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1、生 物 必修必修 人教版人教版 第三章 基因的本质基因的本质 第第1节 节 DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 学学 习习 目目 标标课课 程程 标标 准准 1.分析肺炎双球菌转化实分析肺炎双球菌转化实 验的过程及结论。验的过程及结论。(重点重点) 2分析噬菌体侵染细菌分析噬菌体侵染细菌 实验的方法、过程及结实验的方法、过程及结 论。论。(难点难点) 3说明说明DNA是主要的遗是主要的遗 传物质的原因。传物质的原因。 1.分析分析“肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验”和和“噬菌体侵染噬菌体侵染 细菌的实验细菌的实验”的过程和原理，得出相应的结论；的过程和原理，得出相应的结论； 2分析
2、分析“烟草花叶病毒的感染实验烟草花叶病毒的感染实验”的过程和原的过程和原 理，得出相应的结论；理，得出相应的结论； 3概述人类对遗传物质的探索过程，并得出概述人类对遗传物质的探索过程，并得出 “DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质”的结论；的结论； 4认同科学技术的发展在探索遗传物质过程中的认同科学技术的发展在探索遗传物质过程中的 作用作用 1 1自主学习自主学习 2 2新知解读新知解读 3 3指点迷津指点迷津 4 4核心素养核心素养 5 5问题释疑问题释疑 6 6知识构建知识构建 7 7训练巩固训练巩固 8 8课课 时时 作作 业业 自自 主主 学学 习习 一、肺炎双球菌的转化实验 1两种
3、肺炎双球菌的比较： 有有 光滑光滑 有有 无无 粗糙粗糙 无无 2.格里菲思的体内转化实验： (1)过程及现象： (2)实验结论：加热杀死的S型细菌中含有_将R 型活细菌转化为_。 转化因子转化因子 S型活细菌型活细菌 3艾弗里的体外转化实验： (1)过程及现象： (2)实验结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是 _，即_是遗传物质，_不是 遗传物质。 DNA DNA 蛋白质蛋白质 二、噬菌体侵染细菌的实验 1T2噬菌体： (1)结构：头部和尾部的外壳由_构成，头部内含 有_。 (2)与大肠杆菌的关系：_。 (3)增殖特点：在自身_的作用下，利用 _体内的物质合成自身的组成成分，进行增殖。
4、2实验方法：_。 蛋白质蛋白质 DNA 寄生寄生 遗传物质遗传物质 大肠杆菌大肠杆菌 放射性同位素标记法放射性同位素标记法 35S 32P 35S 32P 很高很高 很低很低 35S 很低很低 很高很高 32P 4实验结果： (1)T2噬菌体侵染细菌时，_进入到细菌的细胞中， 而_仍留在外面。 (2)子代T2噬菌体的各种性状，是通过_遗传 的。 5结论：_是遗传物质。 三、验证RNA是遗传物质的实验及生物的遗传物质 1验证RNA是遗传物质的实验： (1)材料：_。 DNA 蛋白质外壳蛋白质外壳 亲代的亲代的DNA 亲代的亲代的DNA DNA 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 (2)过程及结果： (3)
5、结论：_。 2生物的遗传物质：_是主要的遗传物质。 RNA是遗传物质是遗传物质 DNA 1格里菲思的实验能否证明S型细菌体内的哪种物质是转 化因子？ 提示：不能。由于格里菲思没有将细菌中各组分分开，所 以他只能证明S型细菌体内含有转化因子。 2艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质，能否证明蛋白 质不是遗传物质？ 提示：能。实验过程中加入了S型细菌的蛋白质、多糖等 物质，与R型细菌共同培养，没有S型细菌出现，说明蛋白 质不是遗传物质。 1加热杀死的S型细菌中的“转化因子”使S型活细菌转 化为R型活细菌。( ) 提示：“S型细菌转化为R型活细菌”改为“R型活细菌转 化为S型活细菌”。 2S型菌的DN
6、ADNA酶R型菌的培养基上只有R型菌 ，可以证明DNA的水解产物脱氧核苷酸不是遗传物质 。( ) 3DNA是大肠杆菌的主要遗传物质。( ) 提示：DNA就是大肠杆菌的遗传物质。 判断题判断题 4T2噬菌体侵染实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质 不是遗传物质。( ) 提示：未证明蛋白质不是遗传物质。 5病毒的遗传物质是DNA和RNA。( ) 提示：改为DNA或RNA。 6T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中首先标记的是T2噬菌 体。( ) 提示：先标记的应为大肠杆菌。 新新 知知 解解 读读 1格里菲思实验(体内转化实验) (1)肺炎双球菌的种类、结构及生理特性： 提示：S型肺炎双球菌可使人患肺炎或
7、使小鼠患败血症。 知识点知识点1 肺炎双球菌的转化实验 肺炎双球菌的转化实验 种类种类多糖类荚膜多糖类荚膜菌落菌落生理特性生理特性 R型型无无表面粗糙表面粗糙无毒性无毒性 S型型有有表面光滑表面光滑有毒性有毒性 (2)实验过程： 注射R型活细菌小鼠不死亡小鼠体内出现R型活细 菌 注射S型活菌小鼠死亡小鼠体内出现S型活细菌 注射加热杀死的S型细菌小鼠不死亡小鼠体内不出 现S型活细菌 (3)实验结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型 细菌转化为S型细菌的活性物质“转化因子”，这种转 化因子将无毒性的R型细菌转化为有毒性的S型细菌。 2艾弗里实验(体外转化实验) (1)实验背景 1944年美国
8、科学家艾弗里等人为了弄清“转化因子”为何 物质，进行了肺炎双球菌的转化实验。他们从S型活细菌 中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后将其分别加 入到培养了R型细菌的培养基中培养。 (2)实验过程及结论 知识贴士 实验证明DNA的分解产物不是“转化因子”，其目的是 从反面证明DNA是遗传物质。实验是相互对照，证 明DNA是遗传物质，而蛋白质、多糖等不是遗传物质。 已知有荚膜的肺炎双球菌可引起动物致死性肺炎 ，无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。请根据下列实验回答 ：从有荚膜的肺炎双球菌中提取了DNA、蛋白质、多糖等 物质，分别加入培养无荚膜细菌的培养基中，并将培养液 注射到小鼠体内，其结果不正确的
9、是( ) D 解析 从有荚膜的肺炎双球菌体内提取的物质中，只有 DNA才能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球 菌，使小鼠致死。A、B、C都正确。D中有DNA，但用 DNA酶处理DNA分子，就会使DNA分子水解，不会使无 荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，小鼠应正 常。 变式训练1 艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌 中何种物质是“转化因子”，进行了肺炎双球菌体外转化 实验。下列叙述错误的是 ( ) A实验设计思路是单独观察S型细菌各种组分的作用 B实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌 C添加S型细菌DNA的培养基中只有S型菌落 D实验结论是DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化
10、的物 质 解析 艾弗里及其同事设法将S型细菌的各种组成成分进 行提纯和鉴定，然后把S型细菌的蛋白质、多糖、DNA等 物质分别添加到培养R型细菌的培养基中，只有将S型细菌 DNA添加到培养R型细菌的培养基中，R型细菌才能转化 成S型细菌，该培养基中既有R型菌落，又有S型菌落。 C 1T2噬菌体 (1)生活方式：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的 病毒(无细胞结构)。 (2)结构与成分：T2噬菌体是由头部和尾部组成的(如图所 示)，头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，头部内含有 DNA。即T2噬菌体的组成成分只有蛋白质和DNA。 知识点知识点2 噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体侵染细菌的实验 2赫
11、尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验 (1)实验方法：放射性同位素标记。 (2)实验步骤：如图所示。 35S或32P标记T2噬菌体(两组)用未标记的大肠杆菌培 养标记的T2噬菌体搅拌离心放射性检测。 (3)结果与分析： 蛋白质含有35S标记的噬菌体的感染实验，放射性同位素 主要分布在上清液中。说明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳 留在细菌外面。 DNA含有32P标记的噬菌体的感染实验，放射性同位素 主要分布在试管的沉淀物中。说明噬菌体侵染细菌时DNA 进入到细菌的细胞中。 (4)实验结论： 子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。 DNA才是真正的遗传物质。 知识贴士 本实验还能间接证明DNA是遗
12、传物质的两个特点：一是 DNA能使前后代保持一定的连续性；二是DNA能够指导 蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。 下列有关“噬菌体侵染细菌实验”的叙述，正确 的是( ) A分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养 基培养噬菌体 B用32P标记噬菌体的侵染实验中，上清液存在少量放射 性可能是因为保温时间太长 C32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物 质、蛋白质不是遗传物质 D用噬菌体侵染3H标记的细菌，离心后检测到放射性主 要分布在上清液中 B 解析 A项，噬菌体是营寄生生活的，不能用培养基培 养，A项错误；B项，保温时间大长，部分大肠杆菌裂解 ，释
13、放出子代噬菌体，使上清液中也有少量放射性，B项 正确；C项，35S标记的蛋白质未进入细胞内，无法证明其 是否为遗传物质，C项错误；D项，放射性主要分布在沉 淀物中，D项错误。 变式训练2 下面是关于35S标记噬菌体侵染无标记细菌 实验的叙述，其中正确的是( ) A与细菌转化实验相同，都是根据遗传物质具有控制性 状特性而设计的 B所使用的噬菌体，必须是接种在含35S的大肠杆菌的培 养基中再释放出来的 C采用搅拌和离心等手段，是为了把蛋白质和DNA分开 再分别检测其放射性 D新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明DNA是遗传物 质而蛋白质不是 B 解析 噬菌体不能在普通培养基上生长，必须在细菌体
14、内才进行繁殖，因此必须使用无标记的噬菌体去感染被35S 标记的细菌，才能得到含35S的噬菌体；在噬菌体感染细菌 的实验中，噬菌体的蛋白质没有参与新噬菌体的繁殖过程 ，因此既不能证明蛋白质是遗传物质，也不能证明其不是 遗传物质。 1RNA病毒的遗传物质 烟草花叶病毒不含DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些病 毒来说，RNA起着遗传物质的作用。 (1)研究思路：将RNA与其他成分分离，单独研究各自的遗 传功能。 (2)方法步骤： 烟草花叶病毒烟草烟草患花叶病。 分离烟草花叶病毒成分，单独侵染细菌。 知识点知识点3 DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 a烟草花叶病毒RNA烟草烟草患花叶病 b烟草
15、花叶病毒蛋白质烟草烟草正常 (3)实验结论：RNA是遗传物质。 2DNA是绝大多数生物的遗传物质 (1)以DNA作为遗传物质的生物：细胞生物(原、真核生物) 、DNA病毒(如T2噬菌体)。 (2)以RNA作为遗传物质的生物：烟草花叶病毒、流感病毒 、禽流感病毒、艾滋病病毒、SARS等只含RNA的病毒。 (3)结论：DNA是主要的遗传物质。(原因：绝大多数生物 的遗传物质是DNA) 知识贴士 噬菌体是一种寄生在细菌体内的病毒，其侵染细菌后，就 会在自身遗传物质的作用下，利用细菌的物质、酶系和核 糖体等合成自身的DNA和蛋白质。 下列关于生物遗传物质的叙述，不正确的是( ) A牛的遗传物质是DNA
16、 B除部分病毒以外，生物的遗传物质都是DNA C绝大多数生物的遗传物质是DNA D生物细胞内DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质 解析 牛是真核生物，其细胞内既含DNA又含RNA，但 只有DNA是遗传物质。病毒的遗传物质是DNA或RNA， 其他有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA，因此可以 说绝大多数生物的遗传物质是DNA。“DNA是主要的遗 传物质”中，“主要”二字的含义是“绝大多数”生物， 不是指DNA含量。 D 变式训练3 DNA是主要的遗传物质是指( ) A遗传物质的主要载体是染色体 B多数生物的遗传物质是DNA C细胞里的DNA大部分在染色体上 D染色体在遗传中起主要作用 解析
17、生物的遗传物质是DNA或RNA，因多数生物的遗 传物质是DNA，故DNA是主要的遗传物质。 B 指指 点点 迷迷 津津 一、肺炎双球菌转化实验易错点 1体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠 致死 S型细菌与R型细菌混合培养时，S型细菌的DNA进入R型 细菌体内，结果在S型细菌DNA的控制下，以R型细菌体 内的化学成分合成了S型细菌的DNA和蛋白质，从而组装 成了具有毒性的S型细菌。 2并非所有的R型细菌都转化为S型细菌 由于转化的效率较低，转化受DNA的纯度、两种细菌的亲 缘关系、受体菌的状态等因素影响，因此不管是体内转化 还是体外转化，只有少部分R型细菌转化为S型细菌。 (20
18、16辽宁沈阳高三期末)肺炎双球菌转化实验证 明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。得出这一 结论的关键是( ) A用S型活细菌和加热杀死后的S型细菌分别对小白鼠进 行注射，并形成对照 B用杀死的S型细菌与无毒的R型活细菌混合后注入小鼠 体内，测定小鼠体液中抗体的含量 C从死亡小鼠体内分离获得了S型细菌 D将组成S型细菌的各种物质分离并分别加入各培养基中 ，培养R型活细菌，观察是否发生转化 D 解析 当把S型细菌的各种组成物质分离并分别与R型活 细菌混合培养后，发现只有加入DNA的培养基中R型活细 菌发生转化，出现S型细菌，而加入其他物质(如加入蛋白 质)的培养基中R型活细菌不发生转化，即
19、不出现S型细菌 。 二、肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比 较 项目项目肺炎双球菌体外转化实验肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验 不不 同同 点点 方法方法 不同不同 直接分离：分离直接分离：分离S型细菌的型细菌的 DNA、多糖、蛋白质等物质，、多糖、蛋白质等物质， 分别与分别与R型活细菌混合培养型活细菌混合培养 间接分离，分别标记间接分离，分别标记DNA和蛋和蛋 白质的特征元素白质的特征元素(32P和和35S)，侵，侵 染时自然分离染时自然分离 结论结论 不同不同 证明了证明了DNA是遗传物质，蛋白是遗传物质，蛋白 质不是遗传物质质不是遗传物质 证明了证明
20、了DNA是遗传物质，但没是遗传物质，但没 有直接证明蛋白质不是遗传物质有直接证明蛋白质不是遗传物质 关系关系 实验思路相同：都是设法把实验思路相同：都是设法把DNA和蛋白质分开，单独观察它们和蛋白质分开，单独观察它们 的作用；的作用；都遵循了对照原则；都遵循了对照原则；都能证明都能证明DNA是遗传物质，但是遗传物质，但 不能证明不能证明DNA是主要的遗传物质；是主要的遗传物质；由于肺炎双球菌体外转化实由于肺炎双球菌体外转化实 验在物质提取时不能完全去除其他物质，因此噬菌体侵染细菌实验在物质提取时不能完全去除其他物质，因此噬菌体侵染细菌实 验更具有说服力验更具有说服力 艾弗里的肺炎双球菌转化实验
21、和赫尔希、蔡斯的 噬菌体侵染细菌实验都能证明DNA是遗传物质，这两个实 验的研究方法可能有：设法把DNA与蛋白质分开，研究 各自的效应，放射性同位素标记法。下列有关叙述正确 的是( ) A两者都运用了和 B前者运用了，后者运用了 C前者只运用了，后者运用了和 D前者只运用了，后者运用了和 解析 艾弗里的肺炎双球菌转化实验是设法把DNA与蛋 白质分开，研究各自的效应。而赫尔希、蔡斯的噬菌体侵 染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应， 并且运用了放射性同位素标记法。 D 核核 心心 素素 养养 自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感 病毒(简称禽流感病毒)，我国就参与了抗击禽流感的
22、国际 性合作，并已经研制出预防禽流感的疫苗。根据所学知识 回答下列问题： (1)实验室中获得大量禽流感病毒，不是将病毒直接接种到 无细胞的培养基上，而是以活鸡胚为培养基，其原因是 _。 (2)利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分，原 理是： RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色； _； 探究点 探究实验中对照组的设计思路和结果预测方法探究点 探究实验中对照组的设计思路和结果预测方法 病毒的繁殖只能寄生在宿主的活细胞中进行病毒的繁殖只能寄生在宿主的活细胞中进行 蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色 DNA与二苯胺试剂共热显蓝色。 (3)实验分析出禽流感病毒的物质组成
23、为蛋白质和RNA，不 含DNA。则证明禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设 计思路是_ _。 (4)请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚 所存在的几种可能性： 如果蛋白质与RNA都有遗传效应，说明蛋白质和RNA都 是遗传物质。 如果_， 说明：_。 设法将禽流感病毒的蛋白质设法将禽流感病毒的蛋白质 和和RNA分开，单独地、直接地去观察它们各自的作用分开，单独地、直接地去观察它们各自的作用 RNA有遗传效应，而蛋白质没有遗传效应有遗传效应，而蛋白质没有遗传效应 RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 如果_， 说明：_。 如果_， 说明：_。 方法警
24、示 得分要点： (1)必须体现“寄生在活细胞”。 (2)必须体现“双缩脲试剂、紫色”。 (3)必须体现“分开、单独”。 (4)必须体现“RNA，蛋白质”。 RNA没有遗传效应，而蛋白质有遗传效应没有遗传效应，而蛋白质有遗传效应 RNA不是遗传物质，而蛋白质是遗传物质不是遗传物质，而蛋白质是遗传物质 RNA和蛋白质都没有遗传效应和蛋白质都没有遗传效应 RNA和蛋白质都不是遗传物质和蛋白质都不是遗传物质 错因案例 (1)错答为“活鸡胚内营养物质丰富”。(错因 ：没有突出病毒营寄生生活的特性) (2)错答为“双缩尿”错别字失分；错答为“蓝色”。(错 因：书写不规范，对基础内容掌握不扎实) (3)错答
25、为“分离提纯”。(错因：把分开认为空间上的分 离) (4)在说明中只写”RNA是遗传物质”而未写“蛋白质不 是遗传物质”。(错因：回答问题不够全面，只考虑到了 一个自变量) 技法提炼 (1)解题中的两个疑惑点： 病毒培养基的选择： 病毒是没有细胞结构的一类生物，它们仅由核酸和蛋白质 外壳组成，既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系， 不能在培养基上直接培养，只能利用宿主活细胞作为培养 基培养。 探究实验中如何设置单一变量： 禽流感病毒体内有多种物质成分，要探究到底哪一种是它 的遗传物质，需要设置对照实验进行探究，而控制单一变 量是设置对照实验所必须遵循的原则，所以需要单独观察 每一种物质的作用
26、效果，因此需利用分离提纯法或同位素 示踪法。 (2)探究性实验结果预测的方法： 探究性实验的预测实验结果不唯一，大多有三种可能：变 量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关。或结果与 变量的浓度有关；还有就是本题(4)这种情况：“全肯定； 全否定；一肯定一否定”等。 问问 题题 释释 疑疑 (一)问题探讨 1提示：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息 ，可以准确地复制出拷贝，传递给下一代等。 2提示：这是一道开放性的题，答案并不唯一，只要提 出正确的思路即可。 (二)旁栏思考题 提示：因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则 主要存在于DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的
27、 ，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两 种元素。 (三)思考与讨论 1提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：(1) 个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结 构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构， 只有核酸和蛋白质外壳。(2)繁殖快。细菌2030min就可 繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。 2提示：最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质 分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。 3提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术 、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的技术手段有噬 菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分 离技术等(可能回答出其他的技术，但只要回答出上述主 要技术就可以)。 科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要 以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互 促进的。 知知 识识 构构 建建 训训 练练 巩巩 固固 课课 时时 作作 业业课课 时时 作作 业业