人教2019生物必修2同步课件：3-1 DNA是主要的遗传物质(共58张PPT)

(共58张PPT)
3-1 DNA是主要的遗传物质
人教生物必修2同步课件
目 标 素 养
1.分析肺炎链球菌转化实验的过程和结论,认同科学结论的获得离不开推理和实验证据,提升科学思维能力。
2.分析噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论,体验科学探究的思路和方法,形成遗传物质的结构与功能相统一的观点。
3.分析比较本节实验的实验方法和实验结论,理解“DNA是主要的遗传物质”的内涵。
知 识 概 览
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代,大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。20世纪30年代,人们认识到组成DNA的脱氧核苷酸有4种,每一种有一个特定的碱基。这一认识本可以使人们意识到DNA的重要性,但是,认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、肺炎链球菌的转化实验
1.肺炎链球菌的类型
2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
3.艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验
(1)实验过程及现象
(2)结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
微思考1艾弗里及其同事分别用酶处理S型细菌的细胞提取物,请分析其设计意图。
提示:利用酶的专一性,分别破坏细胞提取物中的蛋白质、RNA、酯类物质和DNA,然后分别与R型活细菌混合培养,利用“减法原理”鉴定哪种成分是促使R型细菌转化成S型细菌的“转化因子”。
微判断1基于肺炎链球菌的转化实验过程及结果,判断下列表述是否正确。
(1)格里菲思的实验结果没有证明哪一种物质是遗传物质。
(　　)
(2)S型细菌体内的DNA可使R型细菌转化为S型细菌。
(　　)
(3)艾弗里证明转化因子是DNA而不是蛋白质。(　　)
(4)S型肺炎链球菌的DNA可使小鼠致死。(　　)
(5)R型细菌与加热致死的S型细菌混合注射到小鼠体内后,R型细菌全部转化成S型细菌。(　　)
√
√
√
×
×
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者:赫尔希和蔡斯。
2.实验方法:放射性同位素标记法。
3.实验材料:T2噬菌体(如下图所示)。
4.实验过程
微思考2标记噬菌体时,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
提示:因为T2噬菌体是病毒,营寄生生活,故应先培养细菌,再用细菌培养T2噬菌体,而不能直接用普通培养基来培养T2噬菌体。
微判断2基于噬菌体侵染细菌实验的过程和原理,判断下列表述是否正确。
(1)1952年,赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体,证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。(　　)
(2)用含35S的噬菌体侵染细菌,经离心后,可在沉淀物中发现较大的放射性。(　　)
(3)T2噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳留在外面。(　　)
√
×
√
×
√
(4)T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖。(　　)
(5)培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中。(　　)
四、生物的遗传物质
1.RNA是遗传物质的实验证据
(1)烟草花叶病毒的组成
(2)侵染实验
(3)结论:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2.DNA是主要的遗传物质
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。
微判断3核酸是一切生物的遗传物质,判断下列表述是否正确。
(1)真核生物细胞中的遗传物质都是DNA,原核生物细胞中的遗传物质都是RNA。(　　)
(2)肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　)
(3)新型冠状病毒的遗传物质是RNA。(　　)
(4)不含DNA的生物体内,RNA就是该生物的遗传物质。(　)
(5)猫的遗传物质主要是DNA。(　　)
×
×
√
√
×
微训练将生物的类型与代表生物及其遗传物质连线。
五、科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
1.加法原理
与常态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如,在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝研磨液的处理。
2.减法原理
与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,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。
一 肺炎链球菌的转化实验
重难归纳
1.格里菲思和艾弗里的肺炎链球菌转化实验的比较
2.实验拓展分析
(1)在加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(2)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。
(3)在转化实验中,使小鼠死亡的是S型细菌,不是S型细菌的DNA。
格里菲思将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡,并从小鼠体内分离出S型活细菌。请分析回答下列问题。
(1)已知在80~100 ℃温度范围内,蛋白质将失去活性,DNA的结构也会被破坏,但当温度降低到50 ℃左右时,DNA的结构会恢复,蛋白质的活性却不能恢复。由此推断,在格里菲思的实验中,加热致死的S型细菌中的“转化因子”应该是哪种物质
提示:是DNA。
(2)研究表明,小鼠体内的两种细菌含量变化如下图所示。
①S型活细菌是怎样产生的
提示:加热致死的S型细菌的DNA将R型
细菌转化为S型活细菌。
②S型细菌是有毒性的,据此推测曲线BC
段上升的原因是什么
提示:有毒的S型细菌在小鼠体内增殖,导致小鼠的免疫力降低,R型细菌、S型细菌数量都增加。
典例剖析
下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是(　　)
A.活体转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传
B.活体转化实验中,S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌
C.离体转化实验中,经蛋白酶处理的S型细菌不能使R型细菌转化成S型细菌
D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌
答案:D
解析:活体转化实验中,小鼠体内有大量 S型细菌,说明R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传,A项错误。活体转化实验中,无法说明是哪种物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌,B项错误。离体转化实验中,经蛋白酶处理的S型细菌能使部分R型细菌转化成S型细菌,C项错误。
学以致用 艾弗里及其同事为了弄清楚什么是遗传物质,设计了有关实验。下列选项所列的实验处理组,培养基中无光滑菌落产生的是(　　)
A.S型细菌的DNA+RNA酶+R型细菌
B.S型细菌的DNA+酯酶+R型细菌
C.S型细菌的DNA+R型细菌
D.S型细菌的DNA+DNA酶+R型细菌
答案:D
解析:表面光滑的菌落是S型细菌的菌落。在A、B、C三项中,S型细菌的DNA都不会被破坏,部分R型细菌转化为S型细菌,培养基中会出现R型细菌的菌落和S型细菌的菌落。D项处理组加入了DNA酶,S型细菌的DNA被水解,不能使R型细菌发生转化,所以不会出现S型细菌的菌落。
二 噬菌体侵染细菌的实验
重难归纳
1.实验思路
仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,直接地、单独地观察它们各自的作用。
2.实验结果分析
(1)放射性同位素的分布说明:35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内,32P标记的DNA进入了宿主细胞内。
(2)在细菌裂解释放出的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,不能检测到35S标记的蛋白质,说明子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。
3.实验结论
(1)直接证明:DNA是噬菌体的遗传物质。
(2)间接证明:①DNA能够自我复制,使生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性;②DNA能控制蛋白质的生物合成,从而控制生物体的新陈代谢和性状。
(3)不能证明DNA是主要的遗传物质。
4.噬菌体侵染细菌的实验中上清液和沉淀物中的放射性分析
(1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌:
(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌:
5.噬菌体侵染细菌实验中的同位素标记分析
噬菌体侵染细菌的实验利用放射性同位素标记技术证明了DNA是遗传物质,是一个非常有说服力的实验。实验中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 能否用14C和18O标记噬菌体 能否用32P和35S同时标记噬菌体
提示:因为噬菌体营寄生生活,只有在细菌体内才能进行增殖,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。不能用14C和18O标记噬菌体,因为DNA和蛋白质都含C和O。不能用32P和35S同时标记噬菌体,因为同时使用32P和35S无法区分放射性的来源。
实验1
实验2
典例剖析 某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验,实验过程如下图所示。下列有关分析正确的是(　　)
A.理论上,b和c中不应具有放射性
B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关
C.实验中c含少量放射性与④过程中搅拌不充分有关
D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案:A
解析:35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,T2噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在细胞外,经搅拌后与细菌分开,所以若b中含有放射性,说明②过程搅拌不充分,B项错误。实验中c含少量放射性与③过程中培养时间过长或过短有关,C项错误。该实验只证明了DNA是遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
学以致用 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下3个实验:①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌;②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌;③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。短时间保温后离心,理论上以上3个实验中放射性出现的位置依次是(　　)
A.沉淀物;沉淀物;沉淀物和上清液
B.沉淀物;上清液;沉淀物
C.上清液;上清液;沉淀物和上清液
D.沉淀物;沉淀物;沉淀物
答案:D
解析:在该实验中,沉淀物的主要成分是细菌,上清液的主要成分为噬菌体的蛋白质外壳。①③都直接对细菌进行了标记,理论上,放射性物质出现在沉淀物中。②32P只能标记噬菌体的DNA,噬菌体的DNA会进入细菌体内,理论上,放射性物质出现在沉淀物中。
三 DNA是主要的遗传物质
重难归纳
生物的遗传物质
(1)虽然细胞中同时含DNA和RNA,但所有细胞生物的遗传物质都是DNA。
(2)病毒的核酸只有一种——DNA或RNA,不管是哪种核酸,只要是病毒所具有的核酸均是其遗传物质。
对于某一种生物,能不能说它的遗传物质主要是DNA,如人、噬菌体、酵母菌等 如何理解DNA是主要的遗传物质
提示:不能。某种生物的遗传物质只能是DNA(如人、噬菌体、酵母菌等)或RNA(如HIV等)。DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的,绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数是RNA。
典例剖析 下图表示病原体感染某种高等植物的过程,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
答案:A
解析:由题图可知,该病原体只由蛋白质外壳和RNA组成,所以是RNA病毒,遗传物质是RNA。病毒只能寄生在活细胞中。
学以致用 下列关于遗传物质的说法,错误的是(　　)
①真核生物的遗传物质是DNA　
②原核生物的遗传物质是RNA　
③细胞核中的遗传物质是DNA　
④细胞质中的遗传物质是RNA　
⑤新型冠状病毒的遗传物质是DNA或RNA
A.①②③　　 B.②③④
C.②④⑤ D.③④⑤
答案:C
解析:真核生物和原核生物均有细胞结构,其遗传物质均是DNA,①正确,②错误;细胞核中的遗传物质是以染色体为载体的DNA,③正确;细胞质中的遗传物质是线粒体或叶绿体中的DNA,④错误;新型冠状病毒主要由RNA和蛋白质构成,其遗传物质是RNA,⑤错误。综上所述,错误的是②④⑤,C项符合题意。
1.艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验证明了(　　)
A.基因位于染色体上
B.染色体是遗传物质的主要载体
C.DNA是遗传物质
D.在不含DNA的生物体内,RNA就是该生物的遗传物质
答案:C
2.在肺炎链球菌感染小鼠的实验中,下列实验结果错误的是( )
A.注射R型活细菌后,小鼠不死亡
B.注射S型活细菌后,小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
C.注射加热致死的S型细菌后,小鼠不死亡
D.注射R型活细菌及加热致死的S型细菌后,小鼠死亡,从小鼠体内只能分离出S型活细菌
答案:D
解析:加热致死的S型细菌的DNA使部分无毒的R型细菌转化为有毒的S型细菌,使小鼠死亡,从小鼠体内既能分离出S型细菌,又能分离出R型细菌。
3.艾弗里等人为了弄清“转化因子”的本质,进行了一系列的实验,下图是他们所做的一组实验,则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为(　　)
A.实验一
B.实验二
C.实验三
D.实验一和实验三
答案:B
解析:实验二中加入的DNA酶能分解S型细菌的DNA,故R型细菌不能转化为S型细菌,所以培养皿中只有R型细菌一种菌落,而实验一和实验三中均可产生R型细菌和S型细菌两种菌落。
4.“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:①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述正确的是(　　)
A.①需要利用分别含有35S和32P的细菌
B.②中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败
C.③的作用是加速细菌的解体
D.④的结果是沉淀物中检测到放射性
答案:A
解析:②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;③的作用是加速噬菌体和细菌的分离;④的结果是上清液和沉淀物中均检测到放射性,只是不同的实验上清液和沉淀物中放射性的高低不同。
5.下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是(　　)
A.山柳菊的遗传物质是DNA
B.衣藻的遗传物质主要分布在拟核中
C.SARS病毒的遗传物质中含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生8种核苷酸
答案:A
解析:山柳菊为有细胞结构的生物,其遗传物质为DNA。衣藻为真核生物,其遗传物质主要分布在细胞核中的染色体上。SARS病毒为RNA病毒,遗传物质中含有C、H、O、N、P 5种元素,不含S。HIV的遗传物质为RNA,其水解产物为4种核糖核苷酸。