高中生物必修二（人教版）：第三章基因的本质第一课时

1、第三章基因的本质1DNA是主要的遗传物质理解肺炎链球菌转化实验的设计及其结果分析。理解噬菌体侵染细菌实验的设计及其结果分析。了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。掌握DNA分子结构及其特点。掌握DNA的复制过程。结合资料理解基因的概念。3个重点：证明DNA是遗传物质的两个经典实验；结合图解理解DNA分子的结构及其特点；结合教材图解掌握DNA复制的相关知识。2个难点：噬菌体侵染细菌实验的分析；有关DNA分子的结构和复制的相关碱基数量计算。3个考点：证明DNA是遗传物质的实验证据；DNA分子的结构及相关碱基数量计算；DNA的复制及相关碱基数量的计算。DNA是主要的遗传物质课标要点学法指导概述多数生物

2、的基因是DNA的功能片段，有些病毒的基因在RNA上1.科学思维：体会为何对遗传物质的推测集中在蛋白质、DNA两种物质上2科学探究：理解实验设计原理及实验结果3科学思维：说明DNA为何是主要的遗传物质知识导图课前 新知导学对遗传物质的早期推测【答案】蛋白质DNA提示：组成蛋白质的氨基酸种类、数量和排序不同，蛋白质的空间结构千变万化。蛋白质的结构具有多样性的直接原因是什么？类型特点菌落表面荚膜致病性S型_有_R型粗糙_无1肺炎链球菌的类型肺炎链球菌的转化实验光滑有无2肺炎链球菌转化实验的两个阶段(1)格里菲思的体内转化实验结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物

3、质_。死亡不死亡死亡转化因子(2)艾弗里的体外转化实验结论：S型细菌的_是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。推论：DNA是遗传物质。DNADNA酶3科学方法在对照实验中，控制_可以采用“加法原理”或“减法原理”。(1)加法原理：与常态比较，人为_某种影响因素的称为“加法原理”。如比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。(2)减法原理：与常态比较，人为_某种影响因素的称为“减法原理”。如艾弗里的肺炎链球菌转化实验，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。自变量增加去除提示：不是。格里菲思的实验只能证明S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子，并不能证明DNA是遗传物质。格里菲

4、思和艾弗里的转化实验是否都能证明DNA是遗传物质？判断下列叙述的正误。(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。()(2)从格里菲思的第组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。()(3)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。()(4)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。()(5)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化。()(6)艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)1T2噬菌体的结

5、构与代谢2实验方法：_。噬菌体侵染细菌的实验蛋白质DNA寄生放射性同位素标记法3实验过程(1)标记噬菌体(准备实验材料)(2)图解噬菌体侵染细菌过程4.侵染实验结果及分析由上表分析可知：噬菌体的_是其亲代与子代之间联系的“桥梁”，即“_是遗传物质”(结论)。分组结果结果分析对比实验相互对照含32P噬菌体细菌上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内32PDNA进入了_含35S噬菌体细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中35S蛋白质外壳_，留在外面宿主细胞内未进入宿主细胞DNADNA提示：不能。在噬菌体侵染细菌的实验中，能否用18O或14C标记噬菌体？判断下列叙述的正误。(1)3

6、2P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。()(2)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。()(3)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。()(4)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成。()(5)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)1RNA是遗传物质的实验证据(1)烟草花叶病毒的组成DNA是主要的遗传物质RNA蛋白质(2)侵染实验过程结论：只有RNA而没有DNA的病毒中，RNA是_

7、。遗传物质蛋白质RNA生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNA_酵母菌、玉米和人原核生物DNA和RNA_细菌、蓝细菌非细胞生物大多数病毒DNA_T2噬菌体极少数病毒RNA_SARS病毒、新型冠状病毒、艾滋病病毒2DNA是主要的遗传物质(1)生物体内核酸种类及遗传物质DNADNADNARNA(2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是_的遗传物质。主要提示：细胞中的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。细胞中的遗传物质是什么？病毒的遗传物质又是什么？判断下列叙述的正误。(1)RNA或DNA是T2噬菌体的遗传物质。()(2)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗

8、传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA。()(3)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。()(4)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。()【答案】(1)(2)(3)(4)课堂 素养初培1肺炎链球菌两个转化实验的比较(1)区别肺炎链球菌的转化实验知识归纳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项目体内转化实验体外转化实验实验构思用加热致死的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在S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化观察指标小鼠是否死亡培养基中菌落类型实验结论加热致死的S型细菌体内有转化

9、因子转化因子很可能是DNA(2)联系体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验则是前者的延伸。实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。2对S型细菌和R型细菌转化的理解(1)转化原理：加热致死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化实质：S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中。(3)一般情况下，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，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。1肺炎链球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的细胞提取物中加DNA酶”实验组的作用是什么？提示：起对照

10、作用。用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，结果不能使R型细菌发生转化，说明DNA才是使R型细菌发生转化的物质。2肺炎链球菌体外转化实验的实验思路是什么？提示：利用减法原理，在S型细菌的提取物中，利用酶解法特异性地除去某种物质，观察能否使R型细菌发生转化，判断起控制作用的物质是否失效，从而鉴定出DNA是遗传物质。【归纳拓展】关注格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)的3个“不同”：对点精练1下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述中，错误的是()A格里菲思和艾弗里所做的分别是体内转化实验和体外转化实验B格里菲思的实验只能证明S型菌含有能让R型菌发生转化的因子C艾弗里的实验发现S型菌的DNA或

11、蛋白质与R型菌混合培养，均能发生细菌转化D“细胞提取物DNA酶”的一组中能证明DNA的水解产物不是遗传物质【答案】C【解析】格里菲思和艾弗里分别做了体内转化实验和体外转化实验，其中体内转化实验并不能证明DNA是遗传物质，只能证明S型菌含有能让R型菌发生转化的因子，A、B正确。只有S型菌的DNA才是“转化因子”，蛋白质不能让R型菌发生转化，C错误。细胞提取物中的DNA被DNA酶催化水解，且该组细菌没有发生转化，所以“细胞提取物DNA酶”的一组中能证明DNA的水解产物不是遗传物质，D正确。2肺炎链球菌有许多类型，有荚膜的S型菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型菌无毒性。下图

12、某兴趣小组为所做的细菌转化实验。相关说法错误的是()A丙组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡B能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组C戊组实验表明，加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌D丁组产生的有毒性的肺炎链球菌不能将该性状遗传给后代【答案】D【解析】含有荚膜的肺炎链球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎链球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。戊组加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌，而丁组产生的有毒性的肺炎链球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。1噬菌体侵染细菌的实验中应注意的问题(1)病毒营寄生生活，T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，而不能侵染其他

13、细菌。(2)标记噬菌体时应先标记大肠杆菌，用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，必须依赖活细胞生存。噬菌体侵染细菌的实验知识归纳2噬菌体侵染细菌实验和艾弗里实验的比较比较项目噬菌体侵染细菌实验艾弗里的实验处理方法放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)用酶解法专一性地去除S型细菌中的某种物质，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结论DNA是噬菌体的遗传物质转化因子可能是DNA3.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节“保温”和“离心搅拌”(1)保温时间要合适若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏

14、高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。(2)“离心搅拌”要充分如果离心搅拌不充分，35S组的部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中放射性偏高。1搅拌和离心的目的分别是什么？提示：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体外壳，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。2实验结果分析(1)两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性分布“有、无”还是“高、低”？(2)如果用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组搅拌不充分，实验结果会有怎样的异常现象？(3)在32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中

15、，保温时间过长或过短，会出现怎样的异常现象？其原因分别是什么？提示：(1)高、低。(2)沉淀物中的放射性会升高，上清液中的放射性会降低。(3)保温时间过长或保温时间过短，都会导致上清液放射性升高，沉淀物中放射性降低。保温时间过长，侵染大肠杆菌的噬菌体增殖使大肠杆菌细胞裂解，释放出的噬菌体经离心后分布于上清液中；保温时间过短，一些被标记的噬菌体未侵染入大肠杆菌，经离心后也分布于上清液中。对点精练1某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是()A35S标记的是噬菌体的DNAB沉淀物b中含放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关C上清液a中放射性较强D上述实验过程并不能证

16、明DNA是遗传物质【答案】A【解析】35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S元素，A错误；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀中，使沉淀物b中放射性增强，该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质，B、D正确；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强，C正确。2“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下：标记噬菌体噬菌体与细菌混合培养搅拌、离心检测放射性。下列叙述正确的是()A需要利用分别含有35S和32P的大肠肝菌B中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败C的作用是加速细菌的解

17、体D的结果是沉淀物中检测到放射性【答案】A【解析】需要利用分别含有35S和32P的大肠杆菌；中少量噬菌体未侵入细菌不会导致实验失败，只要有大量噬菌体侵入细菌就能表明遗传物质的传递情况；的作用是加速噬菌体和细菌的分离；的结果是上清液或沉淀物中分别检测到放射性。1烟草花叶病毒侵染烟草实验(2)结论：在RNA病毒中，RNA是遗传物质。DNA是主要的遗传物质知识归纳2生物的遗传物质不同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、植物和真菌等细菌等T2噬菌体等HIV、烟草花叶病毒等核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA生物类型细胞生物非细胞生物真核生物原核生物DNA

18、病毒RNA病毒遗传物质DNADNADNARNA结果绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA结论DNA是主要的遗传物质1某种病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？提示：一种核酸、四种核苷酸、一种五碳糖和四种碱基。2细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？提示：两种核酸、八种核苷酸、两种五碳糖和五种碱基。3为什么说DNA是主要的遗传物质？提示：因为绝大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。【方法技巧】探究生物的遗传物质(1)探究思路若探究哪种物质是遗传物质设法将各物质成分分开，单独看它们的作用。若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA利用酶的专一性。(2)

19、3种方法对点精练1已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶片，但两者致病斑不同。有人用这两种病毒做实验，具体步骤和结果如下图所示。下列说法错误的是()Ac表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草叶片，结果是烟草叶片上不出现病斑Bd表示用HRV的RNA感染烟草叶片，结果是烟草叶片上出现病斑Cf表示TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA组成的“杂种病毒”产生的后代是HRVD该实验的结论是病毒的遗传物质是RNA，而不是蛋白质【答案】D【解析】由题图可知，c表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草叶片，结果是烟草叶片上没有出现病斑，A正确；d表示用HRV的RNA感染烟草叶片，结果是烟草叶片上出现病斑

20、，B正确；e中的杂交病毒感染烟草叶片后，在繁殖子代病毒的过程中，合成蛋白质的模板来自HRV的RNA，合成蛋白质的原料由烟草细胞提供，繁殖出来的子代病毒具有HRV的RNA和HRV的蛋白质外壳，C正确；该实验的结论是车前草病毒的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，D错误。2下列关于核酸和遗传物质的叙述中，正确的是()A原核细胞中的遗传物质是RNA，真核细胞中的遗传物质是DNAB病毒中的遗传物质是RNA，细胞中的遗传物质是DNAC由于大部分细胞中的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质D病毒中所含有的核酸就是该病毒的遗传物质【答案】D【解析】无论是哪种细胞，细胞中的遗传物质一定是DNA，A错误。有

21、的病毒遗传物质是RNA，有的是DNA，B错误。全部的细胞中遗传物质都是DNA，因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质，C错误。病毒中的核酸是DNA或RNA，不管是哪种核酸，都是遗传物质，D正确。课堂延伸提分易错易混1：噬菌体侵染细菌实验中应注意的三个易误点(1)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(2)不能标记C、H、O、N元素，因这些元素是蛋白质和DNA共有的，无法将DNA和蛋白质分开。(3)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一组噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确

22、定是何种元素的放射性。易错易混2：肺炎链球菌转化实验中的4个易错分析(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，而是具有毒性的S型细菌，使小鼠致死。(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(4)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。例关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确

23、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分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养C用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质【答案】C【解析】噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养；保温时间不能过长，若保温时间太长，则可能有含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中也能检测到放射性；用35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表

24、面，离心后存在于沉淀物中；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。小练 素养达成1(2019河南信阳期末)1944年，科学家从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖等物质，将S型细菌的DNA加入到培养R型细菌的培养基中，结果发现其中的部分R型细菌转化成了S型细菌；而加入蛋白质、多糖等物质的培养基中，R型细菌不能发生这种变化。这一现象不能说明的是()AS型细菌的性状是由其DNA决定的B在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到R型细菌细胞中CDNA是主要的遗传物质DDNA是遗传物质【答案】C【解析】题干所述实验能说明DNA是遗传物质。DNA是主要的遗传物质的结论的得出是基于绝大

25、多数生物是以DNA作为遗传物质。2在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是()A用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质B该实验的步骤是标记、培养、搅拌、离心、检测C用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体D该实验证明了DNA是主要的遗传物质【答案】B【解析】32P、35S应分别标记不同组T2噬菌体的DNA和蛋白质，A错误；该实验先标记噬菌体，然后用标记的噬菌体侵染大肠杆菌培养噬菌体，之后进行搅拌和离心，最后检测上清液和沉淀物的放射性，B正确；T2噬菌体只能用活细胞培养，不能用培养基培养，C错误；该实验证明了DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质，D错误。3某生物兴趣小组学习了“肺炎链球菌的转化实验”后，对实验进行了改进，在培养有R型细菌的1、2、3、4号四支试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、蛋白质、多糖、DNA和DNA酶，经过培养，检查发现试管内仍然有R型细菌的是()A2和3B1、2和3C2、3和4D1、2、3和4【答案】D【解析】四支试管中都培养有R型细菌，加入S型细菌DNA的1号