高中生物 第3章 第1节 基因的本质 DNA是主要的遗传物质课件 新人教版必修2.ppt

第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质,新课导入 导入1:通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习,我们知道,在上述生理过程中染色体发生规律性的变化,染色体在生物的遗传和变异中具有重要作用,请问染色体的主要成分是什么? 提示:蛋白质和DNA。 那么,这两种物质中,究竟哪一种是遗传物质呢?这一结论又是如何得出的呢?导入新课。 导入2:请同学们说一说从外貌特征方面看和父母相似的特征有哪些? 引出一个普遍的生物现象生物的遗传。那么,控制遗传的物质是什么?科学家们是怎么得出结论的呢?导入课题。,教师参考,自主学习,要点探究,自主学习,学习目标: 1.了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。知道实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。 2.理解肺炎双球菌、噬菌体侵染细菌实验的实验设计思路。 3.理解DNA是主要遗传物质的含义。,知识梳理,一、对遗传物质的早期推测,选择 人类探索遗传物质的过程是漫长的,直到20世纪初期,人们仍然普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们做出推断的理由不包括( ) A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B.蛋白质与生物的性状密切相关 C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性,并且能够自我复制 D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以储存大量遗传信息,C,二、肺炎双球菌的转化实验 1.肺炎双球菌的特点,光滑,粗糙,有,无,2.体内转化实验格里菲思的实验 (1)原理: 可使小鼠患败血症死亡 (2)实验过程及现象 (3)结论:加热杀死的S型细菌中含有某种 使R型活细菌转化为S型活细菌。,S型细菌,转化因子,思考 格里菲思的实验能否证明S型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,所以他只能推测S型菌体内含有转化因子。 3.体外转化实验艾弗里的实验 (1)原理:从S型菌中提取出DNA、蛋白质及荚膜多糖等,将其分别加入已培养了R型活菌的培养基中,结果发现:只有加入 时,R型菌才转化为S型菌。 (2)过程 (3)结论: 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。,DNA,DNA,判断 (1)S型肺炎双球菌有毒性,R型肺炎双球菌无毒性。 ( ) (2)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。 ( ) (3)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是主要的遗传物质。( ) (4)艾弗里证明用DNA酶分解S型活细菌的DNA后不能使R型细菌发生转化。( ) (5)加热杀死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠体内,从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌。 ( ),三、噬菌体侵染细菌实验 1.T2噬菌体的结构与代谢 (1) (2),2.实验方法 。 3.实验过程 (1)标记细菌 用含 的培养基培养得到含35S的大肠杆菌。 用含 的培养基培养得到含32P的大肠杆菌。 (2)标记噬菌体 噬菌体和 混合培养,得到蛋白质外壳被 标记的噬菌体。 噬菌体和 混合培养,得到DNA被 标记的噬菌体。,放射性同位素标记法,35S,32P,含35S的大肠杆菌,35S,含32P的大肠杆菌,32P,4.实验结论 噬菌体的遗传物质是 。,DNA,选择 赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质,实验包括以下5个步骤,其先后顺序为( ) 标记大肠杆菌 分别标记噬菌体 放射性检测 离心分离 侵染未标记的大肠杆菌 A. B. C. D.,A,四、RNA是遗传物质的实验证据 1.烟草花叶病毒的组成,2.侵染过程,3.结论 烟草花叶病毒的遗传物质是 。,RNA,选择 如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验,实验表明这种病原体( ) A.寄生于细胞内,通过RNA遗传 B.寄生于细胞间,通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞间,通过RNA遗传,A,五、生物的遗传物质,细胞,RNA,判断 (1)肺炎双球菌的遗传物质是DNA。( ) (2)DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA。( ) (3)人体的遗传物质是DNA和RNA。( ) (4)艾滋病病毒是由RNA和蛋白质组成的,所以艾滋病病毒的遗传物质是RNA。( ),问题引领: 1.体内转化实验是否证明DNA是遗传物质? 2.体内外转化实验中的巧妙之处在哪?两者转化之间有什么联系?,要点探究,肺炎双球菌的转化实验分析,要点一,教师参考,肺炎双球菌转化实验的比较,【典例1】 下图是“肺炎双球菌的转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质,而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是( ) A.仅 B.仅 C.仅 D.,解析:为了探究遗传物质的成分,需要先将S型细菌的各种成分进行分离,然后分别与R型细菌混合培养,观察转化的结果。通过对实验的对照分析,可知S型细菌的DNA起转化作用,而蛋白质和荚膜多糖不起转化作用,即证明DNA是遗传物质而蛋白质和荚膜多糖等物质不是遗传物质。实验充分说明完整的DNA分子是遗传物质。,答案:D,方法透析 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 相互对照时每组均既是实验组又是对照组,每个实验组除要探究的因素各不相同外,其他条件均相同,最终结论必须由几组实验结果对比得出。,备选例题,C,解析:从图示实验过程看出,通过e、f对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质,f组加入了S型菌的DNA,可以分离出S和R两种肺炎双球菌。图中实验不能说明DNA是主要遗传物质。a组经煮沸、d组和e组均为R型菌,均不能导致小鼠死亡,而b、c组是S型菌,f组的R型菌有一部分被转化成了S型菌,均可导致小鼠死亡。,【题组演练】 1.(2015广东揭阳一中期末)格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,关于实验的结论错误的是( ) A.说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA B.说明了R型活菌在一定条件下能够转化为S型菌 C.说明了R型活菌是无毒性的 D.说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的,A,解析:该实验只能说明已经被加热杀死的S型细菌中含有一种将R型活细菌转化为S型活细菌的“转化因子”,至于该转化因子究竟是什么物质,当时并不清楚,A项错误;根据实验加热杀死的S型细菌+R型细菌小鼠死亡,且在死亡小鼠体内分离出S型菌,说明了R型活菌在一定条件下能够转化为S型菌,B项正确;根据实验R型细菌小鼠存活,说明了R型活菌是无毒性的,C项正确;根据实验加热杀死的S型细菌小鼠存活,说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的,D项正确。,C,解析:由组相比较可知,DNA是S型细菌的转化因子,再通过组可进一步证明完整DNA是S型细菌的转化因子,蛋白质、荚膜多糖以及DNA水解产物都不是S型细菌的转化因子,A错误,C正确;从表中不能得出B项的结论;的相互对照中不仅证明DNA是遗传物质,也能证明蛋白质不是遗传物质。,问题引领: 1.噬菌体的组成成分是什么?用噬菌体做实验材料有什么优点? 2.分别标记什么元素才能达到实验目的? 3.如何完成对噬菌体的同位素标记? 4.该实验的设计思路是什么?与肺炎双球菌体外转化实验的设计思路相同吗?,噬菌体侵染细菌实验分析,要点二,教师参考,1.噬菌体侵染细菌的过程,2.实验过程及结论分析,3.肺炎双球菌体外转化和噬菌体侵染细菌实验比较,【典例2】 如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸),然后进行“噬菌体侵染细菌实验”,侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与亲代噬菌体形态完全相同,而子代噬菌体的DNA和蛋白质中含有的标记元素应是( ) 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噬菌体的化学组成中,60%是蛋白质,40%是DNA。并且S仅存在于蛋白质中。当T2噬菌体侵染大肠杆菌时,噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌细胞内,而其蛋白质外壳则留在细胞外面。T2噬菌体的DNA进入细菌体内后,利用细菌的组成成分,来合成子代噬菌体的DNA和蛋白质,因此子代噬菌体的DNA都含31P、少数DNA含32P,所有子代噬菌体的蛋白质都含35S。,答案:A,方法透析 噬菌体侵染细菌实验中有关同位素标记问题 (1) (2)确定标记元素:,备选例题,(2015山东滕州第三中学期末)用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,经过保温、搅拌、离心后检测放射性,发现放射性主要分布在沉淀物中,上清液的放射性很低。对于上清液中还含有少量的放射性的正确解释是( ) A.可能是搅拌不充分,T2噬菌体有一部分没能与大肠杆菌分离 B.可能是保温培养的时间过长,部分被侵染的大肠杆菌已裂解 C.一定是离心速度太快,有部分T2噬菌体过早与大肠杆菌分离 D.一定是保温培养的时间过短,部分T2噬菌体还未完成侵染,B,解析:该实验中,32P标记的是T2噬菌体的DNA而不是蛋白质外壳,上清液中有少量的放射性,可能是由于培养时间过长,部分被侵染的大肠杆菌已裂解,也可能是保温培养时间短,部分T2噬菌体还未完全侵染。而搅拌是在培养之后让吸附在大肠杆菌表面的T2噬菌体或其外壳与大肠杆菌分离,与上清液中有放射性无直接关系,所以B正确。,方法透析 噬菌体侵染细菌实验的误差透析 (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的原因: 保温时间过短,部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。 保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,也会使上清液的放射性含量升高。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也有少量放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。,A,解析:图中是氨基酸的R基,是磷酸基团,是脱氧核糖,是含氮碱基,构成一分子脱氧核苷酸;S是蛋白质的特征元素,只能位于氨基酸的R基中;P是DNA的特征元素,位于脱氧核苷酸的磷酸基团中,所以若分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,被标记部位应分别是和,所以A正确。,【题组演练】 1.(2015宁夏银川一中期末)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,下图中被标记部位正确的是( ) A. B. C. D.,解析:用15N、32P、35S共同标记噬菌体,其中15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳,32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳。噬菌体侵染细菌过程中,蛋白质外壳留在细菌外面,DNA进入细菌内部,在细菌中以噬菌体DNA为模板,利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA,又由于DNA复制的特点,所以在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA,不能找到35S标记的蛋白质。故B项正确。,2.(2015福建龙岩期末)如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染大肠杆菌,在产生的子代噬菌体的组成结构中,能够找到的标记元素为( ) A.在外壳中找到15N和35S B.在DNA中找到15N和32P C.在外壳中找到15N D.在DNA中找到15N、32P和35S,B,解析:据题意分析,用同位素标记的化合物,不会影响其化学性质,所以A正确;该实验中选择32P和35S分别标记噬菌体DN