导与练高考生物一轮复习第三章第1节DNA是主要的遗传物质名师优质课件新人教版必修2

1、考纲展示 1.人类对遗传物质的探索过程() 2.DNA 分子结构的主要特点() 3.基因的概念() 4.DNA 分子的复制() 高频考点 考纲解读 理解探索遗传物质的几个经典实验的设计思路、方法、原理及问题分析 识记 DNA 分子的元素组成、结构单位 及双螺旋结构特点,概述 DNA 分子的稳定性、多样性和特异性 理解基因的本质,说明基因与 DNA、染色体的关系 概述 DNA 分子复制的场所、时间和过程,理解 DNA 复制的条件、 特点及意义 第节 DNA 是主要的遗传物质 课前导学课前导学 要点探究要点探究 课堂自测课堂自测 1.格里菲思和艾弗里的细菌转化实验。 2.噬菌体侵染细菌的实验。 3

2、.DNA 是主要的遗传物质。 一、肺炎双球菌转化实验 1.体内转化实验格里菲思 (1)实验过程及结果 小鼠 (2)结论:加热杀死的 S 型细菌中含有“转化因子”,将无毒性的 R 型活细菌转化为有毒性的有毒性的 S S 型活细菌型活细菌。 2.体外转化实验艾弗里 (1)实验思路:将组成 S S 型活细菌型活细菌的各种物质分离提纯,并使其分别与 R R 型活细菌型活细菌混合培养,单独观察各种物质的作用。 (2)实验过程及结果 (3)实验结论 :S 型菌的 DNA 是使 R 型细菌发生转化并产生稳定遗传变化的物质。 二、噬菌体侵染细菌实验 1.实验方法:放射性同位素标记法放射性同位素标记法。 (1)

3、标记细菌 353535细菌+含 S S 的培养基含 S 的细菌。 323232细菌+含 P P 的培养基含 P 的细菌。 (2)标记噬菌体 353535噬菌体+含 S S 的细菌含 S 的噬菌体。 323232噬菌体+含 P P 的细菌含 P 的噬菌体。 2.实验过程及结果 3.结论:DNA 是噬菌体的遗传物质。 三、RNA 是遗传物质的相关实验 1.实验过程及结果 2.结论:RNA 是遗传物质。 3.人类的探索结论 DNA 是主要的遗传物质 ,因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是 DNA。 1.判断正误 (1)肺炎双球菌转化的实质是基因突变。( ) (2)艾弗里通过实验证明,细菌的转化因子是

4、 DNA而不是蛋白质。( ) (3)豌豆的遗传物质主要是 DNA。( ) (4)同位素标记噬菌体时不能直接将噬菌体放在培养基上培养。( ) 2.(2013 安徽桐城中学第五次月考)在艾弗里证明遗传物质是 DNA 的实验中,将从 S 型活菌中提取的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( B B ) A.证明 R 型菌生长不需要 DNA B.与“以 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

5、 3.格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,关于实验的结论不正确的是( A A ) A.说明了肺炎双球菌的遗传物质是 DNA B.说明了 R 型活菌在一定条件下能够转化为 S 型菌 C.说明了 R 型活菌是无毒性的 D.说明了加热杀死的 S 型细菌是无毒性的 4.科学家用含有 N 的培养基培养大肠杆菌,再用该大肠杆15菌培养 T2噬菌体,待大肠杆菌解体后 N( C C ) A.不出现在 T2噬菌体中 B.仅发现于 T2噬菌体的 DNA 中 C.发现于 T2噬菌体的外壳和 DNA 中 D.仅发现于 T2噬菌体的外壳中 15肺炎双球菌的转化实验 问题引领: 肺炎双球菌体内转化和体外转

6、化实验有何异同点? 1.肺炎双球菌转化实验分析 实验者 格里菲思格里菲思 培养细菌 实验原则 实验结果 实验结论 体内转化实验 体外转化实验 艾弗里艾弗里及同事 用培养基(体外) S S 型细菌各成分型细菌各成分所起作用的相互对照 S 型细菌的 DNADNA 使 R 型细菌转化为 S型细菌 S 型细菌的 DNADNA 是遗传物质,蛋白质等物质不是 用小鼠小鼠(体内) R R 型型细菌与 S S 型型细菌的毒性对照 加热杀死的 S 型细菌能使 R 型细菌转化为 S S 型型细菌 S 型细菌体内有“转化因子转化因子” 两实验联系: (1)所用材料相同,都是 R 型和 S 型肺炎双球菌 (2)体内转

7、化实验是基础,仅说明 S S 型细菌体内型细菌体内有“转化因子”,体外转化实验进一步证明“转化因子”是 DNADNA (3) 两实验都遵循对照原则、单一变量原则 2.S 型菌和R 型菌转化的实质 (1)加热灭活的S型细菌,其蛋白质结构被破坏。 DNA在加热过程中,双螺旋解开、氢键被打断,但缓慢冷却时,其结构可以得到恢复。 (2)S 型细菌遗留下的DNA 片段中,包含有控制荚膜形成的基因,这些片段从S型细菌中释放出来,被一些R型细菌所摄取,进入R型细菌中,整合进入R 型细菌的基因组中,使 R型细菌转化成S 型细菌。 (3)转化的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组,使受体细胞获得了新的遗传

8、信息。 因此,转化作用可以看成广义上的基因重组。 (4)一般情况下,转化的效率很低,形成的 S型细菌很少,但是繁殖速度很快。 【命题视角】 主要以选择题的形式考查肺炎双球菌转化实验的现象、结论和结果分析等,考查学生的理解能力。 【典例 1】 艾弗里和同事用 R 型和 S 型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。从表可知( ) 实验组号 接种菌型 R R R R 加入 S 型菌物质 蛋白质 荚膜多糖 DNA DNA(经 DNA 酶处理) 培养皿长菌情况 R 型 R 型 R 型、S 型 R 型 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 DN

9、A 是转化因子 D.说明 DNA 是主要的遗传物质 思维导引思维导引: :1.1.分析每组加入的物质和培养皿长菌情况分析每组加入的物质和培养皿长菌情况 , ,各组结果分别说明什么各组结果分别说明什么 ? ? 2.2.组相互对照组相互对照 , ,又可以说明什么问题又可以说明什么问题 ? ? 解析解析: : 、组、组:R:R 型菌型菌+S+S 型菌的蛋白质、荚膜多糖型菌的蛋白质、荚膜多糖R R 型菌型菌, ,说明蛋白质、荚膜多糖不是转化因子。说明蛋白质、荚膜多糖不是转化因子。组组:R:R 型菌型菌+S+S 型菌的型菌的 DNADNADNADNA 酶水解的酶水解的 DNADNA既有既有 R R 型菌

10、又有型菌又有 S S 型菌型菌, ,说明说明 DNADNA 可以使可以使 R R 型菌转化为型菌转化为 S S 型菌型菌; ;组组:R:R 型菌型菌+ +用用只长出只长出 R R 型菌型菌, ,说明说明 DNADNA 的水解的水解产物不能使产物不能使 R R 型菌转化为型菌转化为 S S 型菌型菌, ,从反面说明了只有从反面说明了只有DNADNA 才能使才能使 R R 型菌发生转化。型菌发生转化。 答案答案:C:C。 【典例 2】 在肺炎双球菌转化实验中,将加热杀死的 S 型细菌与 R 型细菌相混合后,注射到小鼠体内,在小鼠体内 S 型、R 型细菌含量的变化情况如图所示。下列有关叙述不正确的

11、是( ) A.cd 段上升的原因可能是 S 型菌降低了小鼠的免疫能力 B.曲线 ab 段上升,是因为小鼠体内还没形成大量的免疫 R 型菌的抗体 C.曲线 bc 段下降的原因是绝大多数的 R 型菌转化成了 S 型菌 D.R 型细菌转化为 S 型细菌,是因为 R 型细菌内 DNA 发生了重组 解析解析: :由图可知由图可知, ,曲线曲线 abab 段上升的原因是段上升的原因是 R R 型细菌刚侵入小鼠型细菌刚侵入小鼠, ,小鼠体内还没有形成大量的免疫小鼠体内还没有形成大量的免疫 R R 型菌的抗体型菌的抗体;bc;bc 段下降的原段下降的原因是小鼠体内的特异性免疫杀死了大量因是小鼠体内的特异性免疫

12、杀死了大量 R R 型菌型菌;cd;cd 段上升的原段上升的原因是因是 S S 型菌的数量开始增多型菌的数量开始增多, ,降低了小鼠的免疫能力。降低了小鼠的免疫能力。 答案答案: :C C。 噬菌体侵染细菌的实验 问题引领: 怎样用同位素对噬菌体进行标记? 艾弗里肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都遵循哪种实验设计原则? 1.实验分析 实验方法 侵染过程 实验实验结论 同位素标记法 吸附注入注入复制、合成组装释放 分别标记细菌细菌分别标记噬菌体噬菌体分别用标记的噬菌体侵操作 染未标记未标记的细菌搅拌、离心、检测放射性 DNADNA 是遗传物质 2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比

13、较 (1)实验设计思路及结论的比较 思路相同 处理艾弗里肺炎双球菌转 化实验 噬菌体侵染细菌实验 设法将 DNADNA 与其他物质其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自的遗传功能 方式 直接分离:分离 S 型菌的 DNADNA、多糖多糖、的区别 实验结论 DNADNA 是遗传物质 蛋白质蛋白质等不是遗传物质 蛋白质蛋白质等,分别与 R 型菌混合培养 同位素标记法:分别标记 DNADNA 和蛋白质蛋白质的特征元素( P 和S) 3235DNADNA 是遗传物质 (2)两个实验遵循相同的实验设计原则对照原则 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 + 噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 DNA 是遗传物质

14、噬菌体侵染细菌实验中噬菌体侵染细菌实验中 P P和和 S S的存在部位的存在部位: : 32323535 不同的同位素标记不同的部位不同的同位素标记不同的部位, ,子代的放射性子代的放射性有差异有差异, ,现归纳如下现归纳如下: : 噬菌体噬菌体 细菌细菌 子代子代 噬菌体噬菌体 32323131DNADNA 32323131蛋白质蛋白质 35353232DNADNA 和蛋白质和蛋白质 14141212P P P P S S S S S S C C、 H H、 O O、 N N 3 31 11818161615151414C C、 H H、 O O、 N N P(P(少数少数) )、 P(P(

15、全部全部) ) 3232C C、H H、O O、N N 的两的两 种同位素都有种同位素都有 【命题视角】 以选择题或非选择题的形式考查“噬菌体侵染细菌的实验”的现象及结论,内容涉及同位素标记、噬菌体成分、增殖等,考查学生的分析、应用能力。 DNADNA 是主要遗传物质的事实是主要遗传物质的事实 生物生物 【典例 3】 1952 年赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和 DNA 在侵染过程中的功能,请回答下列有关问题。 (1)他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。这句话指出了噬菌体作实验材料具有 的特点。 (2)通过 3235的方法分别获得被P 和 S 标

16、记的噬菌体,用标记的噬菌体侵染细菌,从而追踪在侵染过程中 变化。 (3)侵染一段时间后,用搅拌机搅拌,然后离心得到上清液和沉淀物,检测上清液中的放射性,得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是 ,所以搅拌时间少于 1 min 时,上清液中的放射性 。实验结果表明当搅3532拌时间足够长以后,上清液中的 S 和 P分别占初始标记噬菌体放射性的 80%和 30%,证明 。 图中 “被侵染细菌” 的存活率曲线基本保持在100%,本组数据的意义是作为对照组,以证明 ,否则细胞外 放射性会增高。 (4)本实验证明病毒传递和复制遗传特性中 起着作用。 思维导引思维导引: :1.1.噬菌体的结构噬菌体的结构噬菌

17、体的结构有什么特点噬菌体的结构有什么特点 ? ? 2.2.同位素标记同位素标记如何标记噬菌体如何标记噬菌体? ? 3.3.搅拌离心搅拌离心搅拌离心的目的是什么搅拌离心的目的是什么? ? 解析解析: :本题主要考查噬菌体侵染大肠杆菌的实验。本题主要考查噬菌体侵染大肠杆菌的实验。(1)(1)噬菌噬菌体作为实验材料体作为实验材料, ,是因为其结构简单是因为其结构简单, ,只含有蛋白质和只含有蛋白质和DNADNA。(2)(2)噬菌体是病毒噬菌体是病毒, ,离开寄主活细胞不能繁殖离开寄主活细胞不能繁殖, ,所以要所以要32323535标记噬菌体标记噬菌体, ,首先应用含首先应用含 P P和和 S S 的

18、培养基培养大肠杆菌的培养基培养大肠杆菌, ,再让噬菌体侵染标记后的大肠杆菌再让噬菌体侵染标记后的大肠杆菌, ,即可达到标记噬菌体即可达到标记噬菌体的目的的目的, ,进而追踪在侵染过程中蛋白质和进而追踪在侵染过程中蛋白质和 DNADNA的位置变化。的位置变化。(3)(4)(3)(4)噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜, ,时间过长时间过长, ,子子3232代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来, ,会使细胞外会使细胞外 P P含量增含量增高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在 100%,100%,说明细菌说明细菌3

19、535没有裂解没有裂解, ,没有子代噬菌体释放出来。没有子代噬菌体释放出来。细胞外的细胞外的S S 含量只含量只有有 80%,80%,原因是在搅拌时噬菌体外壳没有全部分离原因是在搅拌时噬菌体外壳没有全部分离; ;细胞外细胞外 的的P P 含量有含量有 30%,30%,原因是有部分标记的噬菌体还没有原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。该实验证明侵染细菌。该实验证明 DNADNA 是噬菌体的遗传物质。是噬菌体的遗传物质。 答案答案: :(1)(1)结构简单结构简单, ,只含有蛋白质和只含有蛋白质和 DNA(DNA(核酸核酸) ) 32323535(2)(2)用含用含 P P 和和S S 的培养

20、基分别培养大肠杆菌的培养基分别培养大肠杆菌, ,再用噬再用噬32323535菌体分别侵染被菌体分别侵染被 P P和和 S S标记的大肠杆菌标记的大肠杆菌 DNADNA和蛋白和蛋白质的位置质的位置 (3)(3)使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 较低较低 DNADNA进入细菌进入细菌, ,蛋白质没有进入细菌蛋白质没有进入细菌 细菌没有裂解细菌没有裂解, ,没有没有3232子代噬菌体释放出来子代噬菌体释放出来 P P (4)DNA(4)DNA 32321.在肺炎双球菌的转化实验中,在培养有R 型细菌的 1、2、3、4 四个试管中,依次分别加入从S 型活细菌中提取的DN

21、A、DNA 和 DNA 酶、蛋白质、多糖,经过培养,检查结果发现试管内仍然有R 型细菌的是( D ) A.3 和 4 B.1、3 和 4 C.2、3 和 4 D.1、2、3 和 4 解析解析: :解答本题时应注意问的是解答本题时应注意问的是 “仍然有仍然有 R R 型细菌的型细菌的是是”。因四个试管中培养的是。因四个试管中培养的是 R R 型细菌型细菌, ,只是加入只是加入DNADNA 的的 1 1 号试管中有号试管中有 S S 型细菌产生型细菌产生, ,但此试管中也有但此试管中也有R R 型细菌。型细菌。 2.(2012 年江苏生物)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程,下列有关叙述正确

22、的是( B B ) A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质 B.噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 C.沃森和克里克提出在 DNA 双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是 RNA 解析解析: :孟德尔发现了遗传因子并总结出了遗传规律孟德尔发现了遗传因子并总结出了遗传规律, ,但没有证实遗传因子的化学本质但没有证实遗传因子的化学本质, ,故故 A A 错。错。沃森和克沃森和克里克提出的里克提出的DNADNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数, ,故故C C 错。错。 烟草花叶病毒感染烟草实验只能证明烟草花叶烟草花叶病毒感染烟草实验只能证明烟草花叶病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是 RNA,RNA,一些病毒一些病毒( (如噬菌体如噬菌体) )的遗传的遗传物质是物质是 DNA,DNA,故故 D D 错。错。 3.(2013 临沂一模)用 P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测,上清液的放射性占 10%,沉淀物的放射性占 90%。上清液带有放射性的原因可能 是( C C ) A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌 B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离 C.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬