（教師用書）2016-2017版高中生物 第3章 遺傳的分子基礎 第1節(jié) 核酸是遺傳物質的證據學案 浙科版必修2

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1、 第一節(jié)　核酸是遺傳物質的證據 1．概述噬菌體侵染細菌的實驗，體會實驗方法與技術的多樣性。 2．概述肺炎雙球菌的轉化實驗，感悟實驗的嚴密性和邏輯的嚴謹性。 3．簡述煙草花葉病毒的感染和重建實驗，認同模型法是進行科學研究的重要方法。 噬 菌 體 侵 染 細 菌 的 實 驗 1．實驗方法：放射性同位素標記法。 2．實驗材料：T2噬菌體，它是一種專門寄生在細菌體內的病毒，不能獨立生存，它的頭部和尾部的外殼是由蛋白質構成的，頭部內含有一個DNA分子。 3．實驗過程及結果 (1)被35S標記的噬菌體＋細菌子代噬菌體中沒有35S。 (2)被32P標記的噬菌體＋細菌子代噬

2、菌體中有32P。 4.實驗結果分析 (1)噬菌體侵染細菌時，只有DNA進入細菌細胞中，而蛋白質外殼留在細菌細胞外。 (2)子代噬菌體的各種性狀是通過親代DNA來遺傳。 5．結論：DNA是遺傳物質。 探討：為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)T2噬菌體？ 提示：因為噬菌體營寄生生活，只有在細菌體內才能進行增殖，故應先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體，而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。 探討：能否用14C和18O標記噬菌體？能否用32P和35S 同時標記噬菌體？ 提示：不能，因為DNA和蛋白質都含C和O。不能用32P和35S同時標記噬菌體，因為放射性檢測儀只能檢測放射

3、性的位置，不能檢測是哪種物質發(fā)出的放射性。 探討：噬菌體侵染細菌的實驗中，沉淀物中含有的物質主要是什么？ 提示：被侵染的大腸桿菌。 1．T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程 (1)吸附：用尾部的末端(六根尾絲)吸附在大腸桿菌表面。 (2)注入：釋放出溶菌酶，破壞大腸桿菌的局部細胞膜，噬菌體DNA通過尾管進入大腸桿菌，蛋白質外殼留在外面。 (3)復制、合成：在噬菌體DNA的指導下，以大腸桿菌體內的脫氧核苷酸為原料合成噬菌體DNA，以大腸桿菌體內的氨基酸為原料合成噬菌體蛋白質外殼。 (4)組裝：一個蛋白質外殼裝入一個噬菌體DNA分子，組成一個新的噬菌體。 (5)釋放：大腸桿菌細胞破裂，

4、釋放出幾十個至幾百個子代噬菌體。 2．上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析 (1)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中有少量放射性的原因： ①保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，使上清液出現放射性。 ②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液出現放射性。 (2)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中也有少量放射性的原因： 由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在大腸桿菌表面，隨大腸桿菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現少量的放射性。 1．右圖表示用同位素32P、35S分別標記T

5、2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(氨基酸)，然后進行“噬菌體侵染細菌實驗”，侵染后產生的子代噬菌體(10～1 000個)與親代噬菌體形態(tài)完全相同，而子代噬菌體的DNA和蛋白質中含有的標記元素應是(　　) A．31P、32P和35S B．31P、32P和32S C．31P、32P和32S、35S D．32P和32S、35S 【解析】　在T2噬菌體的化學組成中，60%是蛋白質，40%是DNA。并且S元素僅存在于蛋白質中，99%的P元素都存在于DNA中。當T2噬菌體侵染大腸桿菌時，噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細胞內，而其蛋白質外殼則留在細胞外面。T2噬菌體的DNA進入細菌體內后，利用細

6、菌的組成成分，來合成子代噬菌體的DNA和蛋白質，因此子代噬菌體的DNA都含31P、少數DNA含32P，所有子代噬菌體的蛋白質都含35S。 【答案】　A 2．科學家用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用該大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，待大腸桿菌解體后，15N(　　) 【導學號：35930018】 A．不出現在T2噬菌體中 B．僅出現在T2噬菌體的DNA中 C．出現在T2噬菌體的外殼和DNA中 D．僅出現在T2噬菌體的外殼中 【解析】　DNA和蛋白質中都含有N元素。噬菌體侵染被15N標記的大腸桿菌，合成自身DNA和蛋白質的原料都來源于大腸桿菌，因此子代噬菌體的DNA和蛋白質都含有15N。

7、 【答案】　C 肺 炎 雙 球 菌 轉 化 實 驗 1．肺炎雙球菌 　　　　種類 比較項目　　　 S型球菌 R型球菌 菌落 光滑 粗糙 菌體 有莢膜 無莢膜 有無毒性 有毒性 無毒性 2.活體細菌轉化實驗 (1)實驗過程和現象： ①S型活球菌小鼠→死亡。 ②R型活球菌小鼠→存活。 ③加熱殺死的S型球菌小鼠→存活。 ④加熱殺死的S型球菌＋R型活球菌小鼠→死亡。 (2)結論：加熱殺死的S型球菌有某種物質(“轉化因子”)能使R型活球菌轉化成活的S型球菌。 3．離體細菌轉化實驗 (1)實驗材料：R型菌、S型菌。 (2)實驗過程及結果：

8、(3)特點：DNA純度越高，轉化效率就越高。 (4)實驗結論：DNA是遺傳物質。 探討：活體細菌轉化實驗能否證明轉化因子是哪種物質？為什么？ 提示：不能?；铙w細菌轉化實驗沒有將細菌中各組分分開，因此，該實驗只能證明S型細菌體內含有轉化因子，不能證明轉化因子是哪種物質。 探討：如果把S型菌的DNA提取出來后，直接注射到小鼠體內，能否從小鼠體內分離得到S型菌？ 提示：不能，因為S型菌的DNA能使R型菌轉化為S型菌，前提是S型菌的DNA能與R型菌的DNA發(fā)生重組，直接將S型菌的DNA注入小鼠體內，如果小鼠體內沒有R型菌，無法轉化為S型菌。 探討：請分析活體細菌轉化實驗和離體細菌轉

9、化實驗的關系。 提示：活體細菌轉化實驗證明了S型細菌體內含有某種轉化因子，但轉化因子是哪種物質并沒有證明。離體細菌轉化實驗則證明了轉化因子是S型細菌體內的DNA。 1．肺炎雙球菌活體細菌轉化實驗和離體細菌轉化實驗的比較和分析 活體細菌轉化實驗 離體細菌轉化實驗 培養(yǎng)細菌 小鼠(體內) 培養(yǎng)基(體外) 實驗結果 加熱殺死的S型球菌能使R型球菌轉化為S型球菌 S型球菌的DNA使R型球菌轉化為S型球菌 實驗結論 S型球菌體內有“轉化因子” S型球菌的DNA是遺傳物質 聯系 ①所用材料相同，都是肺炎雙球菌(R型和S型) ②實驗目的都是研究誰是遺傳物質 ③活體細

10、菌轉化實驗是基礎，僅說明S型球菌體內有“轉化因子”，離體細菌轉化實驗進一步證明“轉化因子”是DNA ④兩個轉化實驗都遵循對照原則、單一變量原則 2.實驗拓展分析 (1)加熱殺死S型細菌的過程中，其蛋白質變性失活，但是其內部的DNA在加熱結束后隨溫度的恢復又逐漸恢復活性。 (2)R型細菌轉化成S型細菌的實質是S型細菌DNA與R型細菌DNA實現重組，表現出S型細菌的性狀。 (3)轉化后形成的S型細菌的性狀可以遺傳下去，說明S型細菌的DNA是遺傳物質。 1．已知有莢膜的肺炎雙球菌可引起動物致死性敗血癥，無莢膜的肺炎雙球菌對動物無害。請根據下列實驗回答：從有莢膜的肺炎雙球菌中提取了DN

11、A、蛋白質、多糖等物質，分別加入培養(yǎng)無莢膜細菌的培養(yǎng)基中，并將培養(yǎng)液注射到小鼠體內，其結果不正確的是(　　) 【解析】　從有莢膜的肺炎雙球菌體內提取的物質中，只有DNA才能使無莢膜的肺炎雙球菌轉化為有莢膜的肺炎雙球菌，使小鼠致死。A、B、C都正確。D中有DNA，但用DNA酶處理DNA分子，就會使DNA分子水解，不會使無莢膜的肺炎雙球菌轉化為有莢膜的肺炎雙球菌，小鼠應正常。 【答案】　D 2．肺炎雙球菌轉化實驗中，發(fā)現無毒R型和被加熱殺死的有毒S型細菌混合后，在小鼠體內找到了下列哪些類型的細菌(　　) 【導學號：35930019】 ①有毒R型?、跓o毒R型?、塾卸維型　④無毒S型

12、A．①②　 B．③④ C．②③ D．②④ 【答案】　C 煙 草 花 葉 病 毒 的 感 染 和 重 建 實 驗 1．煙草花葉病毒的組成成分：RNA和蛋白質。 2．實驗過程： (1)煙草花葉病毒的蛋白質煙草→煙草不患病。 (2)煙草花葉病毒的RNA煙草→煙草患病。 (3)煙草花葉病毒RNA＋RNA酶煙草→煙草不患病。 (4)TMVA蛋白質＋TMVB RNA→ 重建病毒煙草→從煙草中能分離出TMVB后代。 (5)TMVB蛋白質＋TMVA RNA→重建病毒煙草→從煙草中能分離出TMVA后代。 3．結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。 探討：病毒的遺傳物質是否

13、都是RNA? 提示：不一定，如噬菌體的遺傳物質是DNA。 探討：細胞核中的遺傳物質是DNA，那么細胞質中的遺傳物質是DNA還是RNA? 提示：細胞質中的遺傳物質是DNA。 探討：“肺炎雙球菌轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌實驗”能證明DNA是主要的遺傳物質嗎？ 提示：不能，“DNA是主要遺傳物質”指的是絕大多數生物的遺傳物質是DNA，而這兩個實驗只能證明DNA是遺傳物質，并不能證明“DNA是主要的遺傳物質”。 1．不同生物的遺傳物質 細胞生物 非細胞生物 生物類型 真核生物 原核生物 多數病毒 少數病毒 實例 真菌、原生生物、所有動植物 細菌、藍藻、放線菌等

14、 噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等 HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒等 核酸種類 DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA 遺傳物質 DNA DNA DNA RNA 結果：絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有少部分病毒的遺傳物質是RNA 結論：DNA是主要的遺傳物質 1．科學家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個不同品系，它們感染植物產生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗(見下表)中，不可能出現的結果是(　　) 實驗編號 實驗過程 實驗結果 病斑類型 病斑中分離出的病毒類型 A a型TMV→感染植物 a型 a型 B b型TMV→感染

15、植物 b型 b型 C 組合病毒(a型TMV的蛋白質＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 D 組合病毒(b型TMV的蛋白質＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 【解析】　煙草花葉病毒是RNA病毒，遺傳特性是由RNA決定的，實驗C組合病毒的遺傳物質是b型TMV的RNA，所以分離出的病毒類型應該是b型。 【答案】　C 2．下列關于生物的遺傳物質的敘述，不正確的是(　　) 【導學號：35930020】 A．核酸是一切生物的遺傳物質(朊病毒除外) B．絕大多數生物的遺傳物質是DNA C．除少數病毒外，生物的遺傳物質都是DNA D．生物細胞內DNA較多，

16、所以DNA是主要的遺傳物質 【解析】　DNA是主要的遺傳物質是因為除少數病毒的遺傳物質不是DNA外，其他生物的遺傳物質都是DNA。 【答案】　D 1．關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是(　　) A．分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 B．分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間的保溫培養(yǎng) C．用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致 D．32P、35S標記的噬菌體侵染實驗分別說明DNA是遺傳物質、蛋白質不是遺傳物質 【解析】　噬菌體不能用培養(yǎng)基直接進行培養(yǎng)；用標記的噬菌體侵染

17、未標記的大腸桿菌后一定要注意保溫培養(yǎng)時間，否則實驗不能成功；用35S標記的噬菌體侵染細菌的實驗中，沉淀物存在少量放射性的原因，可能是攪拌不充分使部分噬菌體的外殼附著在細菌上而進入沉淀物中；32P、35S標記的噬菌體侵染實驗能說明DNA是遺傳物質，但不能說明蛋白質不是遺傳物質。 【答案】　C 2．在探索遺傳物質的過程中，關于噬菌體侵染細菌實驗，下列敘述正確的是(　　) A．此實驗證明了DNA是主要的遺傳物質 B．用含有充足有機物的完全培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體 C．用同位素32P標記的一組實驗中，放射性主要分布在試管的上清液中 D．細菌裂解釋放的噬菌體中，可檢測到32P標記的DNA，但檢測

18、不到35S標記的蛋白質 【解析】　T2噬菌體侵染細菌的實驗時，分別用32P標記DNA的T2噬菌體和用35S標記蛋白質的T2噬菌體進行侵染實驗，該實驗證明了DNA是遺傳物質。 【答案】　D 3．活體細菌轉化實驗的結論不正確的是(　　) A．說明了肺炎雙球菌的遺傳物質是DNA B．說明了R型活細菌在一定條件下能夠轉化為S型細菌 C．說明了R型活細菌是無毒性的 D．說明了加熱殺死的S型細菌是無毒性的 【解析】　活體細菌轉化實驗，不能證明遺傳物質是什么，只能證明S型細菌含有能讓R型細菌轉化的轉化因子。 【答案】　A 4．科學家在證明遺傳物質是DNA的實驗中，將從S型活菌中提取的DN

19、A用DNA酶進行了處理，并將處理后的DNA與R型菌混合培養(yǎng)，結果發(fā)現培養(yǎng)基上僅有R型菌生長。設置本實驗步驟的目的是(　　) A．證明R型菌生長不需要DNA B．與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照 C．補充R型菌生長所需要的營養(yǎng)物質 D．直接證明S型菌DNA不是促進R型菌轉化的因素 【解析】　本實驗中真正的實驗組是S型活菌中提取的DNA與R型菌混合培養(yǎng)，結果發(fā)現培養(yǎng)基上有R型菌和S型菌共同生長；為證明DNA的作用，設置了一系列對照實驗(本題實驗即是其中之一)，以進一步證明實驗結論。 【答案】　B 5．如圖所示，甲、乙表示兩種不同的植物病毒，經重組形成雜種病毒丙，丙侵染植物細胞后，在植物細胞內增殖產生的新一代病毒是(　　) 【解析】　雜種病毒丙是由病毒甲的蛋白質外殼和病毒乙的核酸組裝而成的，核酸為遺傳物質，所以子代病毒應與病毒乙相同。 【答案】　D 課堂小結： 網絡構建 核心回扣 1.在肺炎雙球菌轉化實驗中，只有S型細菌的DNA才能使R型細菌轉化為S型細菌，即轉化因子是DNA。 2.T2噬菌體由蛋白質和DNA組成，S元素存在于蛋白質中，P元素幾乎全存在于DNA中。 3.肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗都證明了DNA是遺傳物質。 4.DNA是主要遺傳物質的原因是絕大多數生物的遺傳物質是DNA。 9