高中生物 第三章 遺傳的分子基礎 第一節(jié) 核酸是遺傳物質的證據(jù) 浙科版必修2

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1、第三章遺傳的分子基礎第一節(jié)核酸是遺傳物質的證據(jù)學習目標學習目標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。內(nèi)容索引新知導學達標檢測新知導學一、噬菌體侵染細菌的實驗1.染色體的化學成分染色體的化學成分_RNA蛋白質組蛋白非組蛋白2.噬菌體侵染細菌的實驗噬菌體侵染細菌的實驗(1)實驗材料：T2噬菌體。結構 構成的外殼 分子位于頭部內(nèi)特點：專門寄生在 體內(nèi)的病毒。DNA蛋白質DNA細菌(2)實驗思路：用不同的放射性同位素分別標記 和 ，直接單獨地去觀察

2、它們的作用。(3)實驗過程蛋白質DNA含放射性物質離心檢測幾乎不含放射性物質含放射性物質(4)實驗說明及結論親代噬菌體宿主細胞內(nèi)標記元素子代噬菌體內(nèi)標記元素實驗結論35S標記蛋白質_32P標記DNA_無無有有DNA是遺傳物質歸納總結歸納總結1.含放射性標記的噬菌體不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，因為病毒營專性寄生生活，故應先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體。2.該實驗不能標記C、H、O、N這些DNA和蛋白質共有的元素，否則無法將DNA和蛋白質區(qū)分開。3.35S(標記蛋白質)和32P(標記DNA)不能同時標記在同一噬菌體上，因為放射性檢測時只能檢測到存在部位，不能確定是何種元素的放射性。4.攪拌是使吸附在細菌

3、上的噬菌體與細菌分離，經(jīng)過離心，噬菌體顆粒到了上清液中，細菌留在沉淀物中。5.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：保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性。保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液，也會使上清液出現(xiàn)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(xiàn)少量的放射性。例例1(2018杭州模擬)下列關于“T

4、2噬菌體侵染細菌實驗”的敘述錯誤的是A.用含32P的化合物培養(yǎng)大腸桿菌后，大腸桿菌中只有核酸含32PB.要用32P標記噬菌體，可用含32P的細菌培養(yǎng)噬菌體C.35S標記的噬菌體侵染細菌后，不攪拌就離心所得沉淀中有放射性D.若T2噬菌體的殼體也進入細菌，則無法證明DNA是遺傳物質答案解析解析解析細胞中含P的化合物有核酸、磷脂等，所以用含32P的化合物培養(yǎng)大腸桿菌后，大腸桿菌中不只是核酸含32P，A錯誤；T2噬菌體是一種專門寄生在細菌體內(nèi)的病毒，不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，要用32P標記噬菌體，可用含32P的細菌培養(yǎng)噬菌體，B正確；35S標記的是噬菌體的蛋白質外殼，噬菌體侵染細菌后，攪拌使蛋白質外殼與細

5、菌分開，所以不攪拌就離心所得沉淀中有放射性，C正確；若T2噬菌體的殼體也進入細菌，則細菌中含有噬菌體的DNA和蛋白質，因而無法證明DNA是遺傳物質，D正確。例例2 如果用15N、32P、35S共同標記噬菌體后，讓其侵染細菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結構中，能夠找到的標記元素為A.在外殼中找到15N和35SB.在DNA中找到15N和32PC.在外殼中找到15ND.在DNA中找到15N、32P和35S解析解析用15N、32P、35S共同標記噬菌體，15N標記了噬菌體的DNA和蛋白質外殼，32P標記了噬菌體的DNA,35S標記了噬菌體的蛋白質外殼，噬菌體侵染細菌過程中蛋白質外殼留在細菌外面，DNA進

6、入細菌內(nèi)部，在細菌中以噬菌體DNA為模板，利用細菌的原料合成子代噬菌體的蛋白質外殼和DNA，由于DNA復制，故在子代噬菌體中能找到15N和32P標記的DNA，不能找到35S和15N標記的蛋白質。答案解析方法點撥方法點撥“二看法二看法”判斷子代噬菌體標記情況判斷子代噬菌體標記情況二、肺炎雙球菌轉化實驗1.肺炎雙球菌肺炎雙球菌 種類 比較項目S型菌R型菌菌落_菌體_有無毒性_光滑粗糙有莢膜無莢膜有毒性無毒性2.活體細菌轉化實驗活體細菌轉化實驗(1)實驗過程和現(xiàn)象(2)結論：加熱殺死的S型菌有某種物質(“轉化因子”)能使R型活菌轉化成活的 菌。死亡存活存活死亡S型不能轉化蛋白質DNA能轉化不能轉化不

7、能轉化(3)特點：DNA純度越高，轉化效率就 。(4)實驗結論： 是遺傳物質。3.離體細菌轉化實驗離體細菌轉化實驗(1)實驗材料：R型菌、S型菌。(2)實驗過程及結果：越高DNA歸納總結歸納總結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項目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(nèi))培養(yǎng)基(體外)實驗結果加熱殺死的S型菌能使R型菌轉化為S型菌S型菌的DNA使R型菌轉化為S型菌實驗結論 S型菌體內(nèi)有“轉化因子”S型菌的DNA是遺傳物質聯(lián)系所用材料相同，都是肺炎雙球菌(R型和S型)實驗目的都是研究誰是遺傳物質活體細菌

8、轉化實驗是基礎，僅說明S型菌體內(nèi)有“轉化因子”，離體細菌轉化實驗進一步證明“轉化因子”是DNA兩個轉化實驗都遵循對照原則、單一變量原則2.實驗拓展分析實驗拓展分析(1)加熱殺死S型菌的過程中，其蛋白質變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結束后隨溫度的恢復又逐漸恢復活性。(2)R型菌轉化成S型菌的實質是S型菌DNA與R型菌DNA實現(xiàn)重組，表現(xiàn)出S型菌的性狀。(3)轉化后形成的S型菌的性狀可以遺傳下去，說明S型菌的DNA是遺傳物質。例例3利用兩種類型的肺炎雙球菌進行相關轉化實驗。各組肺炎雙球菌先進行如右圖所示的處理，再培養(yǎng)一段時間后注射到不同小鼠體內(nèi)。相關說法不正確的是答案解析A.通過e、f對照，能

9、說明“轉化因子”是DNA而不是蛋白質B.f組可以分離出S型和R型兩種肺炎雙球菌C.由該實驗可證明DNA是主要的遺傳物質D.b、c、f三組中的菌均可導致小鼠死亡解析解析從圖示實驗過程看出，通過e、f對照，能說明“轉化因子”是DNA而不是蛋白質；f組加入了S型菌的DNA，可以分離出S型和R型兩種肺炎雙球菌；圖中實驗不能說明DNA是主要的遺傳物質；a組經(jīng)煮沸、d組和e組均為R型菌，都不能導致小鼠死亡，而b、c組是S型菌，f組的R型菌有一部分被轉化成了S型菌，均可使小鼠死亡。特別提醒特別提醒DNA是主要的遺傳物質是針對整個生物界而言的。在肺炎雙球菌轉化實驗中，由于受DNA純度等因素影響，只有少部分R型

10、菌轉化為S型菌，但這些少量的細菌可通過大量繁殖后使小鼠死亡。例例4(2017浙江4月選考)肺炎雙球菌轉化實驗的部分過程如圖所示。下列敘述正確的是A.S型肺炎雙球菌的菌落為粗糙的，R型肺炎雙球菌的菌落是光滑的B.S型菌的DNA經(jīng)加熱后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活C.從病死小鼠中分離得到的肺炎雙球菌只有S型菌而無R型菌D.該實驗未證明R型菌轉化為S型菌是由S型菌的DNA引起的答案解析解析解析S型肺炎雙球菌的菌落為光滑的，R型肺炎雙球菌的菌落是粗糙的，A錯誤；S型菌的蛋白質經(jīng)過加熱后已經(jīng)失活，但其DNA經(jīng)加熱后沒有失去活性，B錯誤；S型菌中的DNA能將部分R型菌轉化為S型菌，因此從病死小鼠中分

11、離得到的肺炎雙球菌有S型菌和R型菌，C錯誤；該實驗證明S型菌中存在某種轉化因子，能將R型菌轉化為S型菌，但不能證明R型菌轉化為S型菌是由S型菌的DNA引起的，D正確。三、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：煙草花葉病毒的組成成分： 和 。2.實驗過程：實驗過程：(1)煙草花葉病毒的蛋白質 煙草煙草 。(2)煙草花葉病毒的RNA 煙草煙草 。(3)煙草花葉病毒RNARNA酶 煙草煙草 。(4)TMV A蛋白質TMV B RNA重建病毒 煙草從煙草中能分離出 后代。(5)TMV B蛋白質TMV A RNA重建病毒 煙草從煙草中能分離出 后代。3.結論：結論：煙草花葉病毒的遺傳物

12、質是 。RNA蛋白質不患病患病不患病TMV BTMV ARNA歸納總結歸納總結不同生物的遺傳物質不同生物的遺傳物質項目細胞生物非細胞生物生物類型真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒核酸種類DNA和RNADNA和RNADNARNA遺傳物質DNADNADNARNA實例真菌、原生生物、所有動植物細菌、藍細菌、放線菌等噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒等結果絕大多數(shù)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是主要的遺傳物質例例5煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙葉，但二者致病病斑不同，如圖所示。下列說法中不正確的是 A.a過程表示用T

13、MV的蛋白質外殼感染煙草，結果說明TMV的蛋白質外殼 沒有侵染作用B.b過程表示用HRV的RNA單獨感染煙草，結果說明具有侵染作用C.c、d兩過程表示用TMV的外殼和HRV的RNA組合成的“雜種病毒”接 種煙草，結果說明該“雜種病毒”有侵染作用，表現(xiàn)病癥為煙草感染 車前草病毒的癥狀，并能從中分離出車前草病毒D.該實驗證明只有車前草病毒的RNA是遺傳物質，蛋白質外殼和煙草花 葉病毒的RNA不是遺傳物質解析解析由于該實驗中并沒有用煙草花葉病毒的RNA侵染煙草，因此無法證明煙草花葉病毒的RNA不是遺傳物質。答案解析例例6(2018溫州模擬)下列關于遺傳物質的說法，錯誤的是A.原核生物的遺傳物質是RN

14、AB.真核生物的遺傳物質是DNAC.煙草花葉病毒的遺傳物質是RNAD.逆轉錄病毒的遺傳物質是RNA解析解析原核細胞的遺傳物質是DNA，A錯誤；真核生物的遺傳物質是DNA，B正確；煙草花葉病毒只有RNA一種核酸，其遺傳物質是RNA，C正確；逆轉錄病毒只有RNA一種核酸，其遺傳物質是RNA，D正確。答案解析特別提醒特別提醒對探索遺傳物質的經(jīng)典實驗的對探索遺傳物質的經(jīng)典實驗的4點總結點總結(1)核酸是一切生物的遺傳物質。(2)有細胞結構的生物含有DNA和RNA兩種核酸，但其細胞核遺傳物質和細胞質遺傳物質都是DNA。(3)病毒只含一種核酸，因此病毒的遺傳物質是DNA或RNA。(4)只有針對“所有生物”

15、時，才可稱“DNA是主要的遺傳物質”，否則，針對任何一種生物，其遺傳物質均無“主要”之說任何生物的遺傳物質都是“唯一”的核酸(要么為DNA，無DNA時為RNA)。學習小結離體細菌轉化肺炎雙球菌噬菌體達標檢測1.為研究噬菌體侵染細菌的詳細過程，你認為同位素標記的方案應為A.用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細菌B.用18O或32P培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細菌C.將一組噬菌體用32P和35S標記D.一組用32P標記DNA，另一組用35S標記蛋白質外殼解析解析用32P和35S分別標記DNA和蛋白質外殼，35S僅存在于噬菌體的蛋白質外殼中，32P僅存在于噬菌體的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白質和D

16、NA中都含有，無法區(qū)分是哪一種成分發(fā)揮作用，同時用32P、35S標記蛋白質和DNA，沉淀物和上清液中都有放射性，也無法判斷是哪一種成分發(fā)揮作用。12345答案解析2.(2017嘉興一中期末)下列關于探索核酸是遺傳物質實驗的敘述中，錯誤的是A.噬菌體侵染細菌的實驗中，離心后細菌主要存在于沉淀中B.肺炎雙球菌活體轉化實驗，證明了S型菌中有某種“轉化因子”C.肺炎雙球菌離體轉化實驗，證明了S型菌的DNA可使小鼠患敗血癥D.煙草花葉病毒的感染和重建實驗，證明了RNA是遺傳物質答案解析1234512345解析解析噬菌體侵染細菌的實驗中，離心后較輕的噬菌體蛋白質外殼分布在上清液中，較重的細菌存在于沉淀中，

17、A正確；肺炎雙球菌活體轉化實驗，證明了S型菌中有某種“轉化因子”，能將R型菌轉化為S型菌，B正確；肺炎雙球菌離體轉化實驗，證明了S型菌的DNA可使R型菌轉化為S型菌，S型菌可使小鼠患敗血癥死亡，C錯誤；煙草花葉病毒的感染和重建實驗，證明了RNA是遺傳物質，D正確。3.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DNA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(xiàn)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DNAB.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型菌的DNA不是促進R

18、型菌轉化的因素解析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(xiàn)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。答案解析123454.下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是A.豌豆的遺傳物質主要是DNAB.酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上C.T2噬菌體的遺傳物質含有硫元素D.HIV的遺傳物質水解產(chǎn)生4種脫氧核苷酸解析解析豌豆的遺傳物質只有DNA，A錯誤；酵母菌的遺傳物質DNA主要分布在染色體上，細胞質中也有，B正確；T2噬菌體的遺傳物質是DNA，不含S元素，C錯誤；HIV的遺傳物質是RNA，

19、初步水解后產(chǎn)生4種核糖核苷酸，D錯誤。答案解析12345答案123455.在赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗中，用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，在理論上，上清液中不含放射性，下層沉淀物中具有很高的放射性；而實驗的實際最終結果顯示：在離心上層液體中，也具有一定的放射性，而下層的放射性強度比理論值略低。(1)在赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗中，采用的實驗方法是_。解析解析噬菌體侵染細菌實驗中，采用的實驗方法是同位素標記法。解析同位素標記法(同位素示蹤法)答案12345(2)在理論上，上清液放射性應該為0，其原因是_。解析解析在DNA中含有P元素，蛋白質中沒有，故32P只能進入噬菌體的DNA中。

20、在侵染過程中，由于噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌，離心后，上清液中是噬菌體的蛋白質外殼，沉淀物中是被侵染的大腸桿菌，因此理論上，上清液中沒有放射性。解析理論上講，噬菌體已將含32P的DNA全部注入大腸桿菌內(nèi)，上清液中只含噬菌體的蛋白質外殼答案12345(3)由于實驗數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)之間有較大的誤差，由此對實驗過程進行誤差分析：在實驗中，從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)，到用離心機分離，這一段時間如果過長，會使上清液的放射性含量升高，其原因是_。在實驗中，如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，將_(填“是”或“不是”)誤差的來源，理由是_。解析噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出來子代噬菌體，經(jīng)離心后分

21、布于上清液中是沒有侵入到大腸桿菌的噬菌體經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液具有放射性解析解析從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)，到用離心機分離，如果時間過長會使帶有放射性的噬菌體從大腸桿菌中釋放出來，使上清液帶有放射性；如果部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌內(nèi)，也會使上清液帶有放射性。12345答案12345(4)噬菌體侵染細菌的實驗證明了_。解析解析噬菌體侵染細菌實驗表明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質是DNA，而不是蛋白質，證明了DNA是噬菌體的遺傳物質。(5)上述實驗中，_(填“能”或“不能”)用15N來標記噬菌體的DNA，理由是_。解析解析N元素在DNA和蛋白質中都含有，因此不能用15N標記DNA。解析DNA是噬菌體的遺傳物質不能N元素在DNA和蛋白質中都含有