3.1DNA是主要的遗传物质课件-2026-2027学年高一下学期生物人教版必修2

第1节 DNA是主要的遗传物质 第3章|基因的本质 学 习 目 标 1.查阅相关资料,深入理解 “烟草花叶病毒的感染实验”。 2.通过比较、归纳分析“肺炎链球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”的异同,尝试得出相应的实验结论。 3.通过归纳生物遗传物质的相关实验及观点,明确“DNA是主要的遗传物质”。 知识点一 肺炎链球菌的转化实验 1.对遗传物质的早期推测 蛋白质 DNA 蛋白质 2.肺炎链球菌的类型 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 表面　　 　  表面　　 　  菌体   有多糖类的荚膜   没有多糖类的荚膜 有无致病性 　   　   光滑 粗糙 有 无 3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验 无 有 三 加热致死的 S型细菌 4.艾弗里的肺炎链球菌转化实验 (在人工培养基中繁殖) S型 细菌 的细胞 提取物 蛋白 DNA R型细菌 DNA 想一想 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”是什么? 提示 知识点二 噬菌体侵染细菌的实验 1.实验者:　　　　　　　　　。  2.实验方法:　　　　　　　　　　技术。  3.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌 (1)T2噬菌体的组成成分 赫尔希和蔡斯 放射性同位素标记 DNA C、H、O、N、P 蛋白质 C、H、O、N、S等 (2)T2噬菌体的增殖 ①合成T2噬菌体的DNA的模板:进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。 ②合成T2噬菌体的DNA的原料:大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。 ③合成T2噬菌体的蛋白质的原料:大肠杆菌的氨基酸;场所:大肠杆菌的核糖体。 4.实验过程 (1)标记T2噬菌体 大肠杆菌 大肠杆菌 (2)侵染细菌 [说明]①保温合适时间:使T2噬菌体吸附在大肠杆菌上并注入遗传物质,但并不释放子代噬菌体。 ②充分搅拌、离心:使吸附的T2噬菌体和大肠杆菌分离,离心后上清液中析出较轻的T2噬菌体颗粒,离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 高 低 低 高 5.实验分析 (1)噬菌体侵染细菌时,　　　　进入细菌的细胞中,而　　　　　　　仍留在细胞外。  (2)子代噬菌体的各种性状是通过　　　　　　　　　　遗传的。  6.实验结论:　　　才是噬菌体的遗传物质。  DNA 蛋白质外壳 亲代的DNA DNA 想一想 用一个由32P标记的噬菌体侵染由35S标记的细菌,子代噬菌体被标记的情况是什么?如果用一个由35S标记的噬菌体侵染由32P标记的细菌,子代噬菌体被标记的情况是什么? 提示 子代噬菌体全部被35S标记,其中有两个被32P标记。子代噬菌体全部被32P标记,没有被35S标记。 知识点三 生物的遗传物质 1.RNA是遗传物质的实验证据 (1)实验材料:烟草花叶病毒(只含有　　　　　和　　　)、烟草。  (2)实验过程 (3)结论:烟草花叶病毒的遗传物质是　　　　　,不是　　　　　　。  蛋白质 RNA 烟草不感染病毒 RNA 烟草感染病毒 RNA 蛋白质 2.(1)DNA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　　　　。因此,　　　是主要的遗传物质。  (2)不同生物的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞 生物 真核生物 DNA和 RNA DNA 酵母菌、玉米、人 原核生物 细菌 非细胞 生物 大多数病毒 (DNA病毒) DNA DNA T2噬菌体 极少数病毒 (RNA病毒) RNA RNA TMV、HIV、 新型冠状病毒 DNA RNA DNA 情境探究 情境一　遗传物质的特点及探索思路 科学家研究表明,小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示: 1.S型细菌是怎样产生的? 2.加热后的S型细菌中蛋白质和DNA会发生什么变化?温度降低以后DNA和蛋白质又会发生什么变化? 提示 加热致死的S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型细菌。 提示 (1)加热会使蛋白质变性失活,这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活,失去其相应功能,S型细菌死亡。温度降低后,蛋白质的空间结构不会恢复。 (2)加热时,DNA的结构也会被破坏,但当温度降低到55 ℃左右时,DNA的结构会恢复,进而恢复DNA活性。 3.艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么? 4.请分析艾弗里的实验设计思路。 提示 运用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶分别特异性地去除细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。 提示 利用酶的专一性特点,分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物,然后分别与R型活细菌混合培养,观察它们的作用。 方法突破 肺炎链球菌体内、体外转化实验的比较 项目 肺炎链球菌体内转化实验 肺炎链球菌体外转化实验 科学家 格里菲思 艾弗里 细菌培养 小鼠体内 培养基 实验 构思 将加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 在S型细菌的细胞提取物中,分别单独去除某种物质,观察能否使R型细菌发生转化 观察指标 小鼠存活情况 肺炎链球菌菌落类型 实验结论 已经加热致死的S型细菌体内有转化因子 转化因子是DNA 提醒:转化率很低,只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化。 情境二　噬菌体侵染细菌实验 阅读教材中噬菌体侵染细菌的实验过程,回答下列问题。 1.使用不同元素标记后,子代放射性怎么判断? 提示 3.若保温时间过短,对第一组实验和第二组实验的结果会产生什么影响?为什么? 4.若保温时间过长,对两组实验的结果又会产生什么影响?为什么? 2.能否用14C和18O标记噬菌体?为什么? 提示 不能;因为DNA和蛋白质中都含C和O。 提示 对第一组实验无影响,会导致第二组实验的上清液中出现较高的放射性。因为保温时间过短,会有大量亲代噬菌体尚未将DNA注入大肠杆菌,搅拌离心后这部分完整的亲代噬菌体会一并出现在上清液中。 提示 对第一组实验无影响,会导致第二组实验的上清液出现较高的放射性。因为保温时间过长,子代噬菌体已经从裂解的大肠杆菌中释放出来,经搅拌离心,这些完整的子代噬菌体会一并出现在上清液中。 方法突破 1.利用思维导图分析实验 2.关于噬菌体侵染细菌的实验中两种生物的说明 (1)T2噬菌体是病毒,营寄生生活,只能侵染大肠杆菌,而不能侵染其他细菌。标记噬菌体时应先标记细菌,用噬菌体侵染被标记的细菌来标记噬菌体。 (2)大肠杆菌在实验中三次被涉及 3.不同元素标记后子代放射性的判断 4.三种方法的利用 实践应用 1.某科研小组利用小鼠、R型和S型肺炎链球菌在格里菲思实验的基础上增加了相关实验,实验过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该实验中细菌甲和乙分别对应R型细菌和S型细菌 B.经过步骤②后,鼠2血液中含有活菌甲和活菌乙 C.加热致死菌乙中的某种转化因子能使活菌甲转化成活菌乙 D.鼠5经过步骤⑤后死亡的原因是死菌甲中某种物质使活菌乙转化为活菌甲 D 解析 注射活菌甲的鼠1存活,说明细菌甲无致病性,对应R型细菌,注射活菌乙的鼠4死亡,说明细菌乙有致病性,对应S型细菌,A项正确;步骤②是将活菌甲与加热致死的细菌乙混合后注射到小鼠体内,结果鼠2死亡,将从鼠2体内分离出的活菌乙注射到鼠4体内,导致鼠4死亡,说明有部分活菌甲转化为活菌乙,且转化的性状能够遗传,因此鼠2血液中含有的活菌类型有甲和乙,B项正确;结合上述分析可推知:加热致死菌乙中有某种转化因子能使活菌甲转化成活菌乙,C项正确;鼠5经过步骤⑤后死亡的原因是活菌乙能使鼠死亡,活菌甲不具有致死效应,D项错误。 2.下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是(　　) A.体内转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传 B.体内转化实验中,S型细菌控制合成的荚膜物质使R型细菌转化为S型细菌 C.体外转化实验中加入蛋白酶的实验组培养基上全为S型细菌 D.体外转化实验中经DNA酶处理的S型细菌提取物失去转化活性 D 解析 体内转化实验中,小鼠体内有大量S型细菌,说明R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传,A项错误;体内转化实验中,无法说明是哪种物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌,B项错误;体外转化实验中加入蛋白酶的实验组培养基上,一部分R型细菌转化为S型细菌,故有S型细菌和R型细菌,C项错误;体外转化实验中,DNA酶处理会破坏S型细菌的DNA,不能使R型细菌转化为S型细菌,D项正确。 3.将含有R型细菌的培养液放入试管甲,将加热致死的S型细菌破碎后得到的细胞提取物放入试管乙,并在试管乙中加入一定量的RNA酶;将试管甲、乙中的液体混合后放入试管丙。下列关于该实验的分析,正确的是(　　) A.试管丙中全部为S型细菌 B.如果将酶换成蛋白酶,则实验结果不同 C.如果将酶换为DNA酶,与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNA D.该实验利用了加法原理,因变量是有无S型细菌产生 C 解析 RNA酶可水解RNA,故试管乙中S型细菌的DNA仍然存在,但由于转化效率不是100%,所以在试管丙中既有R型细菌也有S型细菌,A项错误;蛋白酶只能水解蛋白质,故试管乙中S型细菌的DNA还存在,所以实验结果与题干中的实验结果相同,B项错误;如果将酶换为DNA酶,则不能发生转化,与之前的实验对照可说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质,C项正确;该实验利用了减法原理,D项错误。 4.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了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(　　) A.理论上,b和c中不应具有放射性 B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关 C.实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关 D.该实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质 A 解析 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,A项正确;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在外面,经搅拌后与细菌分开,所以若b中含有放射性,则说明是搅拌不充分,培养时间过长或过短不影响其放射性的分布,B项错误;实验中c含有放射性与③过程中培养时间过长或过短有关,C项错误;该实验只证明了DNA是遗传物质,没有证明蛋白质不是遗传物质,D项错误。 5.[多选]科学家通过实验分析,提出“DNA是主要的遗传物质”。对此认识错误的是(　 ) A.细胞核内的遗传物质是DNA,而细胞质中的遗传物质是RNA B.只有极少数RNA病毒才以RNA为遗传物质 C.真核生物以DNA为遗传物质,原核生物以RNA为遗传物质 D.人类绝大多数情况下以DNA为遗传物质,极少数情况下以RNA为遗传物质 ACD 解析 细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA,A项错误;病毒的遗传物质是DNA或RNA,只有RNA病毒才以RNA为遗传物质,B项正确;真核生物和原核生物都以DNA为遗传物质,C项错误;人类是真核生物,以DNA为遗传物质,D项错误。 【题后点拨】 误差分析的两个环节——“保温”与“搅拌” (1)保温时间要合适:保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏高,原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。 (2)“搅拌”要充分:如果搅拌不充分,35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离,噬菌体与细菌共存于沉淀物中,这样会造成沉淀物中放射性偏高。 可以简记为“保温影响P,搅拌影响S”。 经典图示 归纳总结 1.格里菲思实验的结论:已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。 2.艾弗里实验的结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是遗传物质。 3.P是噬菌体DNA特有的元素,S是噬菌体蛋白质特有的元素,用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,可以单独地观察它们各自的作用。噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质。 4.由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,因此说DNA是主要的遗传物质。 本 课 结 束 $