 无关 故a b c组之间形成条件对照 a b组均为c组的对照组 而c组 实验组 和d组 对照组 之间形成空白对照 该实验既设置了条件对照 又设置了空白对照 通过对照 更能说明实验因素对实验结果的影响 在大多数实验中需要设置对照实验 但也有例外 如孟德尔的豌豆杂交实验 物质鉴定或检测实验就可以不设对照 共86页 65 典例 在研究生物遗传物质的过程中 人们做了很多实验进行研究 包括著名的 肺炎双球菌转化实验 请分析以下实验并回答问题 1 某人曾重复了 肺炎双球菌转化实验 步骤如下 a 将一部分s型细菌加热杀死 b 制备符合要求的培养基并均匀分为若干组 将菌种分别接种到各组培养基上 如图中文字说明部分 共86页 66 c 将接种后的培养基置于适宜温度下培养一段时间 观察菌落生长情况 结果如图所示 共86页 67 制备符合要求的培养基时 除加入适当比例的水和琼脂外 还必须加入一定量的无机盐 氮源 有机碳源 并调整ph 本实验可得出的结论是 生长因子 s型细菌中的 某种物质 转化因子 能使r型细菌转化成s型细菌 而且这种转化是可遗传的 共86页 68 2 艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中起作用的是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 促使r型细菌转化成s型细菌的物质是dna 并预测实验结果 得出实验结论 共86页 69 实验设计方案 第一步 从s型细菌中提取dna 制备符合要求的培养基 并将盛有等量培养基的培养装置分别标号a b c 第二步 第三步 第四步 a中不加任何提取物 b中加入提取出的s型细菌dna c中加入提取的s型细菌dna和dna酶 顺序可变 在三组培养基上分别接种等量的r型细菌 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 共86页 70 请预测实验结果并得出合理结论 通过你设计的实验 还能得出的新的结论 a中只有r型细菌菌落 b中出现r型和s型细菌两种菌落 c中只有r型细菌菌落 本实验结果可证明s型细菌dna分子可以使r型细菌转化为s型细菌 dna只有在结构保持完整 未被破坏的条件下才具有促进r型细菌转化为s型细菌的功能 共86页 71 思维导析 第 1 题微生物生长需要五大营养要素 即水 无机盐 碳源 氮源及生长因子 由于r型细菌和s型细菌都属于异养型细菌 所以培养基中的碳源应为有机碳源 第 2 题是验证实验 欲证明促进r型菌转化的物质是dna 可用dna酶将s型菌dna破坏后 看是否还能实现r型菌向s型菌的转化 解答可考虑以下几个方面 设置对照实验 实验组中不加入提取的s型细菌的dna 在对照组中 一组中不加任何提取物 另一组中加入提取出的s型细菌的dna和dna酶 共86页 72 单一变量的控制 即培养细菌的培养基中只有是否加入s型细菌dna这一实验变量不同 其余的变量 如接种的细菌种类 数量以及培养条件等 应基本相同 共86页 73 应用 拓展某科研小组对禽流感病毒遗传物质进行了如下实验 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 共86页 74 实验步骤 第一步 取等量活鸡胚二组 用显微注射技术 分别向二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 共86页 75 共86页 76 答案 共86页 77 解析 本题的背景是有关核酸 酶的实验 主要考查学生在一定的条件下 使用恰当的方法进行对照实验设计的能力 以及根据实验条件 实验方法 推断实验结果的能力 该题给出的是 核酸 其性质是 未知的 要求学生依据给定的条件 去鉴定分析 所以该题也考查了学生应用所学知识和技能分析和解决现实中可能遇到的实际问题的能力 怎样设置对照实验 探究dna rna哪个是禽流感病毒的遗传物质 实质上是用dna酶和rna酶处理其核酸提取物 然后进行对照 共86页 78 高考模拟备选1 2009 江苏 5 下列有关生物体遗传物质的叙述 正确