3.1 DNA是主要的遗传物质课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第1节 DNA是主要的遗传物质 1 任务一 肺炎链球菌的转化实验 任务二 噬菌体侵染细菌的实验 任务三 DNA是主要的遗传物质 ◆ 预习梳理 ◆ 预习检测 ◆ 任务活动 ◆ 备用习题 2 一、对遗传物质的早期推测 1.20世纪20年代，大多数科学家认为________是生物体的遗传物质。 蛋白质 2.20世纪30年代，人们认识到了 是由许多____________聚合而成 的生物大分子，和蛋白质一样都具有多样性，可以储存遗传信息， 但是由于当时对 分子结构没有清晰的了解，所以________是遗 传物质的观点仍占主导地位。 脱氧核苷酸 蛋白质 预 习 梳 理 3 二、肺炎链球菌的转化实验 1.实验材料：肺炎链球菌、小鼠。 2.肺炎链球菌的类型 型细菌：菌体有多糖类的______；在培养基上形成的菌落表面 _______，有致病性； 型细菌：菌体无多糖类的______；在培养基上形成的菌落表面 ______，无致病性。 荚膜 光滑 荚膜 粗糙 预 习 梳 理 4 3.格里菲思通过肺炎链球菌的体内转化实验证明：已经加热致死的 型细菌中含有某种促使型活细菌转化为 型活细菌的活性物质—— __________。 转化因子 4.艾弗里通过肺炎链球菌的体外转化实验，最终证明了_____才是使 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 预 习 梳 理 5 三、噬菌体侵染细菌的实验 1.实验者: ______________。 2.实验方法:____________________。 赫尔希和蔡斯 放射性同位素标记法 预 习 梳 理 6 3.实验材料:__________、大肠杆菌。 噬菌体 (1) 噬菌体的结构 蛋白质 (2) 噬菌体的生活方式：专门______在大肠杆菌体内。 寄生 (3)噬菌体的复制式增殖 噬菌体侵染大肠杆菌后,会在______________的作用下,利用______ ________的物质来合成自身的组成成分,进行大量增殖。 自身遗传物质 大肠杆菌体内 预 习 梳 理 7 4.实验结论：噬菌体侵染细菌时，_____进入细菌的细胞中，而 _____________仍留在细胞外。_____才是噬菌体的遗传物质。 蛋白质外壳 预 习 梳 理 8 四、DNA是主要的遗传物质 1. 是遗传物质的证据——烟草花叶病毒侵染烟草的实验 (1)实验材料:烟草花叶病毒(由______________组成)和烟草。 (2)实验证明:烟草花叶病毒的遗传物质是_____。 和蛋白质 2. 是主要的遗传物质:绝大多数生物的遗传物质是_____,只有极少 数生物的遗传物质是_____。 预 习 梳 理 9 五、自变量控制中的“加法原理”和“减法原理 (1)加法原理: 与常态比较，人为______某种影响因素。 (2)减法原理:与常态相比，人为______某种影响因素。 增加 去除 预 习 梳 理 10 (1)将加热致死的型细菌和 型活细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 型细菌。( ) × [解析] 将加热致死的型细菌和 型活细菌混合注射到小鼠体内,从小 鼠尸体中可提取到型细菌和 型细菌。 (2)格里菲思通过肺炎链球菌转化实验证明了 是遗传物质。( ) × [解析] 格里菲思通过肺炎链球菌转化实验推断已经加热致死的 型细 菌中含有某种促使型活细菌转化为 型活细菌的活性物质——转化 因子，未证明 是遗传物质。 预 习 检 测 11 (3)赫尔希和蔡斯在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中用、 同时 标记了噬菌体的 和蛋白质。( ) × [解析] 赫尔希和蔡斯在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用 标记 的噬菌体和标记的 噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌。 (4)豌豆细胞内既有,也有,但是 是豌豆的主要遗传物质。 ( ) × [解析] 豌豆细胞内既有,也有,但只有 是遗传物质。 (5)烟草花叶病毒的感染实验证明了 是病毒的遗传物质。 ( ) × [解析] 烟草花叶病毒的感染实验只能证明烟草花叶病毒的遗传物质 是，不能证明所有病毒的遗传物质都是 。 预 习 检 测 12 任务一 肺炎链球菌的转化实验 【材料1】 阅读教材P43格里菲思的肺炎链球菌转化实验内容，分析 下表肺炎链球菌的转化实验。完善实验过程： 第1组 第2组 第3组 第4组 实验 处理 注射 型活 细菌 注射 型活细菌 注射加热 致死的 型 细菌 将 型活细菌与已经 加热致死的 型细菌 混合后注射 实验 结果 小鼠_____ ___ 小鼠______,从 小鼠体内分离 出 型活细菌 小鼠_____ ___ 小鼠______,从小鼠 体内分离出_______ _____ 不死亡 死亡 不死亡 死亡 型活细菌 任 务 活 动 13 ［分析］ (1)本实验的自变量是__________________________________。 (2)第4组实验中，小鼠死亡的原因是____________________________ ____________________。 (3)对比分析第3、4组实验，结论是_____________________________ _______________________。 注射细菌的类型及细菌是否加热致死 小鼠体内出现型活细菌，型活细菌使小鼠患病死亡 已经加热致死的型细菌能使型活细菌转化为型活细菌 任 务 活 动 14 (4)第4组实验中，从小鼠体内分离出的肺炎链球菌只是 型细菌吗？ 为什么？ [答案] 不是，小鼠体内分离出的肺炎链球菌有型和 型两种细菌， 因为只有一部分 型细菌发生了转化。 (5)该实验的结论是___________________________________________ __________________。 加热致死的型细菌内存在使型活细菌转化为型活细菌的转化因子 任 务 活 动 15 【材料2】阅读教材P44艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验内容， 分析下图艾弗里证明 是遗传物质的实验示意图。完善实验过程: 绝大部分糖类、蛋白质和脂质 型、型 型、型 型 任 务 活 动 16 ［分析］ (1)该实验得出的实验结论是___________________________________ ________________。 细胞提取物中含有转化因子，且转化因子很可能是 (2)艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性 都与 的极为相似，于是提出了_____________________________ _____________的结论。 才是使型细菌产生稳定遗传变化的物质 任 务 活 动 17 (3)实验中，艾弗里并没有对各种物质在遗传中的作用分别直接研究， 而是运用自变量控制的______原理，使用不同的酶对各种物质逐一 排除。试从科学技术发展的角度分析原因：_____________________ _______________________________ 减法 提示:当时的科学技术水平不能将各种物质很好地提纯。 任 务 活 动 18 ［深度思考］ 加热能杀死型细菌，为何“杀不死” ? [答案] 蛋白质和核酸对高温的耐受力不同：在 的温度范 围内，蛋白质失活，双链解开；当温度恢复到室温， 双链 还能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。 任 务 活 动 19 例1 肺炎链球菌活体转化实验的部分过程如 图所示。下列叙述正确的( ) A.型肺炎链球菌的菌落粗糙， 型肺炎链球 菌的菌落光滑 B.型细菌的 经加热后失活，因而注射加热致死的 型细菌后的 小鼠仍存活 C.从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有型而无 型 D.该实验未证明型细菌转化为 型细菌是由型细菌的 引起的 √ 任 务 活 动 20 [解析] 有荚膜的 型肺炎链球菌的菌落光滑， 无荚膜的 型肺炎链球菌的菌落粗糙，A错 误；注射加热致死的 型菌后的小鼠仍存活 的原因是 型菌的蛋白质经加热后变性失活， 而型菌的 经加热后并未失活，B错误；从病死小鼠中分离得到的肺 炎链球菌有型也有型，C错误；该实验证明加热致死的 型菌中，有一 种物质能促使型菌转化为型菌，并未证明型菌转化为型菌是由 型 菌的 引起的，D正确。 任 务 活 动 21 例2 [2024·重庆期末] 下图为研究 型肺炎链球菌“转化因子”化学本 质的部分实验流程图。相关分析错误的是( ) A.①⑥的处理体现了实验设计的减法原理 B.经①②③④⑤得到的菌落类型为光滑型 C.经⑥⑦⑧⑨⑤得到的细菌不会使小鼠死亡 D.过程⑥的处理时长不影响实验结果 √ 任 务 活 动 22 [解析] 该实验使用蛋白酶和 酶来控制自变量，分别将蛋白质 和 水解，采用了减法原理，A 正确； 型细菌的菌落为光滑型， 型细菌的菌落为粗糙型，经步骤①②③④⑤，型细菌的 还存在， 可将型细菌转变为型细菌，因此能得到型和 型菌落，B错误；由于 型细菌被降解，无法将型细菌转变为 型细菌，因此给小鼠注射 经步骤⑥⑦⑧⑨⑤得到的活菌( 型菌)，小鼠存活，C正确；过程⑥的处 理时间太短会使得降解不充分，影响实验结果，D正确。 任 务 活 动 23 任务二 噬菌体侵染细菌的实验 【材料】 噬菌体侵染细菌的过程可分为五个步骤：吸附 注入 合成 组装 释放。阅读教材P44~P46噬菌体侵染细菌实验内容， 分析噬菌体侵染大肠杆菌的实验示意图。完善实验过程： 任 务 活 动 24 进一步观察，细菌裂解释放出的子代噬菌体中，可以检测到____标 记的_____，但却不能检测到____标记的________。 高 低 低 高 蛋白质 任 务 活 动 25 ［分析］ (1)实验中，用和标记能将 和蛋白质区分开，其原因是___ ___________________________________________________________ ___________。 在噬菌体的化学组成中，仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于分子中 (2)实验中，______(填“能”或“不能”)直接用含和 的普通培养基 来培养 噬菌体，原因是________________________________。 不能 噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内 任 务 活 动 26 (3)分析实验中不同操作的目的或作用： ①搅拌：__________________________________________； ②离心：___________________________________________________ ___________________________； ③适宜时间的保温：_________________________________________ _____________________。 使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离 让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌 让全部噬菌体侵染大肠杆菌，同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体 任 务 活 动 27 实验结果及误差分析 1.用含 的噬菌体侵染大肠杆菌 任 务 活 动 28 2.用含 的噬菌体侵染大肠杆菌 任 务 活 动 29 例3 [2024·广东广州期中] 下列关于噬菌 体侵染细菌的实验叙述错误的是( ) A.图中离心前需搅拌，搅拌目的是使大肠杆 菌外的 噬菌体外壳和大肠杆菌分离 B.用标记的 噬菌体侵染大肠杆菌，如果培养时间过长，将导致B的放 射性增加 C.用标记的 噬菌体侵染大肠杆菌时，最后获得的子代噬菌体部分含放射性 D.用标记的 噬菌体侵染大肠杆菌，离心后发现B有较弱的放射性， 可能是因为少量 噬菌体未侵染大肠杆菌 √ 任 务 活 动 30 [解析] 该实验搅拌的目的是使吸 附在大肠杆菌上的噬菌体外壳和 大肠杆菌分离，A正确；用 标 记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于 标记的是蛋白质外壳，而外壳未 进入细菌内，所以培养时间过长对实验无影响，B错误； 复制是半 保留复制，以用标记的噬菌体 为模板，最后获得的子代噬菌 体部分含放射性，正确；用标记的 噬菌体侵染大肠杆菌，离心 后发现B有较弱的放射性，可能是因为培养时间过短，少量 噬菌体未 侵染大肠杆菌，或培养时间过长，大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放出来， D正确。 任 务 活 动 31 例4 某生物研究小组对噬菌体侵染细菌的实验进行了改进，他们分 别用放射性同位素、、、进行如下标记：甲组用 标 记噬菌体、标记大肠杆菌；乙组用 标记大肠杆菌，噬菌体不 做标记；丙组用 标记噬菌体，大肠杆菌不做标记。整个过程细菌 不发生裂解。下列相关分析正确的是( ) A.甲组中子代噬菌体有的只含，有的只含 ，有的都含，有的 都不含 B.乙组中子代噬菌体的和蛋白质都含 C.丙组中子代噬菌体都不含 D.甲、乙、丙三组子代噬菌体中的 和蛋白质的合成都与大肠杆 菌有关，与亲代噬菌体无关 √ 任 务 活 动 32 [解析] 甲组用标记噬菌体、 标记大肠杆菌，由于进入大肠杆 菌的是噬菌体的 ，合成子代噬菌体的原料是由大肠杆菌提供的， 因此，甲组中子代噬菌体都不含标记，但都含 标记，A错误； 乙组用标记大肠杆菌，即给噬菌体提供的是带有 标记的原料， 且C是噬菌体的 和蛋白质都含有的元素，因此，乙组中子代噬菌 体的和蛋白质都含，B正确； 任 务 活 动 33 用 标记噬菌体，即噬菌体的和蛋白质都有放射性，但只有 进入大肠杆菌，大肠杆菌无放射性，又因为 复制过程为半保留复制，因此丙组中有部分子代噬菌体含有 标记，C错误；子代噬菌体合成过程中需要亲代噬菌体提供 模板，大肠杆菌提供原料，因此，甲、乙、丙三组子代噬菌体中的 和蛋白质的合成都与大肠杆菌和亲代噬菌体有关，D错误。 任 务 活 动 ［方法技巧］ “二看法”判断子代噬菌体的标记情况 任 务 活 动 35 任务三 DNA是主要的遗传物质 【情境】如图所示为烟草花叶病毒侵染烟草的实验过程。 任 务 活 动 36 (1)在图中完善实验过程与结果。 烟草正常 (2)实验结果分析与结论:烟草花叶病毒的_____控制其遗传性状,_____ 是它的遗传物质。 ［分析］ 烟草感染病毒 任 务 活 动 37 (3)综合肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验及本实验： ①实验的关键思路是_________________________________________ _____。 将核酸与蛋白质分开,分别研究它们在遗传中的作用 ②通过上述实验，能否得出 是主要的遗传物质这一结论？为什 么？ [答案] 不能。研究的实验材料太少。 任 务 活 动 38 不同生物的遗传物质 项目 细胞生物 非细胞生物 真核生物 原核生物 病毒 病毒 核酸种类 和 和 遗传物质 举例 动物、植物、真菌 细菌 乙肝病毒 艾滋病病毒 绝大多数生物的遗传物质为,少数生物病毒 的遗传物质为 ,即是主要的遗传物质。(注：“ 是主要的遗传物质”是针 对整个生物界而言的，具体到某种生物不能说“主要”。) 任 务 活 动 39 科学探究：探索遗传物质的实验方法 (1)分离提纯法:某些研究者在做肺炎链球菌的体外转化实验时，将 型细菌的蛋白质、等物质提取分离后，分别与 型细菌混合，缺 点是物质纯度不能达到 。 (2)放射性同位素标记法:噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记 和蛋白质的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地 观察它们各自的作用。目的：把 与蛋白质分开。 任 务 活 动 40 (3)病毒重组法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳 重新组合，得到杂种病毒。 (4)酶解法：利用酶的专一性，如加入酶，将 水解，观察起 控制作用的物质是否还有控制作用，若“有”，则其遗传物质不是 ；若“无”，则其遗传物质可能是 。 任 务 活 动 41 例5 [2024·广东深圳期中] 已知烟草花叶病毒和车前草病毒 都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和组成，下图是探索 的遗传物质是蛋白质还是 的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是( ) 任 务 活 动 42 A.本实验运用了对照原则，无空白对照组 B.实验过程中重组病毒的后代是 C.该实验只能说明的遗传物质是 D.过程能说明 蛋白质外壳没有侵染能力 √ 任 务 活 动 43 [解析] 组和组分别由和 直接侵染烟草 叶片，属于空白对照组，A错误；将 的蛋白 质外壳和的 进行重组，获得重组病毒， 其后代是，B正确；该实验只设计用 的 和 的蛋白质外壳重组获得的病毒侵染烟草叶片的实验，因此， 该实验只能证明的遗传物质是，C正确；过程 蛋白质外壳 侵染烟草叶片，没有出现病斑，说明 蛋白质外壳没有侵染能力，D 正确。 任 务 活 动 44 例6 [2024·山西太原月考] 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 B. 不是一切生物的遗传物质，但一切细胞生物的遗传物质都是 C.细胞核中的遗传物质是，细胞质中的遗传物质是 D.病毒的遗传物质是和 √ 任 务 活 动 45 [解析] 豌豆的遗传物质只有 ，A错误；所有细胞生物以及部分 病毒的遗传物质都是，只有少数病毒的遗传物质是 ，故 不是一切生物的遗传物质，但一切细胞生物的遗传物质都是 ，B正确；细胞核和细胞质中的遗传物质都是 ，C错误；病 毒只含一种核酸，病毒的遗传物质是或 ，D错误。 任 务 活 动 46 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顺序可能蕴含大量遗传信息 √ 备 用 习 题 [解析]不同生物的蛋白质在结构上存在差异,蛋白质的不同结构可能对应不同的遗传信息;作为遗传物质,要能控制生物的性状,而蛋白质与生物的性状密切相关;作为遗传物质要能储存大量的遗传信息,而蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息。 备 用 习 题 2. 凤凰花是厦门大学的校花,每年的5~7月是凤凰花盛开的季节,美不胜收,请问凤凰花细胞中,核酸、核苷酸、碱基的种类和遗传物质分别是 ( ) A.2、4、4、DNA和RNA B.2、8、5、DNA C.2、8、5、DNA或RNA D.2、8、5、DNA和RNA √ [解析]凤凰花是真核生物,既有DNA又有RNA,故核酸有2种,核苷酸有8种,碱基有A、G、C、T、U 5种,遗传物质是DNA,B正确。 备 用 习 题 A.实验1中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关 B.实验2中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关 C.理论上, b、c中不应具有放射性 D.该实验证明DNA是噬菌体的主要遗传物质 3. 某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验,过程如图所示,下列有关分析正确的是 ( ) √ 备 用 习 题 [解析] 实验1中b含少量放射性与 ①过程中培养时间的长短无关, 与搅拌不充分有关,A错误;实验2 中c含有放射性与④过程中搅拌 不充分无关,与培养时间的长短有 关,B错误;噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌,蛋白质外壳没有进入细菌,35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,32P标记的是噬菌体的DNA,所以离心后,理论上b和c中不应具有放射性,C正确;实验1和实验2相互对照,能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质,D错误。 备 用 习 题 4. 利用两种类型的肺炎链球菌进行相关转化实验。各组肺炎链球菌先进行图示处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法错误的是 ( ) 备 用 习 题 A.通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 B.F组可以分离出S型和R型两种肺炎链球菌 C.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组 D.F组中分离得到的S型菌的遗传信息与B组和D组中的肺炎链球菌均有差异 √ 备 用 习 题 [解析] E组没有出现S型菌,F组出现S型菌,所以通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质,A正确;将加热杀死的S型菌的DNA与R型菌混合,S型菌的DNA能将部分R型菌转化成S型菌,所以F组可以分离出S型和R型两种肺炎链球菌,B正确;能导致小鼠死亡的是B、C、F三组,C错误;B组含有正常的S型菌的DNA,D组含有正常的R型菌的DNA,而F组中分离出来的S型菌含有正常的S型菌的DNA和R型菌DNA重组之后的DNA,即三者之间有差异,D正确。 备 用 习 题 5. 艾弗里在进行肺炎链球菌转化实验时,选用了含有DNA酶活性的狗血清进行实验,发现狗血清能够灭活转化因子,使转化因子丧失转化活性。艾弗里用氟化钠处理狗血清,并用该血清处理S型细菌的细胞提取物,然后将S型细菌提取物与R型细菌混合,结果如下表所示。下列说法错误的是 ( ) 狗血清中是否 加入氟化钠 最终菌落的种类 1组 2组 3组 − R R R + R、S R、S R、S 注:“+”代表加入,“−”代表未加入。 备 用 习 题 A.进行三组实验体现了重复的实验设计原则 B.S型细菌菌落的出现说明完成了转化 C.实验的自变量为是否加入氯化钠 D.可推测氟化钠的作用是灭活转化因子 狗血清中是否 加入氟化钠 最终菌落的种类 1组 2组 3组 − R R R + R、S R、S R、S 注:“+”代表加入,“−”代表未加入。 √ 备 用 习 题 [解析] 该实验进行三组,体现了平行重复的实验设计原则,A正确;艾弗里用氟化钠处理狗血清,并用该血清处理S型细菌的细胞提取物,然后将S型细菌提取物与R型细菌混合,结果出现R型菌落的同时,也出现了S型菌落,说明已经完成了转化,B正确;该实验的自变量为是否加入氟化钠,C正确;氟化钠的作用应该是抑制了DNA酶的活性,D错误。 备 用 习 题 $$