高中生物 4.1 探索遗传物质的过程同步课件 苏教版必修2.ppt

第一节探索遗传物质的过程 课程标准1 总结人类对遗传物质的探索过程 2 尝试提取dna 课标解读1 简述肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验过程及结论 2 比较肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的实验方法的异同点 3 选择适宜材料 提取dna分子 1 两种类型的肺炎双球菌 dna是主要的遗传物质 光滑 有 有 粗糙 无 无 2 肺炎双球菌转化实验 1 格里菲思实验 体内转化 2 艾弗里实验 体外转化 的发现 使r型球菌转化为s型球菌并不需要 构成s型活球菌的 蛋白质和多糖等物质中 是 使球菌的致病性发生了转化 完整细胞 dna dna 实验结论 是使r型球菌产生稳定遗传变化的物质 即 是遗传物质 像dna这样 能携带 控制生物体的特定 并通过 过程将 传递给后代的物质 称为遗传物质 3 遗传物质 dna dna 遗传信息 性状 细胞增殖 遗传信息 格里菲思肺炎球菌体内转化实验是否证明了dna是遗传物质 艾弗里实验呢 提示格里菲思肺炎球菌体内转化实验仅证明了加热杀死的s型肺炎球菌中存在某种 转化因子 并未证明该转化因子为dna 艾弗里实验则可证明dna是遗传物质 思维激活1 肺炎双球菌的转化实验过程分析 1 体内转化实验 格里菲思的实验 2 体外转化实验 艾弗里的实验 实验过程 a 只有s型球菌的dna能使r型球菌发生转化 b dna被水解后不能使r型球菌发生转化 c s型球菌的其他物质不能使r型球菌发生转化 d 实验结论s型球菌体内只有dna才是 转化因子 即dna是遗传物质 蛋白质 多糖等不是遗传物质 3 肺炎球菌的体内转化实验与体外转化实验的比较 温馨提示体内转化实验加热杀死s型球菌的过程中 其蛋白质变性失活 但是其内部的dna在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性 体外转化作用的实质是外源dna与受体细胞dna之间的重组 使受体细胞获得了新的遗传信息 下图是 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 巩固1 a b c d 解析 r型活球菌在s型球菌的dna作用下 转化为s型球菌 这说明s型球菌的dna进入了r型球菌细胞中 实现对其性状的控制 可说明dna是遗传物质 而 中r型球菌在s型球菌的其他物质 如蛋白质 rna 多糖 作用下 都不发生这种转化 这说明蛋白质等其他物质不是遗传物质 因此 都可以说明题干所述的问题 答案d 1 t2噬菌体 结构 外壳和内部的 生活方式 噬菌体侵染细菌的实验及烟草花叶病毒侵染烟草的实验 1 噬菌体侵染细菌的实验 蛋白质 dna 寄生 2 实验过程 标记t2噬菌体 t2噬菌体侵染大肠杆菌 35s 32p 大肠杆菌外 大肠杆菌内 dna 1 烟草花叶病毒的组成 由 和 构成 2 侵染过程及结果从烟草花叶病毒中分离出 和 用分离出的 去侵染正常的烟草 烟草 用分离出的rna去侵染正常的烟草 烟草 结论 控制烟草花叶病毒性状的遗传物质是 2 烟草花叶病毒侵染烟草的实验 蛋白质 rna 蛋白质 rna 蛋白质 不感染花 感染花叶病 rna而不是 叶病 蛋白质 为了获得含32p或35s的噬菌体 可否用人工配制营养全面的培养基直接培养噬菌体 为什么 提示不能 噬菌体是一种病毒 病毒不具有独立代谢的功能 它必须依赖寄主细胞繁殖 因此 为获得含32p或35s的噬菌体应先用人工配制分别含32p与35s的培养基培养细菌 再用普通噬菌体侵染细菌 思维激活2 噬菌体侵染细菌及rna是遗传物质的实验分析 1 噬菌体侵染细菌实验思路及方法 s 是蛋白质特有的元素 p 是dna特有的元素 用放射性同位素32p和35s分别标记dna和蛋白质 直接地单独地观察它们的作用 即为放射性同位素标记法 噬菌体侵染细菌a b 实验结果分析由过程 可知 t2噬菌体的蛋白质并没有进入细菌体内 只有它的dna进入到细菌体内 并且不断增殖 说明噬菌体在亲代与子代之间具有连续性的物质是dna 亲代噬菌体的各种性状是通过dna遗传给后代的 即dna是遗传物质 2 rna是某些病毒的遗传物质 烟草花叶病毒侵染烟草的实验 b 实验过程 c 实验结果分析与结论烟草花叶病毒的rna能自我复制 并控制生物的遗传性状 因此rna是它的遗传物质 烟草花叶病毒的重建实验 a 图示说明a tmv和hrv的结构以及两种病毒侵染烟草引起的病症 a tmv b hrv b tmv的蛋白质外壳和hrv的rna所合成的新品系侵染烟草叶的情况 有侵染作用 新品系产生的病毒后代全属hrv型 b 结论 在没有dna的生物体内 rna是遗传物质 特别提醒 1 噬菌体侵染细菌实验中32p和35s的存在部位 2 该实验不能证明蛋白质不是遗传物质 因为蛋白质外壳留在外面 其作用不能证明 3 该实验可同时证明 dna分子具有相对稳定性 dna能自我复制 使前后代保持一定的连续性 dna能控制蛋白质的生物合成 但不能证明dna分子产生可遗传的变异 艾弗里和同事用r型和s型肺炎球菌进行实验 结果如下表 从表可知 例1 示例一肺炎球菌转化实验 a 不能证明s型球菌的蛋白质不是转化因子b 说明s型球菌的荚膜多糖有酶活性c 和 说明s型球菌的dna是转化因子d 说明dna是主要的遗传物质思维导图 深度剖析1944年艾弗里和同事的实验表明 只有加入dna r型球菌才能转化为s型球菌 dna是转化因子 而蛋白质 荚膜多糖等物质不是转化因子 但不能说明荚膜多糖有酶活性 故a b错误 可组成对照实验 由实验结果与自变量的对应关系可知 s型球菌的dna是转化因子 实验 只能说明dna是遗传物质 故d错误 答案c 归纳提升遗传物质探索的经典实验 1 格里菲思的肺炎球菌 体内 转化实验的推论 加热后杀死的s型肺炎球菌中含有转化因子 2 艾弗里等人的肺炎球菌 体外 转化实验的结论 dna才是使r型球菌产生稳定遗传变化的物质 也就是说 dna才是遗传物质 而蛋白质不是遗传物质 3 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验的结论 dna在亲子代之间具有连续性 蛋白质不具有连续性 dna才是遗传物质 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 例2 示例二噬菌体侵染细菌实验 思维导图 深度剖析培养噬菌体需用含大肠杆菌的培养基 被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 经短时间培养后 搅拌离心处理 该实验中 若搅拌不充分 噬菌体的外壳没有与细菌完全分离 沉淀物中存在少量放射性35s 噬菌体侵染细菌的实验仅能说明dna是遗传物质 没有说明蛋白质不是遗传物质 答案c 技巧点拨噬菌体侵染细菌的实验误差分析 1 32p标记噬菌体时 上清液中放射性来源 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 原因如下 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 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 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 2 35s标记噬菌体时 沉淀物中放射性来源若用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标记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 某同学分离纯化了甲 乙两种噬菌体的蛋白质和dna 重新组合为 杂合 噬菌体 然后分别感染大肠杆菌 并对子代噬菌体的表现型作出预测 见表 其中预测正确的是 例3 示例三病毒重组实验 a 1 3b 1 4c 2 3d 2 4 思维导图 深度剖析dna和蛋白质这两种物质中dna是噬菌体的遗传物质 所以组成成分为甲的dna和乙的蛋白质的 杂合 噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致 组成成分为乙的dna和甲的蛋白质的 杂合 噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致 答案b 归纳提升 具有细胞结构的生物和dna病毒 遗传物质都是dna 只有极少数rna病毒 遗传物质是rna 正是由于绝大多数生物的遗传物质是dna 所以说dna是主要的遗传物质 如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验 实验表明这种病原体 变式拓展 a 寄生于细胞内 通过rna遗传b 可单独生存 通过蛋白质遗传c 寄生于细胞内 通过蛋白质遗传d 可单独生存 通过rna遗传解析图示结果表明用rna感染时可出现病斑 用蛋白质感染时不出现病斑 故可证明病原体寄生于细胞内 通过rna遗传 答案a 1 实验原理 dna的粗提取与鉴定 技法必备 1 如图所示 dna在nacl溶液中的溶解度随nacl溶液浓度的变化而改变 当nacl的质量浓度为0 14 mol l时 dna的溶解度最低 利用这一原理 可以使溶解在nacl溶液中的dna析出 2 dna不溶于酒精 但是细胞中的某些物质可以溶解在酒精中 根据这一原理可以提取出含杂质较少的dna 3 dna遇二苯胺呈蓝色 利用这一原理可以鉴定dna 2 dna粗提取的实验步骤 1 制备鸡血细胞液 100ml质量浓度为0 1g ml的柠檬酸钠溶液 180ml新鲜鸡血 注入500ml烧杯中 充分搅拌 置于4 冰箱内 静置1d 2 提取鸡血细胞核 3 溶解核dna 取物质的量浓度为2mol l的氯化钠溶液40ml加入滤液中 用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌 4 析出含dna的丝状物 加入适量蒸馏水 边加边搅拌 5 dna的纯化 将粗提取出的dna黏稠物在nacl溶液中再溶解 再过滤 利用dna不溶于酒精 而细胞中的某些物质可以溶于酒精的性质 可进一步提纯dna 向上一步滤液中 加入冷却的 体积分数为95 的酒精溶液50ml 并用玻璃棒搅拌 溶液中会出现丝状物 用玻璃棒将丝状物卷起 并用滤纸吸取上面的水分 即得到含杂质较少的dna 3 dna的鉴定 2 实验步骤 取两支20ml的试管 各加入物质的量浓度为0 015mol l的nacl溶液5ml 取课堂上提取到的丝状物少许 将其放入一支试管中 并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌 使其溶解 另一支试管不加任何物质 作为对照 再向两支试管中各加入4ml二苯胺试剂 并将其混合均匀 将试管置于沸水浴中加热5min 待试管冷却后 观察两支试管中溶液颜色的变化 3 实验图示 实验操作的注意事项 1 该实验中有多次过滤 过滤用纱布而不是滤纸 而对使用的纱布层数与滤液或黏稠物有关 2 鉴定与染色不同 鉴定dna用二苯胺 而将dna进行染色一般用甲基绿 3 由于dna容易吸附在玻璃容器上 所以 实验中要选用塑料烧杯和试管 以减少dna的损失 4 不能用哺乳动物的血液作为实验材料 因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核 白细胞虽有核 但量少 所以很难提取dna 5 搅拌时动作要轻缓 而且要沿着一个方向 防止dna断裂 6 实验中两次加蒸馏水的作用 向鸡血细胞液中加水是为了使鸡血细胞吸水涨破 析出含dna的丝状物时 加蒸馏水是为了稀释nacl溶液 向含有dna的浓度较高的nacl溶液中加入大量蒸馏水 稀释nacl溶液 dna的溶解度会下降 当nacl溶液物质的量浓度为0 14mol l时 溶解度最低 从而析出dna dna在nacl溶液中的溶解度随着nacl溶液浓度的变化而改变 1 请在下列nacl溶液的浓度中选出能使dna析出最彻底的一种是物质的量浓度为 a 0 14mol lb 2mol lc 0 15mol ld 0 3mol l 2 dna不溶于酒精 但细胞中的某些物质却可以溶于酒精 利用这一原理可以 可以推测溶于酒精中的物质可能有 能力展示 3 利用dna遇 变蓝色的特性 将该物质作为鉴定 的试剂 鉴定过程 向放有 的试管中加入4ml的 试剂 混合均匀后 将试管置于 中加热5min 待试管 后 观察试管中溶液颜色的变化 解析根据实验原理可知 dna在物质的量浓度为0 14mol l的nacl溶液中溶解度最低 在物质的量浓度为2mol l的nacl溶液中溶解度最高 dna存在于染色体上 为了把dna和其他物质分开 采取dna不溶于酒精的方法 目的是除去杂质 利用dna与二苯胺会发生蓝色反应的特性 可以鉴定提取的dna 答案 1 a 2 除去杂质某些脂质 蛋白质 糖类或其他大分子物质 3 二苯胺dnadna二苯胺沸水浴冷却 在肺炎球菌的转化实验中 在培养有r型球菌的1 2 3 4四个试管中 依次分别加入从s型活球菌中提取的dna dna和dna酶 蛋白质 多糖 经过培养 检查结果发现试管内有s菌和仍然有r型球菌的分别是 1 a 1 2 3 4b 1 1 2 3 4c 1 2 3 4d 1 2 1 2 3 4 解析本题考查对肺炎球菌转化实验实质的理解和应用 肺炎球菌的遗传物质是dna 蛋白质和多糖都不是遗传物质 将r型无毒球菌转化成s型有毒球菌的转化因子是dna 用dna酶处理dna 就会使dna水解 失去转化功能 图中各试管内均含r型细菌 答案b 下图表示科研人员探究 烟草花叶病毒 tmv 遗传物质 的实验过程 由此可以判断 2 a 水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和rnab rna是烟草花叶病毒的主要遗传物质c 烟草花叶病毒的遗传物质是dna和rnad 烟草花叶病毒的蛋白质不能进入烟草细胞中解析根据图示可知 tmv放在水和苯酚中振荡后 其蛋白质和rna分离出来 说明水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和rna rna是烟草花叶病毒的遗传物质 本实验不能说明烟草花叶病毒的蛋白质不能进入烟草细胞 答案a 下列有关核酸与遗传物质关系的叙述 不正确的是 多选 a dna是绝大多数生物的遗传物质b 原核生物的遗传物质是rnac 在真核生物中 dna和rna都是遗传物质 其中dna是主要的遗传物质d 核酸是所有生物的遗传物质 其中dna是主要的遗传物质解析生物的遗传物质是核酸 有细胞结构的生物含有dna和rna两种核酸 但dna是遗传物质 没有细胞结构的病毒只含有dna或rna一种核酸 其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质 总之 大多数生物的遗传物质是dna 即dna是主要的遗传物质 答案bc 3 下图为用含32p的t2噬菌体侵染大肠杆菌 t2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内 的实验 据图回答下列问题 4 1 根据上述实验对下列问题进行分析 图中锥形瓶中的培养液是用来培养 其内的营养成分中是否含有32p 图中的a表示 过程 此过程中进入大肠杆菌的是 2 对下列可能出现的实验误差进行分析 实验测定 发现在搅拌后的上清液中含有0 8 的放射性 其最可能的原因是 当接种噬菌体后培养时间过长 在搅拌后的上清液中发现有放射性 其最可能的原因是 3 请你设计一个给t2噬菌体标记上32p的实验 解析肺炎球菌的转化实验中dna的纯度越高 转化率也就越高 但dna纯度不可