世纪金榜生物教师用书配套必修.ppt

第一节核酸是遗传物质的证据,一、噬菌体侵染细菌的实验1.实验方法:_2.实验过程及结果(1)被35S标记的噬菌体+细菌子代噬菌体中_(有或无)35S。(2)被32P标记的噬菌体+细菌子代噬菌体中_(有或无)32P。3.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时,_进入细菌细胞中,而_留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代_来遗传的。4.结论:_是遗传物质,放射性同位素标记法,无,有,DNA,蛋白质外壳,DNA,DNA,二、肺炎双球菌转化实验1.肺炎双球菌类型,粗糙,有荚膜,无毒,2.活体细菌转化实验(1)写出下列实验现象:a.R型活菌注射小鼠_；b.S型活菌注射小鼠_；c.加热杀死的S型菌注射小鼠_；d.,不死亡,死亡,不死亡,R型活菌+加热杀死的S型菌,小鼠死亡分离_。,注射,S型活菌+R型活菌,(2)分析实验现象:a、b步骤说明:_。c步骤说明:_。d步骤说明:某些无毒性的R型活菌转化为_。(3)结论:加热杀死的S型菌中，含有某种使R型菌转化为S型菌的_。,R型活菌无毒，S型活菌有毒,加热杀死的S型菌无毒,有毒性的S型活菌,转化因子,3.离体细菌转化实验(1)设计思路:把_分开，分别观察各成分的作用。(2)实验过程:(3)结论:_是遗传物质,蛋白质等物质不是遗传物质。,R型,R+S型,DNA、蛋白质、荚膜物质,DNA,三、烟草花叶病毒的感染和重建实验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,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)实验过程及现象:(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。,B型,A型,提供RNA,1.DNA是遗传物质,某些病毒中RNA也是遗传物质。()【分析】噬菌体侵染细菌实验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。故通过上述实验有力地证明了核酸是遗传物质。,2.(2012山东T5B)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。()【分析】噬菌体侵染细菌时,噬菌体的DNA作为模板,不需要细菌提供模板;但其余物质,如原料、酶等需要细菌提供。,3.(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都是RNA。()【分析】烟草花叶病毒感染烟草实验仅说明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,并不能说明其他病毒的遗传物质是什么。,4.肺炎双球菌的活体细菌转化实验结果已经证明了DNA是遗传物质。()【分析】本实验只提出“转化因子”引起R型菌稳定的遗传变异,未证明什么是遗传物质。,5.加热杀死的S型菌和R型活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型菌。()【分析】在小鼠体内,只有部分R型菌转变为S型菌,所以从小鼠尸体中提取到的细菌,既有R型菌,又有S型菌。,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。,考点一噬菌体侵染细菌的实验1.噬菌体的结构(1)图示:(2)生活方式:寄生在细菌(如大肠杆菌)体内。2.实验思路及方法S是蛋白质特有的元素,P几乎都存在于噬菌体DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质,直接单独地观察它们的作用。,3.实验过程(1)标记噬菌体:,(2)过程、结果及分析:,4.噬菌体侵染细菌实验中悬浮液和沉淀中放射性含量的分析(1)用32P标记的噬菌体侵染细菌:正常情况:沉淀放射性高。原因是含32P的噬菌体DNA注入到细菌中,细菌沉淀到底部。保温时间过短:悬浮液中放射性增高。有一部分噬菌体还没有侵染到细菌细胞内,经离心后分布于悬浮液中,因此悬浮液中出现放射性。保温时间过长:悬浮液放射性增高。细菌破裂,噬菌体在细菌内增殖后释放子代,经离心后分布于悬浮液中,也会使悬浮液中出现放射性。,(2)用35S标记的噬菌体侵染细菌:正常情况:悬浮液中放射性高,沉淀中放射性低。原因是含35S的蛋白质外壳没有注入到细菌内,而是留在悬浮液中。搅拌不充分:沉淀中放射性增高。由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面,离心后随细菌到沉淀中。5.结论DNA是遗传物质。,【高考警示】标记噬菌体误区正确标记法:应该用35S和32P分别标记细菌,再用含35S和32P的细菌培养噬菌体。错误标记法1:用含35S和32P的培养基培养噬菌体。分析:没有明确噬菌体的生活方式。噬菌体是病毒,只能寄生在活细胞内,不能利用培养基直接培养。,错误标记法2:用18O、14C标记细菌,再用被标记的细菌来培养噬菌体。分析:没有明确DNA和蛋白质的组成元素。DNA和蛋白质都含有O和C,用这两种元素标记,结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记,导致进行噬菌体侵染细菌实验时,不能确定哪一种物质进入细菌,从而不能确定哪一种物质是遗传物质。,【典例1】(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细菌,进行长时间的保温培养C.用35S标记的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,【解析】选C。A项,应分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养细菌,再用上述细菌培养噬菌体。B项,分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌,进行适宜时间的保温培养,时间既不宜过长也不宜过短。C项,沉淀物存在少量放射性,说明沉淀物中有35S标记的噬菌体蛋白质外壳,是搅拌不充分所致。D项,噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质,因为蛋白质没有进入细菌体内。,【互动探究】(1)C项中保温时间较长的后果是什么?提示:保温时间较长,细菌破裂,子代噬菌体会进入到悬浮液中。(2)用32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌,进行离心处理后,放射性出现在试管的什么位置?提示:出现在试管底部的沉淀物中。,【变式训练】某研究人员模拟噬菌体侵染细菌实验,进行了如下操作:用未标记的噬菌体侵染用35S标记的细菌;用15N标记的噬菌体侵染未被标记的细菌。一段时间后进行离心,检测到放射性存在的主要部位依次是()A.悬浮液、沉淀和悬浮液B.沉淀、沉淀和悬浮液C.悬浮液、沉淀D.悬浮液、悬浮液【解析】选B。放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中;放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。,考点二肺炎双球菌转化实验1.不同点,2.相同点(1)巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌。(2)实验目的都是探究遗传物质的成分。(3)活体细菌转化实验是离体细菌转化实验的基础,后者则是前者的延伸。(4)实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。,【拓展延伸】正确认识肺炎双球菌(1)肺炎双球菌属于原核生物,没有线粒体、内质网、高尔基体等具膜细胞器,唯一的细胞器是核糖体。(2)肺炎双球菌转化实验属于基因重组。(3)肺炎双球菌营寄生生活,属于生态系统中的消费者。(4)DNA加热情况下氢键断裂,恢复到常温时,又形成氢键,形成双链结构。蛋白质加热情况下空间结构被破坏,不能恢复原状。所以加热杀死的S型菌的DNA仍具有活性。,【典例2】(2013临沂模拟)“肺炎双球菌转化实验”证明了DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键是()A.用S型活菌和加热杀死后的S型菌分别对小白鼠进行注射,并形成对照B.用杀死的S型菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内,测定小鼠体液中抗体的含量C.从死亡小鼠体内分离获得了S型菌D.将S型菌的各种因子分离并分别加入各培养基中,培养R型菌,观察是否发生转化,【解析】选D。当把S型菌的各种因子分离并分别与R型菌混合培养后,发现只有加入DNA的培养基中R型菌发生转化,出现S型菌,而加入其他因子(如加入蛋白质)的培养基中R型菌不发生转化,即不出现S型菌。,【变式训练】如图是“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.B.C.D.,【解析】选D。本题考查DNA是遗传物质的证据之一肺炎双球菌的离体转化实验。实验过程表明S型菌的DNA分子使部分R型菌发生了转化,其后代是S型菌,说明DNA分子是转化因子,是遗传物质。而把S型菌的其他化学成分单独与R型菌混合培养,却不能使R型菌转化为S型菌,说明蛋白质等其他物质不是遗传物质。,考点三肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较,实验类别,比较项目,【高考警示】肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验,两实验能证明DNA是主要的遗传物质吗?正确答案:不能。DNA是主要遗传物质是数量分析的结果,不是本节两个经典实验得出的结论。即绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物的遗传物质是RNA。错误答案:能。因为两个实验都能说明DNA是遗传物质,因此可以推导出DNA是主要的遗传物质。,【典例3】下列有关肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同点的叙述,正确的是()A.实验材料都是原核生物B.都利用了放射性同位素标记法C.都能证明DNA是主要的遗传物质D.实验设计思路都是设法将蛋白质和DNA分开【解析】选D。噬菌体为病毒,不是原核生物;肺炎双球菌转化实验利用了物质的分离提纯法,没有使用放射性同位素标记法;两个实验都证明了DNA是遗传物质;两个实验都设法将蛋白质和DNA分开,分别观察两者在遗传中的作用。,噬菌体侵染细菌实验中子代噬菌体元素来源的判断方法【典例】某科学家在做“噬菌体侵染细菌实验”时,用放射性同位素标记某个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噬菌体的形状、大小完全一样。,(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的和元素。(2)子代噬菌体的蛋白质分子中,都没有元素,由此说明;子代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)噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳没有进入细菌,因此,子代噬菌体的蛋白质分子中,都没有35S;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,子代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几乎都存在于DNA中,所以实验中用放射性同位素标记噬菌体时,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)35S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)S仅存在于蛋白质外壳中,而P几乎都存在于DNA中不能用14C和18O标记,因为噬菌体的蛋白质和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,用放射性同位素标记的物质不同,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噬菌体中不会出现;若是细菌则在子代噬菌体中都会出现。,【变式训练】科学家用含有15N的培养基培养细菌,再用该细菌培养T2噬菌体,待细菌解体后15N()A.不出现在T2噬菌体中B.仅出现在T2噬菌体的DNA中C.出现在T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA中D.仅出现在T2噬菌体的蛋白质外壳中【解析】选C。噬菌体在细菌体内增殖时,所用原料都来自细菌。由于细菌在含15N的培养基中培养,所以细菌内的氨基酸和脱氧核苷酸都含15N。因此,在子代噬菌体的蛋白质和DNA中都含有15N。,【备选典例】(2013济宁模拟)下列说法正确的是()A.细菌的遗传物质主要是DNAB.病毒的遗传物质主要是RNAC.有细胞结构的生物的遗传物质是DNAD.细胞质中的遗传物质主要是RNA【解析】选C。细菌的遗传物质就是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA,细胞质中的遗传物质也是DNA,所有细胞生物的遗传物质都是DNA。,生物遗传物质类型的判断方法,【方法归纳】绝大多数生物的遗传物质是DNA,有些生物的遗传物质不是DNA,具体判断方法如下:(1)细胞生物遗传物质一定是DNA:真核生物与原核生物遗传物质:无论是真核生物还是原核生物,DNA均为遗传物质。细胞质遗传物质与细胞核遗传物质:尽管细胞核与细胞质中都含有DNA和RNA,但遗传物质仍是DNA。,(2)DNA病毒遗传物质一定是DNA:含DNA的病毒,遗传物质是DNA,如T2噬菌体等。(3)RNA病毒遗传物质一定是RNA:只含RNA的病毒,其遗传物质是RNA,如SARS病毒、烟草花叶病毒、艾滋病病毒、甲型H1N1流感病毒等。(4)朊病毒遗传物质是蛋白质:朊病毒只有蛋白质而没有核酸,其遗传物质是蛋白质。,【易错提醒】(1)细胞内既有DNA,又有RNA,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。,【变式训练】下列有关遗传物质的叙述,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C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸【解析】选B。豌豆的遗传物质是DNA。酵母菌的遗传物质是DNA,主要分布在染色体上,还分布在线粒体中。T2噬菌体的遗传物质是DNA,不含硫元素。HIV的遗传物质是RNA,其水解产物是4种核糖核苷酸。,1.噬菌体的繁殖过程中利用的原料是()A.自己的脱氧核苷酸和氨基酸B.自己的脱氧核苷酸和细菌的氨基酸C.细菌的脱氧核苷酸和氨基酸D.自己的氨基酸和细菌的脱氧核苷酸【解析】选C。噬菌体侵染细菌,只有噬菌体的DNA注入细菌,然后利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质。,2.下列关于肺炎双球菌的活体转化实验的叙述,正确的是()A.加热杀死的有荚膜的肺炎双球菌能使小鼠死亡B.可以用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸来研究R型菌中的DNA复制C.加热杀死的S型肺炎双球菌和活R型肺炎双球菌混合培养后感染小鼠能使其死亡D.该实验证明了DNA是遗传物质而荚膜物质不是【解析】选C。加热杀死的有荚膜的肺炎双球菌不能使小鼠死亡,但其DNA能使R型菌转化为S型菌,该实验只证明了加热杀死的S型肺炎双球菌中有转化因子。,3.下列病原体的遗传物质与另外三种病原体相比不相同的是()A.艾滋病B.肺炎C.沙眼D.结核病【解析】选A。艾滋病的病原体是艾滋病病毒,遗传物质是RNA;肺炎的病原体是肺炎双球菌,沙眼的病原体是沙眼衣原体,结核病的病原体是结核杆菌,B、C、D三种生物的遗传物质都是DNA。,4.在肺炎双球菌的离体转化实验中,将从S型活细菌中提取的DNA用DNA酶进行了处理,并将处理后的DNA与R型菌混合培养,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型菌生长不需要DNAB.与“用S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照C.补充R型菌生长所需要的营养物质D.直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化的因素【解析】选B。将从S型活菌中提取的DNA用DNA酶进行处理,并将处理后的DNA与R型菌混合培养的目的是与“用S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照,确保单一变量。,5.噬菌体内的S用35S标记,P用32P标记,而细菌内蛋白质含32S,DNA含31P。用该噬菌体去侵染细菌后,产生了许多子代噬菌体,那么在子代噬菌体中35S和32P的分布规律是()A.蛋白质外壳中有35S和32S,DNA内只含有32PB.蛋白质外壳中有32S,DNA内只含有32PC.蛋白质外壳中有35S和32S,DNA内含有32P和31PD.蛋白质外壳中有32S,DNA内都含有31P,【解析】选D。噬菌体是一类以细菌为宿主的病毒,由含S的蛋白质外壳和含P的DNA组成。在噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在细菌细胞外面,只有DNA分子进入细菌细胞内,以噬菌体的DNA分子为模板复制出新的DNA分子进而控制形成新的蛋白质外壳。在复制出的子代DNA分子中,由于原料由细菌提供,因此子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P标记的DNA分子,其余只含31P;而合成蛋白质外壳所用的原料均由细菌提供,因此不会含有35S。,6.肺炎双球菌有光滑型(S型)和粗糙型(R型)两种类型。其中S型菌外面有多糖类的荚膜,有致病性,其菌落是光滑的;R型菌外面没有荚膜,无致病性,其菌落是粗糙的。请分析下列实验并回答问题。(1)S型肺炎双球菌有不同的亚型,其主要区别在于构成荚膜的多糖存在差异。将S-型菌在特殊条件下进行体外培养,从中分离出R-型菌。由此判断,R-型菌的出现是的结果。,(2)科学家又利用S-型菌和R-型菌做了如下实验:对上述现象的解释正确的是:R-型菌从中获得了,导致R-型菌发生转化,从而恢复了形成荚膜的能力。,(3)在肺炎双球菌的活体转化实验基础上,设计了肺炎双球菌的离体转化实验(如图所示)。在该实验中,最关键的思路是:首先,然后,观察。,(4)在肺炎双球菌的离体转化实验中,设置15组实验的目的是,实验结果说明。5、6组实验结果说明。,【解析】(1)S-型菌在特殊条件下进行体外培养后分离出R-型菌,说明特殊条件引起了遗传物质变化,发生了基因突变。(2)加热杀死的S-型菌与R-型菌混合感染小鼠后,出现了能形成荚膜的S-型菌,说明加热杀死的S-型菌中存在转化因子。(3)肺炎双球菌的离体转化实验,其最关键的思路是把各种物质分开单独地起作用,以对照说明遗传物质的成分。分开操作的目的是分离出各种成分,以保证不相互影响。(4)用各种物质单独做实验,目的是通过实验结果相互对照说明遗传物质的成分。,答案:(1)基因突变(2)S-型菌某种物质(转化因子)(3)从S-型菌中提取、分离(和鉴定)出各种成分分别与R-型菌混合培养其后代中是否有S-型菌(菌落)出现(4)相互对照S-型菌的DNA是使R型菌发生转化的物质DNA结构必须保持完整才能行使遗传功能(或DNA结构被破坏失去遗传功能),7.(2012重庆高考)针对耐药菌日益增多的情况,利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注,下列有关噬菌体的叙述,正确的是()A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质B.以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸C.外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成,使该细菌死亡D.能在宿主菌内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解,【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点:(1)噬菌体合成子代核酸的模板是自身的DNA。(2)噬菌体的增殖方式不属于二分裂方式。【解析】选A。噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成,当噬菌体侵染细菌时,DNA注入细菌细胞内,然后以噬菌体的DNA为模板,利用细菌内的核苷酸为原料,合成子代噬菌体的DNA,并以细菌细胞内的氨基酸为原料,合成子代噬菌体的蛋白质外壳,将噬菌体的DNA与蛋白质外壳组装成新的噬