《探索遗传物质的过程》第1课时探究学案

11/11第一节探索遗传物质的过程第1课时【高效导航】1.学习目标：（1）掌握证明DNA是遗传物质的两个实验的过程和原理。（2）从实验中得出的结论（DNA是遗传物质），并尝试提取DNA。（3）通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。（4）概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。2.学习重点：（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。（3）DNA的粗提取。3.学习难点：（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）DNA的粗提取。“看”——知识经纬探索遗传物质的过程（1）“导”—自主预习一、DNA是主要的遗传物质（一）格里菲思的肺炎球菌体内转化实验1.肺炎球菌R型菌和S型菌的比较类型特征R型菌S型菌菌体毒性菌落2.肺炎球菌体内转化实验过程实验方法现象结论1S型活菌注射2R型活菌注射3加热杀死S型菌后注射4加热杀死的S型菌+R型菌3.实验结论：_____________________________________________________。（二）艾弗里的肺炎球菌体外转化实验1.肺炎球菌体外转化实验S型活菌多糖脂类蛋白质RNADNADNA+DNA酶分别与R型活菌混合培养R2.实验结论：_______________________________________________________。（三）赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验1.T2噬菌体（1）T2噬菌体的基本结构：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由___________构成的，头部内含有DNA。（2）T2噬菌体侵染细菌的过程主要步骤：吸附—注入--________--________--释放2.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验（1）同位素标记（2）标记后的侵染大肠杆菌（3）放射性检测（4）实验结论亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组实验___标记蛋白质___32P标记DNA_____是遗传物质第二组实验___标记DNA___35S标记蛋白质（四）RNA是某些病毒的遗传物质1.烟草花叶病毒侵染实验（1）烟草花叶病毒：外壳是____________，内部只有__________分子。（2）烟草花叶病毒感染烟草的实验①提取烟草花叶病毒的____________去感染正常烟草，结果不能使烟草感染病毒；②提取烟草花叶病毒的____________去感染正常烟草，结果能使烟草感染病毒；③结果分析：在烟草花叶病毒中，亲代和子代的连续性物质是_______，而不是_______。（3）结论：_________是遗传物质。2.烟草花叶病毒拆合重建实验（五）生物的遗传物质细胞生物（真核原核）非细胞生物（病毒）核酸遗传物质结论：一切生物的遗传物质都是_______。因为绝大多数生物的遗传物质是______，所以说______是主要的遗传物质。“学”—互动探究探究一DNA是主要的遗传物质阅读课本P53-P55相关内容，并结合图4－1和图4－2，思考并小组讨论下列问题：1.19世纪末，科学家研究了生物生殖过程中细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，了解到染色体的活动有一定的规律。据此，有人设想：莫非遗传因子就是染色体，一条染色体就是一个遗传因子？提示：这不可能，因为生物的性状很多，而染色体的数目有限。那么，一定是一个染色体上有许多个遗传因子（基因）。基于这样的认识，1903年萨顿和鲍维里提出遗传因子存在于染色体上的假说。后来事实证明了这一点。2.你们认为在证明DNA是遗传物质还是蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？提示：必须将蛋白质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。3.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验的目的是什么？S型细菌的化学组成是什么？提示：研究DNA和蛋白质谁是遗传物质。DNA、蛋白质、多糖等物质。4.在格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验第四组实验中的小鼠体内除了发现无毒性的R型活细菌外,还发现了少量有毒性的S型活细菌，这能说明什么？提示：无毒性的R型活细菌与被加热杀死的有毒性的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌。5.在第四组实验中的小鼠体内出现的有毒性的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这说明这种性状的转化可不可以遗传？提示：这种性状的转化是可以遗传的。6.格里菲思在实验过程中找到起“转化因子”作用的物质了吗？你认为他的失误在哪儿？提示：没有。格里菲思没有将S型细菌体内的蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。7.1944年艾弗里的实验分析与结论是什么？提示：DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质）8.当时的技术是否对艾弗里的实验有影响？提示：艾弗里的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。因为，艾弗里的试验中提取的DNA的纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。9.艾弗里实验的缺陷是什么？提示：艾弗里的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。因为，艾弗里的试验中提取的DNA的纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。10.格里菲思的体内转化实验与艾弗里的体外转化实验相比较在实验设计上有什么不同？提示：艾弗里的体外转化实验在格里菲思实验的基础上，把S型有毒菌的化学成分提取并分离开来，单独鉴别DNA、蛋白质及其它物质在遗传上的作用。【经典回眸】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贮存大量遗传信息【解析】早期人们认为：不同生物的蛋白质在结构上存在一定的差异，这是不同生物差异的直接原因；蛋白质是生命活动的体现者和承担者，与生物性状密切相关；蛋白质的差异性主要体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序不同引起了结构的不同，因此不同氨基酸的排列组合可以贮存大量遗传信息。后来发现，蛋白质的热稳定性差，易变性失活，并且不能自我复制，而DNA比蛋白质具有更高的热稳定性，并且能够自我复制。【答案】C【变式训练】1.在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有（）

①少数无毒R型②多数无毒R型③少数有毒S型④多数有毒S型

A.①④B.②③C.③D.①③2.用某种酶处理转化因子后，R型细菌不能再转化成S型细菌，这种酶是（）A.分解多糖荚膜的酶 B.纤维素酶C.蛋白酶D.DNA酶探究二放射性同位素在探究遗传物质的实验中的应用阅读课本P55积极思维的相关内容，思考并小组讨论下列问题：1.什么是T2噬菌体？提示：一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。2.1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验研究方法是什么？具体是怎么做的这个实验的呢？提示：放射性同位素标记法.蛋白质的组成元素：C、H、O、N、S（标记35S）；DNA的组成元素：C、H、O、N、P（标记32P）；①标记噬菌体方法：在分别含有放射性同位素32P和35S的培养基中培养细菌；分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体。②实验过程：（略）3.噬菌体侵染细菌的实验中32P和35S分别存在什么部位？提示：噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：4.该实验说明子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA还是蛋白质遗传的？提示：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。（DNA才是真正的遗传物质）5.将噬菌体用放射性元素做标记的方法具体是什么？提示：把宿主细胞分别培养在含有35S和32P的培养基中，宿主细菌在生长过程中，就分别被35S和32P所标记。然后，赫尔希等人用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的细菌。噬菌体在细菌细胞内增殖，破裂后释放出很多子代噬菌体，在这些子代噬菌体中，外壳被35S所标记，DNA被32P所标记。6.一个典型的噬菌体的生活周期，可以分为几个阶段？提示：可以分为3个阶段：感染阶段、增殖阶段和成熟阶段，这三个阶段又可归纳为10个字，即吸附、注入、合成、组装、释放。7.为什么说噬菌体实验更有说服力？提示：1952年赫尔希和蔡斯用放射性同位素35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，并用标记的噬菌体侵染大肠杆菌。【经典回眸】下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验有关叙述正确的是（多选）（）A.本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的B.本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNAC.实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性D.在新形成的噬菌体中没有检测到35S说明噬菌体的遗传物质不是蛋白质【解析】噬菌体是病毒，是营活在细胞中寄生的生物，不能直接在培养基上培养。该实验搅拌是为了使细菌外吸附着的噬菌体外壳与细菌分离；离心是一种分离混合物的方法，在该实验中，被感染的细菌（含有子代噬菌体的细菌）在下层的沉淀物中，噬菌体颗粒的质量较小，在上层的上清液中。图中实验只能说明蛋白质不是遗传物质，而不能说明DNA是遗传物质。【答案】BD【变式训练】3.在人类探究遗传物质的过程中，科学家以T2噬菌体作为实验材料，利用放射性同位素标记技术完成了噬菌体侵染细菌的实验，在此实验中，用35S、32P分别标记的是噬菌体的（）A.DNA、蛋白质B.蛋白质、蛋白质C.DNA、DNAD.蛋白质、DNA4.下列四种病毒中，遗传信息贮存在DNA分子中的是（）A.引发禽流感的病原体B.烟草花叶病毒C.T2噬菌体 D.引起AIDS的病原体“思”—课堂小结同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏，不吃夹生饭，不做欠账人。收获内容疑点内容“练”—当堂检测1.下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述，正确的是（）A.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质B.艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术C.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质D.烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质2.下列有关肺炎双球菌转化实验的说法，不正确的是（）A.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质B.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了蛋白质不是遗传物质C.若将加热杀死的R型细菌和S型细菌的DNA混合后注射到小鼠体内，小鼠不会死亡D.肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用3.如图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是（）A.实验一 B.实验二C.实验三 D.实验一和三4.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性的主要位置依次是（）A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液B.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液D.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液5.1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染大肠杆菌的实验，下图是实验的部分过程：（1）写出以上实验的部分操作过程：第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。____________________________________________________________________。第二步：用被35S标记的噬菌体与没有标记的大肠杆菌混合。第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌后再进行离心。（2）以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？为什么？_________________________________