2020_2021学年高中生物第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质学案新人教版必修22021031329

1、第1节DNA是主要的遗传物质课时素养目标1.基于“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”的过程,学会分析实验原理,尝试得出相应的结论,并比较实验方法的异同点。(科学思维、科学探究)2.基于查阅相关资料,理解“烟草花叶病毒的感染实验”,归纳分析实验原理和过程。(科学思维、科学探究)3.通过一些生物遗传物质的分析来理解“DNA是主要的遗传物质”的结论。(科学思维)必备知识自主学习答案解析P162一、肺炎双球菌的转化实验1.肺炎双球菌的类型(连线):2.格里菲思体内转化实验:3.艾弗里的体外转化实验:在艾弗里的转化实验中,用S型细菌的DNA和DNA酶混合作用后,再和R型细菌混合培养,该实验

2、的目的是什么?二、噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料:T2噬菌体和等。2.T2噬菌体的结构和增殖:3.实验方法:标记技术。4.实验过程:(1)标记大肠杆菌:大肠杆菌+含35S的培养基含的大肠杆菌。大肠杆菌+含32P的培养基含的大肠杆菌。(2)标记T2噬菌体:T2噬菌体+含35S的大肠杆菌含的T2噬菌体。T2噬菌体+含32P的大肠杆菌含的T2噬菌体。(3)噬菌体侵染未标记的大肠杆菌:含35S的噬菌体+未标记的大肠杆菌上清液放射性,沉淀物放射性含32P的噬菌体+未标记的大肠杆菌上清液放射性,沉淀物放射性5.实验结果分析:(1)噬菌体侵染细菌时,其进入细菌细胞中,而留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状

3、是通过遗传的。6.结论:才是真正的遗传物质。教材二次开发在噬菌体侵染细菌的实验中,用14C和18O标记噬菌体可行吗?假如用14C和18O标记噬菌体后让其侵染大肠杆菌,在产生的子代噬菌体中,能够找到哪种标记元素?这些标记元素存在于哪里?三、将生物类型与代表生物及对应的遗传物质连线病毒含有几种核酸?病毒的遗传物质是什么?关键能力合作学习答案解析P162知识点一 肺炎双球菌的转化实验1.肺炎双球菌两个转化实验的比较:(1)区别:项目体内转化实验体外转化实验科学家格里菲思艾弗里及其同事细菌培养小鼠体内体外培养基实验构思将加热杀死的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将物质提纯分离后,

4、直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用观察指标小鼠是否死亡培养基中菌落类型实验结论加热杀死的S型细菌体内有转化因子S型细菌的DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质(2)联系:所用的材料相同。体内转化实验是体外转化实验的基础,体外转化实验是体内转化实验的延伸。实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。2.R型细菌转化为S型细菌的理解:特别提醒:一般情况下,细菌的转化率很低,形成的S型细菌很少,转化后形成的S型细菌可以遗传下去。1.拓展探究:在肺炎双球菌的体外转化实验中,能够证明DNA是遗传物质的关键的实验设计思路是什么?(科学探究)2.情境探究:S型细菌和R型细菌均对青霉素敏感,在多代培养的

5、S 型细菌中分离出一种抗青霉素的S型突变株,将R型细菌置于含青霉素的培养基中培养较长时间后(不考虑变异),再加入抗青霉素的S型细菌的DNA继续培养。该培养基中能形成菌落吗?为什么?(科学思维)(2020大庆高一检测)为研究使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,某研究小组进行了肺炎双球菌体外转化实验,其基本过程如图所示:下列叙述正确的是()A.甲组培养皿中只有S型菌落,推测加热不会破坏转化物质的活性B.乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质是蛋白质C.丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNAD.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA【审答误区】DNA是

6、遗传物质DNA是主要的遗传物质(1)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验只证明了DNA是遗传物质。(2)烟草花叶病毒感染烟草实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。(3)由于DNA是大多数生物的遗传物质,因此才说DNA是主要的遗传物质。【方法规律】酶解法判断生物的遗传物质(1)判断原理:酶的专一性。(2)判断方法:(2020三门峡高一检测)某科学家模拟肺炎双球菌的转化实验,如图所示,下列叙述正确的是()A.活菌1是有荚膜的R型菌,活菌2是无荚膜的S型菌B.由实验结果可知,活菌2或死菌2都能使小鼠死亡C.从鼠Y血液中分离出的活菌2是由活菌1转化而来的D.在鼠W的血液中能分离出活菌1和活菌2知

7、识点二 噬菌体侵染细菌实验1.T2噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析:(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌:(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌:特别提醒:用32P和35S标记噬菌体是分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质。2.T2噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较:比较项目T2噬菌体侵染细菌实验肺炎双球菌体外转化实验设计思路设法将DNA和其他物质分开,单独研究它们各自不同的功能处理方法放射性同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特征元素直接分离法:分离S型细菌的多种组成物质,分别与R型细菌混合培养检测结果的方式检测放射性位置观察菌落类型续表结论DNA是遗传物质DNA是遗传物

8、质,蛋白质等不是遗传物质1.拓展探究:为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体?(生命观念)2.教材二次开发:赫尔希和蔡斯的工作表明噬菌体的遗传物质是DNA。他们的实验还能得出哪些结论?(科学思维)(2020浙江选考改编)某研究小组用放射性同位素S分别标记T2噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是()A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNAC.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质,也可产生含35S的子代噬菌体

9、D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质,也不产生含35S的子代噬菌体【审答误区】噬菌体侵染细菌DNA和蛋白质都进入细菌T2噬菌体侵染细菌时,只有噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞内,蛋白质外壳没有进入大肠杆菌细胞内。【方法规律】“二看法”判断子代噬菌体的标记情况 赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述,正确的是()A.实验中可用15N代替32P标记DNAB.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA知识点三DNA是主要的遗传物质1.烟草花叶病毒侵染烟草实验:(1)过程及结果:

10、(2)结论:RNA是遗传物质。2.不同生物的遗传物质:生物类型细胞生物非细胞生物真核生物原核生物DNA病毒RNA病毒实例动物、植物和真菌等细菌、蓝藻等T2噬菌体等HIV、烟草花叶病毒等核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA遗传物质DNADNADNARNA结果绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物的遗传物质是RNA结论DNA是主要的遗传物质特别提醒:不是所有的核酸都能作为遗传物质,如有细胞结构的生物中的RNA不能作为遗传物质。一种生物只有一种遗传物质,在同一种生物体内,不存在“主要遗传物质”和“次要遗传物质”之分。(1)拓展探究:病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基?病毒的遗传物质

11、是否都是RNA?(生命观念)(2)由于RNA主要在细胞质中,因此某同学认为细胞质中的遗传物质是RNA。这种观点正确吗?为什么?(科学思维)(2020嘉兴高一检测)下列关于遗传物质的叙述,错误的是()A.只含有DNA的生物,遗传物质是DNAB.只含有RNA的生物,遗传物质是RNAC.有细胞结构的生物,遗传物质是DNAD.既含有DNA又含有RNA的生物,遗传物质主要是DNA 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.可单独生存,通过蛋白质遗传C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传D.可单独生存,通过RNA遗传核心素养情境探究答案解析P1631.【

12、生物科学史情境】艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。现在已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型,且这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的。探究:请以抗青霉素的S型肺炎双球菌、R型肺炎双球菌、不含青霉素的培养基和含青霉素的培养基做实验材料,设计一个实验反驳上述观点。要求:写出实验思路和预期的实验结果。(科学探究)2.【生活情境】某种动物病毒只由DNA和蛋白质组成,该病毒进入动物细胞的过程:病毒与动物细胞接触时,细胞膜通过一种自然反应把病毒胞吞进入细胞内。探究:(1)该病毒进入动物细胞的过程体现了细胞膜的什么特点?(科学思

13、维)(2)若用放射性同位素32P、35S分别标记该病毒的DNA和蛋白质,利用分别标记的病毒和动物细胞重复赫尔希和蔡斯实验的过程,能证明该病毒的遗传物质是DNA吗?为什么?(科学探究)(3)请你说出一种能证明该病毒遗传物质的实验思路。(科学探究)课堂检测素养达标答案解析P1631.下列关于遗传物质的叙述,错误的是。真核生物的遗传物质是DNA原核生物的遗传物质是RNA细胞核内的遗传物质是DNA细胞质内的遗传物质是RNA甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA噬菌体侵染细菌的实验中分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体来标记噬菌体噬菌体侵染细菌的实验中搅拌是否充分对实验结果影响不大2.在肺炎

14、双球菌的转化实验中,使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是S型细菌的()A.RNAB.DNAC.蛋白质D.多糖3.(2020宁波高一检测)下列是遗传物质发现过程中的几个重要实验,其中应用了放射性同位素标记技术的是()A.T2噬菌体侵染细菌的实验B.肺炎双球菌的活体转化实验C.肺炎双球菌的离体转化实验D.烟草花叶病毒的感染和重建实验4.(2020哈尔滨高一检测)以下关于人类对遗传物质探索过程的说法,正确的是()A.格里菲思认为使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是DNAB.艾弗里发现只有与S型细菌的DNA水解产物混合的R型细菌能转化为S型细菌C.噬菌体侵染细菌实验的设计思路是将DNA和蛋白质分离提纯

15、,单独观察它们的作用D.烟草花叶病毒实验证明了RNA是遗传物质5.(2020南昌高一检测)甲、乙为两种不同的植物病毒,其遗传物质为RNA,如图表示由病毒甲、乙经重组形成“杂种病毒丙”的过程,用病毒丙单独侵染植物细胞,一段时间后,从植物细胞内可大量分离出的病毒是()6.(2020北京高一检测)在肺炎双球菌的转化实验中,在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中,依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖,经过培养,检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是()A.3 和 4B.1、3 和 4C.2、3 和4D.1、2、3 和 47.(2020太原高一检测)如图是用32P标记的T

16、2噬菌体侵染大肠杆菌的过程,A代表噬菌体侵染细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列叙述正确的是()A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,培养液中需含32P的无机盐B.若要证明DNA是遗传物质,还需设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照C.保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率,使上清液中放射性的比例下降D.噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件8.(2020西安高一检测)结合探索遗传物质的相关实验,回答下列问题:(1)肺炎双球菌属于(填“原核”或“真核”)生物。(2)艾弗里及其同事进行了肺炎双球菌的转化实验,该实验成功的最关键的实验设计思路

17、是。(3)上述实验证明了。(4)后来,赫尔希和蔡斯用法,进一步证明DNA是噬菌体的遗传物质。(5)用被35S标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,离心后,发现放射性物质主要存在于(填“上清液”或“沉淀物”)中。第3章基因的本质 第1节DNA是主要的遗传物质一、1.AaBb2.不死亡S型活细菌不死亡死亡S型活细菌转化因子3.R型细菌S型细菌R型细菌DNA【问答】提示:作为对照实验证明DNA的分解产物不是遗传物质。二、1.大肠杆菌2.DNAP外壳S寄生噬菌体的DNA4种脱氧核苷酸大肠杆菌的氨基酸大肠杆菌的核糖体3.放射性同位素4.(1)35S32P(2)35S32P(3)高低低高5.(1)DNA蛋白

18、质外壳(2)亲代DNA6.DNA【问答】提示:不可行。14C和18O都能找到。14C和18O都存在于噬菌体的DNA中。三、【问答】提示:一种。DNA或RNA。知识点一【思考探究】1.提示:将DNA与蛋白质、荚膜多糖等其他物质分开,单独地、直接地观察每种物质的作用。2.提示:培养基中不能形成菌落。R型细菌对青霉素敏感,培养基中的青霉素能将R型细菌杀死,因此加入S型细菌的DNA继续培养,不能形成菌落。【典例示范】C甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌,因此甲组培养皿中不仅有S型菌落也有R型菌落,A错误;乙组培养皿中加入了蛋白酶,故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰,推测转化物质

19、不是蛋白质,B错误;丙组培养皿中加入了DNA酶,S型菌DNA被水解后R型菌便不发生转化,故可推测是DNA参与了R型菌的转化,C正确;该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,无法证明是否还有其他的物质也可做遗传物质,D错误。【类题精练】C活菌1不能使鼠X死亡,应为无荚膜的R型菌,活菌2能使鼠W死亡,是有荚膜的S型菌,A错误;由实验结果可知,活菌2以及死菌2使活菌1转化形成的菌体都能使小鼠死亡,死菌2不能使小鼠死亡,B错误;从鼠Y血液中分离出的活菌2是由活菌1转化而来的,C正确;在鼠W的血液中只能分离出活菌2,D错误。知识点二【思考探究】1.提示:因为噬菌体营寄生生活,只有在细菌体内才能进行增

20、殖,故应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体,而不能直接用培养基培养噬菌体。2.提示:(1)DNA能在生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性。(2)DNA能控制蛋白质的生物合成。【典例示范】C甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,由于P存在于DNA中,如果培养时间过长,悬浮液含极少量32P标记的噬菌体,A正确;甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,由于P存在于DNA中,在侵染过程中,DNA进入大肠杆菌体内,所以细菌内含32P的DNA,B正确;由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌,所以乙组的悬浮液含较多35S标记的噬菌体蛋白质,不会产生含35S的子代噬菌体,C错误;由于噬菌体的蛋白质外壳

21、不会进入大肠杆菌,乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质,也不产生含35S的子代噬菌体,D正确。【类题精练】C因为N是蛋白质和DNA共有的元素,若用15N代替32P标记噬菌体的DNA,则其蛋白质也会被标记,A项错误;噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA在大肠杆菌体内编码的,B项错误;噬菌体的DNA合成的模板来自噬菌体自身的DNA,而原料来自大肠杆菌,C项正确;该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA,D项错误。知识点三【思考探究】(1)提示:1种、4种、1种和4种;不一定,如T2噬菌体的遗传物质是DNA。(2)提示:不正确。细胞生物的遗传物质都是DNA,因此细胞质中的遗传物质也是DNA。【

22、典例示范】D病毒只含有一种核酸:DNA或RNA,只含有DNA的病毒,则遗传物质是DNA,A正确;只含有RNA的病毒,则遗传物质是RNA,B正确;有细胞结构的生物,既含有DNA又含有RNA,其遗传物质是DNA,C正确,D错误。【类题精练】A由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,只能寄生在活细胞中才能生存,通过RNA遗传,A正确;由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,不可单独生存,不能通过蛋白质遗传,B错误;由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,只能寄生在活细胞中才能生存,不能通过蛋白质遗传,C错误;由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,不能单独生存,通过RNA遗传,D错误。1.提示:实验思路:在

23、不含青霉素的培养基上加入R型肺炎双球菌和抗青霉素的S型肺炎双球菌的DNA,获得S型肺炎双球菌,再将获得的S型肺炎双球菌加入含青霉素的培养基上,观察是否出现菌落。预期的实验结果:培养基上出现S型肺炎双球菌的菌落。2.(1)提示:细胞膜具有一定的流动性。(2)提示:不能。实验过程中,病毒的DNA和蛋白质都进入动物细胞内,无法区分DNA和蛋白质各自的作用,因此不能证明该病毒的遗传物质是DNA。(3)提示:将该病毒的DNA和蛋白质分离,分别注入动物细胞内,一段时间后,观察哪组细胞内出现该病毒。1.【解析】选。真核生物和原核生物属于有细胞结构的生物,遗传物质均为DNA,正确、错误;有细胞核、细胞质结构的

24、生物属于有细胞结构的生物,遗传物质均为DNA,正确、错误;流感病毒的遗传物质为RNA,错误;噬菌体只能寄生在活细胞内,用含32P、35S的培养基不能培养噬菌体,错误;噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌不充分可能使部分噬菌体或其蛋白质外壳与大肠杆菌一起进入沉淀物中,错误。2.B 使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是S型细菌的DNA。3.AT2噬菌体侵染细菌的实验中,用32P和35S分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质,A符合题意;肺炎双球菌的活体转化实验中,利用R型细菌和S型细菌分别侵染小鼠,未使用同位素标记法处理,B不符合题意;肺炎双球菌的离体转化实验中,把S型细菌的各种成分分离,分别单独与R型菌混合培

25、养,未使用同位素标记法处理,C不符合题意;烟草花叶病毒的感染和重建实验是利用烟草花叶病毒的RNA和蛋白质分别侵染烟草及重建病毒侵染烟草,未利用同位素标记法处理,D不符合题意。4.D格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,但没有证明转化因子是DNA,A错误;艾弗里发现只有在R型细菌培养基中加入S型细菌的DNA后,培养一段时间,R型细菌能转化为S型细菌。如果在R型细菌培养基中加入S型细菌的DNA和DNA酶,就不能使R型细菌发生转化,B错误;噬菌体侵染细菌实验的设计思路是想办法区分DNA和蛋白质,并单独观察它们各自的作用,该实验没有分离提纯DNA、蛋白质,而是用放射性同位素对DNA和蛋白质分别进行标记,C错误;从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质不能使烟草感染病毒;而从烟草花叶病毒中提取出来的RNA却能使烟草感染病毒,因此烟草花叶病毒的感染实验证明了RNA是其遗传物质,D正确。5.D分析题图可知重组病毒丙的组成是病毒甲的蛋白质