高中生物 2.4.1探索遗传物质的过程课件 苏教版必修2 .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型球菌小鼠 r型活球菌 加热杀死的s型球菌小鼠 不死亡 死亡 死亡 s型活球菌 不死亡 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 r型 s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 点拨 1 格里菲思实验中 注射r型活球菌与注射s型活球菌相互对照 说明s型活球菌有毒性 2 艾弗里实验中 各组互为对照 说明只有dna才是遗传物质 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 噬菌体侵染大肠杆菌的实验 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 进一步证明了dna是遗传物质 1 该实验中用35s和32p这两种同位素分别标记 和 2 写出35s和32p标记的噬菌体侵染大肠杆菌经搅拌离心后 放射性很高的部位和原因 蛋白质 dna 1 35s标记噬菌体 放射性很高的部位 原因 2 32p标记噬菌体 放射性很高的部位 原因 3 实验结论 上清液 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 离心后存在于上清液中 沉淀物中 dna进入大肠杆菌 离心后存在于沉淀物中 dna是噬菌体的遗传物质 点拨 噬菌体侵染细菌实验标记的特征元素是s和p s只存在于噬菌体的蛋白质外壳中 p几乎都存在于噬菌体的dna中 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 蛋白质 rna 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 tmv hrv 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 点拨 噬菌体侵染细菌和肺炎双球菌转化实验证明dna是遗传物质 而烟草花叶病毒的感染和重建实验证明rna是遗传物质 因此 通过上述实验 有力地证明了核酸是遗传物质 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 nacl浓度 0 14mol l 不同浓度的nacl 溶液 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 dna 酒精 较少 二苯胺 蓝色 2 材料 新鲜鸡血3 dna的提取过程取新鲜鸡血180ml加抗凝剂 加0 1g ml的 溶液100ml充分搅拌制得鸡血细胞液约280ml4 冰箱内静置沉淀一天取鸡血细胞液约 柠檬酸钠 5ml 10ml 加蒸馏水20ml搅拌 沿一个方向 5min使血细胞吸水涨破将细胞破碎液过滤 取 加2mol l的nacl溶液40ml 轻缓搅拌 沿一个方向 1min 使 核物质 dna 溶液加蒸馏水稀释至nacl浓度约 玻璃棒 沿一个方向 轻轻搅拌溶液中丝状物渐多溶液中析出 滤液 dna溶解 0 14mol l 丝状物 思维判断 1 加热杀死的s型球菌和r型活球菌混合注射到小鼠体内 从小鼠尸体中提取到的细菌全部是s型球菌 分析 加热杀死的s型球菌和r型活球菌混合注射到小鼠体内后 转化出有毒性的s型活球菌 并且这种性状的转化是可以遗传的 因此在小鼠尸体中可以提取到s型球菌 在小鼠体内还可以分离出大量的r型球菌 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 艾弗里证明用dna酶分解后的s型活球菌的dna不能使r型球菌发生转化 分析 艾弗里的体外转化实验结果表明只有加入s型球菌的dna r型球菌才能转化为s型球菌 并且dna纯度越高 转化越有效 但是用dna酶分解后的s型球菌的dna不能使r型球菌发生转化 5 豌豆细胞内既有dna 也有rna 但是dna是豌豆的主要的遗传物质 分析 豌豆细胞内有两种核酸 dna和rna 但是豌豆的遗传物质只有一种 即dna rna不会作为豌豆的遗传物质 因此 不能说dna是豌豆的主要的遗传物质 6 含有dna的丝状物与二苯胺混合后 溶液就会变成蓝色 分析 二苯胺和dna发生蓝色反应的条件是沸水浴加热几分钟 再冷却 所以只混合而不加热 溶液就不会变蓝 肺炎球菌转化实验1 体内和体外转化实验的比较 格里菲思 艾弗里及其同事 在小鼠体内 体外培养基 r型细菌与s型细菌的毒性对照 s型细菌各成分的作用进行对照 加热杀死的s型细菌能使r型细菌转化为s型细菌 s型细菌的dna能使r型细菌转化为s型细菌 s型细菌体内有 转化因子 s型细菌的dna是遗传物质 用加热杀死的s型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 将物质提纯分离后 直接地 单独地观察某种物质在实验中所起的作用 1 所用材料相同 2 体内转化实验是体外转化实验的基础 体外转化实验是体内转化实验的延伸 3 两实验都遵循对照原则 单一变量原则 2 肺炎球菌转化实验中的相互对照相互对照时每组均既是实验组又是对照组 每个实验组除要探究的因素各不相同外 其他条件均相同 最终结论必须由几组实验结果对比得出 高考警示钟 肺炎球菌转化的实质和影响因素 1 在加热杀死的s型球菌中 其蛋白质变性失活 但不要认为dna也变性失活 dna在加热过程中 双螺旋解开 氢键被打开 但缓慢冷却时 其结构可恢复 2 转化的实质并不是基因发生突变 而是s型球菌的dna片段整合到了r型球菌的dna中 即实现了基因重组 3 在转化过程中并不是所有的r型球菌均转化成s型球菌 而是只有少部分r型球菌转化为s型球菌 原因是转化受dna的纯度 两种细菌的亲缘关系 受体菌的状态等因素影响 典例训练1 2011 广东高考 艾弗里及其同事用r型和s型肺炎球菌进行实验 结果如下表 从表可知 a 不能证明s型菌的蛋白质不是转化因子b 说明s型菌的荚膜多糖有酶活性c 和 说明s型菌的dna是转化因子d 说明dna是主要的遗传物质 解题指南 1 考查实质肺炎球菌转化实验的结论 2 解题关键解答本题应首先对 和 组实验进行对照 明确使r型球菌转化为s型球菌的是s型球菌的dna 解析 选c 组 r型球菌 s型球菌的蛋白质或荚膜多糖 只长出r型球菌 说明蛋白质或荚膜多糖不是转化因子 组 将s型球菌的dna注入r型球菌 结果既有r型球菌又有s型球菌 说明s型球菌的dna可以使r型球菌转化为s型球菌 组 用dna酶将s型球菌的dna水解 结果只长出r型球菌 说明dna的水解产物不能使r型球菌转化为s型球菌 进而说明了只有dna才能使r型球菌发生转化 变式备选 2012 南京模拟 在艾弗里证明遗传物质是dna的实验中 用dna酶处理从活的s型球菌中提取的dna与r型球菌混合培养 结果发现培养基上仅有r型菌生长 设置本实验步骤的目的是 a 证明r型球菌生长不需要dnab 补充r型球菌生长所需要的营养物质c 直接证明s型球菌dna不是促使r型球菌转化的因素d 与 以s型球菌的dna与r型球菌混合培养 的实验形成对照 解析 选d 从活的s型球菌中提取的dna与r型球菌混合培养 结果发现培养基上有r型球菌和s型球菌生长 用dna酶处理从活的s型球菌中提取的dna 然后与r型球菌混合培养 结果发现培养基上仅有r型球菌生长 这样通过对照实验就证明了dna是遗传物质 变式备选 在肺炎球菌感染小鼠的实验中 下列实验结果不正确的是 a 注射r型球菌后 小鼠不死亡b 注射s型球菌后 小鼠死亡 从小鼠体内能分离出活的s型球菌c 注射r型球菌及热处理的s型球菌后 小鼠死亡 从小鼠体内只能分离出活的s型球菌d 注射s型球菌及热处理的r型球菌后 小鼠死亡 从小鼠体内能分离出活的s型球菌 解析 选c 注射r型球菌及热处理的s型球菌 s型球菌的dna使无毒性的r型球菌转化为有毒性的s型球菌 使小鼠死亡 小鼠体内既能分离出s型球菌 又能分离出r型球菌 噬菌体侵染细菌的实验1 噬菌体的增殖 1 模板 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 原料 大肠杆菌的氨基酸 3 合成蛋白质场所 大肠杆菌核糖体 2 实验步骤及结果和结论 3 上清液和沉淀物放射性分析 1 用32p标记的噬菌体侵染大肠杆菌 上清液中含放射性的原因 保温时间过短 有一部分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 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 2 用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌 沉淀物中有放射性的原因 由于搅拌不充分 有少量含35s的噬菌体吸附在细菌表面 随细菌离心到沉淀物中 高考警示钟 1 噬菌体侵染细菌实验中的标记误区 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 不能同时标记在同一噬菌体上 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 2 噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双细菌转化实验的方法不同 1 前者采用放射性同位素标记法 即分别标记dna和蛋白质的特征元素 32p和35s 2 后者则采用直接分离法 即分离s型细菌的dna 多糖 蛋白质等 分别与r型细菌混合培养 典例训练2 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标记的噬菌体侵染实验分别说明dna是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 解题指南 1 考查实质噬菌体侵染细菌实验的放射性检测分析 2 解题关键 1 明确正常情况下所标记的放射性元素存在的具体位置 即35s存在于上清液中 32p存在于沉淀物中 并确定误差出现的原因 2 明确在实验过程中噬菌体的蛋白质并未进入细菌内发挥作用 因此 不能确定蛋白质是不是遗传物质 解析 选c 噬菌体是寄生生物 一般的培养基无法培养噬菌体 在用35s和32p标记的噬菌体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 沉淀物中有少量放射性是因为培养时间过长 子代噬菌体从大肠杆菌中释放出来或者搅拌不充分 使含35s的蛋白质外壳残留在细菌上 噬菌体侵染细菌的实验只能说明dna是遗传物质 不能证明蛋白质是不是遗传物质 互动探究 1 按b选项所述的标记方法 进入细菌体内的成分是什么 提示 用32p标记的dna 分析 用35s标记噬菌体的蛋白质 32p标记dna 在侵染过程中蛋白质外壳留在外面 dna进入细菌体内 2 若c选项中的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 噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内或噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代 分析 若噬菌体侵染大肠杆菌实验过程中 有一部分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 若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 噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代 经离心后子代噬菌体分布于上清液 也会使上清液中出现放射性 变式备选 如果用15n 32p 35s标记噬菌体后 让其侵染细菌 在产生的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dna中找到15n和32pb 可在外壳中找到15n和35sc 可在dna中找到15n和32p 35sd 可在外壳中找到15n 解析 选a 噬菌体是由dna和蛋白质组成的 dna中含有磷酸基团和含氮碱基 能够标记上15n和32p 而蛋白质能够标记上15n和35s 在噬菌体侵染细菌的过程中 蛋白质外壳留在外面 没有进入细菌内 只有dna进入细菌内 并以细菌的化学成分为原料 氨基酸 核苷酸 来合成子代噬菌体的蛋白质外壳和dna 因为这些原料中无放射性元素 所以在子代噬菌体的dna中含有15n和32p 对照实验的设计思路与结果预测 病毒遗传物质的检测 案例 2008 上海高考样题 自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒 简称禽流感病毒 我国就参与了抗击禽流感的国际性合作 并已经研制出预防禽流感的疫苗 根据所学知识回答下列问题 1 实验室中获得大量禽流感病毒 不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上 而是以活鸡胚为培养基 其原因是 2 利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分 原理是 rna在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色 dna与二苯胺试剂共热显蓝色 3 实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和rna 不含dna 则证明禽流感病毒遗传物质的最关键实验设计思路是 4 请你预测用禽流感病毒的蛋白质和rna分别感染活鸡胚所存在的几种可能性 如果蛋白质与rna都有遗传效应 说明蛋白质和rna都是遗传物质 如果 说明 如果 说明 如果 说明 命题人透析 1 解题中的两个疑惑点 病毒培养基的选择 病毒是没有细胞结构的一类寄生生物 它们仅由核酸和蛋白质外壳组成 既无产能酶系 也无蛋白质和核酸合成酶系 不能在培养基上直接培养 只能利用宿主的活细胞培养 探究实验中如何设置单一变量 禽流感病毒体内有rna和蛋白质 要探究到底哪一种是它的遗传物质 需要设置对照实验进行探究 而控制单一变量是设置对照实验所必须遵循的原则 所以需要单独观察每一种物质的作用效果 因此需利用分离提纯法或同位素标记法 2 探究性实验结果预测的方法 探究性实验的预测结果不惟一 大多有三种可能 变量促进结果 变量抑制结果 变量与结果无关 或者如本题 4 这种情况 全肯定 全否定 一肯定一否定 等 标准答案 1 病毒只能寄生在宿主的活细胞中进行繁殖等各项生命活动 2 蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色 3 设法将禽流感病毒的蛋白质和rna分开 单独地 直接地去观察它们各自的作用 4 rna有遗传效应 而蛋白质没有遗传效应rna是遗传物质 而蛋白质不是遗传物质 rna没有遗传效应 而蛋白质有遗传效应rna不是遗传物质 而蛋白质是遗传物质 rna和蛋白质都没有遗传效应rna和蛋白质都不是遗传物质 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现 在宿主的活细胞中 2 必须体现 双缩脲试剂 紫色 3 必须体现 分开 单独 4 必须体现 rna 蛋白质 失分案例 1 错答为 活鸡胚内营养物质丰富 忽视了病毒的寄生现象 2 答为 双缩尿 错别字失分 错答为 蓝色 容易与用二苯胺法鉴定dna的颜色混淆 3 答为 分离提纯 4 在 说明 中只写 rna是遗传物质 而未写 蛋白质不是遗传物质 只考虑rna 忽略了蛋白质 因而不能正确地预测实验结果 1 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储存大量遗传信息 解析 选c a项 不同生物的蛋白质在结构上存在差异 则可储存遗传信息 由此判断a项正确 b项 蛋白质与生物的性状密切相关 体现了遗传物质控制生物的性状和新陈代谢 由此判断b项正确 c项 蛋白质结构不稳定 温度过高 强酸 强碱均能使蛋白质变性 由此判断c项错误 d项 蛋白质中氨基酸的不同排列组合 说明蛋白质具有储存大量遗传信息的潜在能力 由此判断d项正确 2 将tmv型病毒的rna与hrv型病毒的蛋白质结合在一起 组成一个新品系 用这个病毒去感染烟草 则在烟草体内分离出来的病毒有 a tmv型的蛋白质和hrv型的rnab tmv型的rna和hrv型的蛋白质c tmv型的蛋白质和tmv型的rnad hrv型的蛋白质和hrv型的rna 解析 选c tmv与hrv型病毒的遗传物质都是rna 将tmv型病毒的rna与hrv型病毒的蛋白质结合在一起 组成一个新品系 由于其遗传物质是rna 用这种新品系病毒去感染烟草 其遗传物质rna会在烟草体内利用烟草的化学成分来合成rna 并以此rna为模板来合成蛋白质外壳 所以子代病毒的rna和蛋白质都是tmv型 3 2012 南京模拟 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 4 如图为 肺炎球菌转化实验 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 b c d 解析 选d 实验 中活的r型球菌在s型球菌的dna作用下 转化为s型球菌 说明s型球菌的dna肯定进入了r型球菌中 并实现了对其性状的控制 证明dna是遗传物质 为了排除其他物质是遗传物质的可能性 还要设计一系列对照实验 题中的 均分别与 形成对照实验 说明s型球菌的rna 蛋白质 多糖等都不能使r型球菌发生转化 即证明了rna 蛋白质和多糖类荚膜等其他物质不是遗传物质 5 噬菌体侵染细菌的实验中 在细菌内合成蛋白质的正确叙述是 多选 a 原料和酶来自细菌而模板来自噬菌体b 模板和酶来自噬菌体 核糖体和氨基酸原料来自细菌c 指导蛋白质合成的dna来自噬菌体 氨基酸原料来自细菌d 指导蛋白质合成的dna来自噬菌体 核糖体 氨基酸原料和酶由细菌提供 解析 选a c d 噬菌体以自己的dna为模板 利用细菌的原料 场所等复制自己的dna 合成自己的蛋白质外壳 6 近几年 猪流感在全球范围内扩散 严重威胁着养殖业和人类的健康 某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现 常见的流感病毒都是rna病毒 同时提出疑问 猪流感病毒的遗传物质是dna还是rna 下面是兴趣小组探究猪流感病毒的遗传物质设计的实验步骤 请将其补充完整 1 实验目的 2 材料用具 显微注射器 猪流感病毒的核酸提取液 猪胚胎干细胞 dna酶和rna酶等 3 实验步骤 第一步 把猪流感病毒核酸提取液分成相同的a b c三组 第二步 取等量的猪胚胎干细胞分成三组 用显微注射技术分别把a b c三组处理过的核酸提取液注射到三组猪胚胎干细胞中 第三步 将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间 然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品 检测是否有猪流感病毒产生 4 预测结果及结论 若a b c三组都出现猪流感病毒 则猪流感病毒的遗传物质既不是dna也不是rna 解析 本题的实验目的是探究猪流感病毒的遗传物质是dna还是rna 根据酶的专一性 利用给定的材料用具 设计不处理核酸提取液和分别用dna酶 rna酶处理核酸提取液的三组实验相互对照 根据实验结果便可得出结论 答案 1 探究猪流感病毒的遗传物质是dna还是rna 3 分别用等量的相同浓度的dna酶 rna酶处理a b两组 c组不处理 4 若a c两组出现猪流感病毒 b组没有出现 则猪流感病毒的遗传物质是rna 若b c两组出现猪流感病毒 a组没有出现 则猪流感病毒的遗传物质是dna 实验方法图解表述型实验的解题策略 理论指导 图解表述型实验是指用图表和图形表示生物学实验的过程 从实验中获得数据