3.1 DNA是主要的遗传物质导学案2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学导学案围绕“DNA是主要的遗传物质”展开，引导学生从对遗传物质的早期推测入手，通过肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的原理和过程分析，逐步构建DNA作为主要遗传物质的认知框架，知识网络配有图示辅助理解。 导学案突出实验探究与科学思维培养，设置“思考提升”“探究活动”等环节，引导学生分析实验设计逻辑、自变量控制原理，结合预习检测和分层巩固习题，帮助学生深化对核心实验的理解，提升探究实践能力与科学态度。

课题：必修二第三章 编号：20 编制人：范建华 审核：卓越部生物组 编制时间：2025-12- 24 班级： 姓名： 第1节 DNA是主要的遗传物质 【学习目标】 1.阐明DNA是主要遗传物质的探索过程。 2.说明DNA是主要的遗传物质。 3.说明自变量控制中的加法原理和减法原理。 学习重点：肺炎链球菌转化实验的原理和过程；噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 学习难点：噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 知识网络： 释疑导疑 一、对遗传物质的早期推测 20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨酸连接而成的____________。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着______信息。当时大多数科学家认为，______是生物体的遗传物质。20世纪30年代，人们才认识到DNA是由许多____________聚合而成的生物大分子。组成DNA的脱氧核苷酸有____种，每一种有一个特定的碱基。由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为______是遗传物质的观点仍占主导地位。 2、 肺炎链球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验 1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究____________的致病情况。他用两种不同类型的肺炎链球菌感染小鼠。一种类型的菌体有______的荚膜，在培养基上形成的菌落表面______，叫作______细菌。S型细菌有______，可使人和小鼠______，小鼠并发败血症死亡。另一种类型的菌体____________的荚膜，在培养基上形成的菌落表面______叫作______细菌。R型细菌不会使人或小鼠患病，因此____________。 格里菲思的实验过程：第一组，给小鼠注射______活细菌，小鼠______；第二组，给小鼠注射______活细菌，小鼠______，从小鼠体内分离出______活细菌；第三组，给小鼠注射____________细菌，小鼠______；第四组，给小鼠注射________________________混合液，小鼠______，从小鼠体内分离出______活细菌。根据实验可以推断：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使______活细菌转化为______活细菌的活性物质——____________。 2.艾弗里的体外转化实验 艾弗里和他的同事将____________的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分______、______和______，制成细胞提取物。将细胞提取物加入有______活细菌的培养基中，结果出现了______活细菌（第一组）。然后，他们在细胞提取物中分别加入______、______、______进行处理后再进行转化实验，结果表明有____________（第二至第四组)；用______处理后，细胞提取物就______了____________（第五组）。于是艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 3.噬菌体侵染实验 赫尔希和蔡斯以___________为实验材料，利用___________________技术，完成了另一个有说服力的实验。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，头部含有_________。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用_________体内的物质来合成____的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。 赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素______和放射性同位素______的培养基中培养____________，再用上述____________培养____________，得到蛋白质含有_____标记或DNA含有_____标记的_________。然后，用_____或_____标记的_________分别侵染_________的大肠杆菌，经过短时间的保温后用搅拌器搅拌、离心。搅拌的目的是___________________________________，离心的目的是________________________________________，而离心管的__________中留下_________的大肠杆菌。离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现：用_____ 的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在_________中；用_____标记的一组实验，_______________主要分布在离心管的_________中。在细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到_____标记的_____，但不能检测到35S标记的蛋白质。赫尔希和蔡斯的实验表明,噬菌体侵染细菌时，_____ 进人细菌的细胞中，而__________仍留在细胞外。_____才是噬菌体的__________。 4.DNA是主要的遗传物质 后来的研究证明，遗传物质除DNA外，还有____。有些病毒不含有DNA，只含有_______和_______，如烟草花叶病。______________生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是________遗传物质。 · 思考提升 1. 艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点? 2. 从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么?在实际操作过程中最大的困难是什么? 3. 艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计?这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示? · 预习检测 1.T2噬菌体可以在乳酸菌中存活。(　　) 2. T2噬菌体是一种DNA细菌。(　　) 3.噬菌体秦然细菌的实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。(　　) 4.所有生物的遗传物质都是DNA。(　　) 5.S型细菌有致病性。(　　) 思疑答疑 探究一 对遗传物质的早期推测 1.科学家们认为DNA和蛋白质哪一个是遗传物质？ 2.为什么科学家会认为蛋白质是生物体的遗传物质？ 探究二 肺炎链球菌的转化实验 1.S型细菌和R型细菌在菌落、荚膜、有无致病性上的区别？ 2. 观察实验过程，回答以下问题： （1）第一组和第二组对照，说明了什么？ （2）第二组和第三组对照，说明了什么？ （3）第三组和第四组对照，说明了什么？ （4）结合以上3个问题的结论，可以得出什么实验结论？ 3. 在杀死的S型细菌中含有哪些物质？怎么知道哪一个才是转化因子？实验的关键思路是什么？ 4.艾弗里和他的同事将破碎加热杀死的S型细菌，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，以下是具体实验过程，回答相关问题： （1） 第一组可以得出什么结论？ （2） 第二组至第四组中分别加入的蛋白酶、RNA酶、酯酶有什么作用？ （3） 分别将第一组和第二组至第四组进行对比可以得出什么结论？ （4） 第五组中加的DNA酶有什么作用？ （5） 将第五组与第一组进行对照，可以得出什么结论？ （6） 艾弗里的实验设计遵循了哪些原理和原则？巧妙之处在哪里？ 探究三 噬菌体侵染细菌的实验 1. 本实验用的什么实验技术？什么实验材料？ 2. 为什么用35S和32P分别标记蛋白质和DNA？ 3. 简述实验过程 4. 实验中搅拌的目的是什么？ 5. 离心后上清液、沉淀物分别是什么？ 6. 在用标记的这一组实验的沉淀物中检测到放射性，用35S标记的这一组实验的上清液中检测到放射性，这说明了什么？ 7. 在细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质，这说明了什么？ 8. 完成表格 探究四 DNA是主要的遗传物质 1.艾滋病病毒、新冠状病毒、SARS病毒的组成成分只有RNA和蛋白质，他们的遗传物质是？ 2.烟草花叶病毒侵染烟草的实验过程 （1）分析实验过程，能够得出什么结论？ （2）生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA，所以能得出什么结论？ 课后巩固提升案 一、单选题 1．关于肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，下列叙述正确的是（       ） A．S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是细胞分化 B．艾弗里及同事利用“加法原理”证明了DNA是主要的遗传物质 C．噬菌体侵染细菌的实验中，离心后沉淀物中主要是蛋白质，上清液中主要是DNA D．用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌后，随实验时间的增加，子代噬菌体放射性的比例下降 2. 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32P、35S分别标记的是噬菌体的（       ） A．DNA、蛋白质 B．蛋白质、蛋白质 C．DNA、DNA D．RNA、DNA 3．在生命科学发展过程中，与“证明DNA是遗传物质”有关的实验有（       ） ①孟德尔的豌豆杂交实验②摩尔根的果蝇杂交实验③肺炎链球菌转化实验④T2噬菌体侵染细菌实验 A． ①② B． ③④ C． ②③ D． ①④ 4．车前草花叶病毒（HRV）和烟草花叶病毒（TMV）都属于RNA病毒，它们单独感染都能使烟草患病。将病毒分成蛋白质和RNA两部分，两两组合感染烟草，不能使烟草患病的是（       ） A．HRV的蛋白质+TMV的蛋白质 B．HRV的RNA+TMV的蛋白质 C．HRV的蛋白质+TMV的RNA D．HRV的RNA+TMV的RNA 5．赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明 DNA 是噬菌体的遗传物质，实验包括六个步骤： ①上清液和沉淀物的放射性检测 ②分别用含35S和32P的培养基培养细菌③充分搅拌后离心分离  ④子代噬菌体的放射性检测⑤噬菌体与被标记的细菌混合培养⑥被标记的噬菌体侵染未被标记的细菌最合理的实验步骤顺序为（       ） A．⑤①⑥②③④ B．②⑤①⑥③④ C．②⑤⑥③①④ D．②⑤⑥③④① 6．柳穿鱼、枯草杆菌、发菜、烟草花叶病毒的遗传物质分别是（　　） A．DNA、RNA、RNA、DNA B．DNA、DNA、RNA、RNA C．DNA、RNA、DNA、DNA D．DNA、DNA、DNA、RNA 7． 艾弗里和同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验，结果如表所示。下列叙述正确的是（       ） 接种菌型 加入S型细菌的物质 培养皿菌落情况 R型 细胞提取物 ① R型 细胞提取物和蛋白酶 ② R 型 细胞提取物和DNA酶 ③ A．①中培养皿只有S型菌 B．②中培养皿有S型菌和R型菌 C．③中培养皿只有S型菌 D．①~③说明 DNA 是主要的遗传物质 8．用32P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15%，沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是（　　） A．搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离 B．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 C．离心时间过长，较重的大肠杆菌进入上清液中 D．32P标记噬菌体的蛋白质外壳，离心后存在于上清液中 二、非选择题 9．如图为T₂噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果，请据图回答下列问题： (1)T₂噬菌体的化学成分是_______，用放射性32P 标记的是 T₂噬菌体的__________________。 (2)要获得32P标记的T₂噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养，而不能用含32P的培养基直接培养，原因是__________________________________________________________________________。 (3)实验过程中搅拌的目的是___________________________________。离心后放射性较高的是______(填“上清液”或“沉淀物”)。 (4)接种噬菌体后培养时间过长，发现上清液中放射性增强，最可能的原因是__________________________。 (5)赫尔希和蔡斯还设计了35S的一组实验，理论上放射性只出现在上清液，而实际上沉淀物中也有少量放射性，原因可能是___________________________________________________。 10．科学家发现S型肺炎链球菌的DNA可使一部分R型菌转化为S型菌，而蛋白质及多糖，则没有这种转化功能。若将S型肺炎链球菌的DNA用DNA酶降解，则DNA失去转化功能。回答下列问题： (1)肺炎链球菌的DNA主要分布在___________中，其细胞内共有______种核苷酸，共有______种碱基，DNA酶是蛋白质，其组成单体是_________。若要验证DNA酶的化学成分，可以用____________试剂进行鉴定。 (2)DNA被水解后，初步水解产物是__________________，彻底水解产物是___________________________。 (3)肺炎链球菌的转化实验说明核酸是_________的物质，在______和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。 能力提升练 一、单选题 1．2024年10月，刚果西南部出现了变种的猴痘病毒。为探究此病毒遗传物质的类型做了相关实验，下列分析正确的是（　　） A．用含放射性同位素标记的T和U的培养液分别培养该病毒来判断其遗传物质 B．若该病毒为RNA复制类病毒，ATP水解产物可作为合成其遗传物质的原料 C．酶解法实验中分别加入DNA酶和RNA酶，体现自变量控制中的加法原理 D．若酶解法实验中加入DNA酶的实验组检测到该病毒，说明其是DNA病毒 2． 科研人员利用一种感染A细菌的病毒B采用下图所示的两种方法来探究病毒B的遗传物质是DNA还是RNA。下列相关叙述正确的是（    ） A. 同位素标记法中，若以3H替换32P标记上述两种核苷酸不能达成实验目的 B. 酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理 C. 若甲组产生的子代病毒B无放射性而乙组有，则说明该病毒的遗传物质是DNA D. 若丙组能产生子代病毒B而丁组不能产生，则说明该病毒的遗传物质是RNA 3． 生物学是一门以实验为基础的自然学科。下列关于遗传学发展史上几个重要实验的叙述，错误的是（　　） A. 孟德尔通过豌豆杂交实验揭示了遗传的两大定律 B. 摩尔根依据果蝇杂交实验首次证实了基因位于染色体上 C. F2中的卷翅个体和直翅个体相互交配，后代中b基因频率为2/3 D. 艾弗里的肺炎链球菌离体转化实验证明了DNA 是肺炎链球菌的遗传物质 4． 下列有关实验课题与相应方法的叙述，正确的是（　　） A. 研究细胞膜的主要成分利用荧光标记法 B. 细胞膜的制备利用蒸馏水使鸡的红细胞吸水涨破 C. 验证DNA是遗传物质时可用培养基培养噬菌体 D. 研究分泌蛋白的合成与分泌，利用了放射性同位素标记法 5、下图为肺炎链球菌的三组转化实验，相关叙述错误的是（    ） A. 甲组实验出现S型细菌，说明S型细菌中存在能使R型细菌转化为S型细菌的物质 B. 乙组实验中S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌后可整合到R型菌的DNA中 C. 丙组实验结果说明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA，蛋白质不是遗传物质 D. 上述实验运用了细菌培养技术进行体外转化实验，减少了体内无关变量的干扰 6. 下面是某同学在使用同位素标记法的实验中遇到的一些问题,其中正确的操作或结论是( ) A. 给豚鼠的胰腺腺泡细胞注射用3H标记的核苷酸，一段时间后，可依次在核糖体、内质网和高尔基体中检测到放射性 B. 小白鼠吸入18O2，则其尿液中可以检测到H218O C. 用15N标记精原细胞的DNA双链，然后放在含14N的培养基中，进行减数分裂产生的4个精细胞中，含15N的精细胞所占的比例是50% D. 噬菌体侵染细菌的实验中，仅靠同位素的分布情况可以说明DNA是遗传物质 二、非选择题 7．某科研小组对禽流感病毒的遗传物质进行了以下实验。 实验目的：探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。 材料用具：显微注射器，禽流感病毒的核酸提取物，活鸡胚，DNA水解酶，RNA水解酶，水解酶溶剂 (1)活鸡胚取材方便，价格经济。除此之外，本实验中选取活鸡胚的理由是： ①______________________________________； ②______________________________________； (2)实验步骤： 第一步：取等量的活鸡胚分成A、B、C三组。 第二步：将________________分成相同的三组，并分别加入等量的溶剂、DNA水解酶、RNA水解酶，处理一段时间后备用。 第三步：用显微注射技术向A组注射禽流感病毒的核酸提取物，再分别向B、C两组活鸡胚中注射____________________________、_______________________________。 第四步：分别从培养后的活鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。 请预测实验结果及结论：____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ · 思维拓展练 知识拓展——DNA的结构及多样性 资料： 1.DNA的双螺旋结构 DNA是双螺旋结构，其主要特点是：DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构：DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；两条链上的碱基按照碱基互补配对原则连接成碱基对，即A与T配对，C与G配对。 2.DNA多样性的原因 DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸由一份子的磷酸基团、一份子的五碳糖、一份子的含氮碱基组成。组成DNA的碱基虽然只有4种（A腺嘌呤、T胸腺嘧啶、C胞嘧啶、G鸟嘌呤），但是，碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基序列的多样性构成了DNA的多样性，DNA因而能够储存大量的遗传信息。而碱基特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性。 思维训练 1．为确认志愿军无名烈士的身份和寻找其亲属，需要分析其DNA的（       ） A. 碱基序列 B. 碱基种类 C. 脱氧核苷酸数量 D. 元素组成 2．查哥夫对DNA进行化学分析，发现碱基的数量关系为：A=T且C=G，则（A+C）/（T+G）＝（       ） A.0 B.1 C.3 D.5 3、请完成DNA的组成与结构概念图。 (1)①___________②___________③___________④___________。 (2)一个DNA分子由_____条脱氧核苷酸长链构成。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $