1.1 DNA是主要遗传物质的探索 课件(共43张PPT)

(共43张PPT)
第一节　DNA是主要遗传物质的探索
第1章
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位
1.明确肺炎链球菌转化实验的过程和结论。
2.分析噬菌体侵染细菌实验的设计思路,明确实验过程及结论。
3.说出烟草花叶病毒重建实验的过程、结论,理解“DNA是主要遗传物质”的内涵。
素养阐释
1.体验探究生物遗传物质的实验思路。
2.分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。
3.学会运用概括、归纳、演绎等科学思维方法阐述遗传物质的科学探究过程。
4.感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。
自主预习 新知导学
一、肺炎链球菌的转化实验证明DNA是遗传物质
1.肺炎链球菌的类型
图Z1-1-1
2.肺炎链球菌的转化实验
(1)格里菲斯的肺炎链球菌转化实验
(2)艾弗里的转化因子探究实验
二、噬菌体侵染细菌的实验进一步证明DNA是遗传物质
1.T2噬菌体的结构:T2噬菌体是一种专门寄生在细菌内的病毒,由头、尾和尾纤丝组成。外壳几乎全部由蛋白质组成,内部含有DNA。
2.实验方法:放射性同位素标记法。
3.实验过程
(1)标记噬菌体
①T2噬菌体+细菌→含35S的培养物中培养→35S标记的T2噬菌体。
②T2噬菌体+细菌→含32P的培养物中培养→32P标记的T2噬菌体。
(2)噬菌体侵染细菌
4.实验分析
噬菌体侵染细菌时,噬菌体的DNA进入了细菌,而噬菌体的蛋白质没有进入细菌。
5.结论
DNA是噬菌体的遗传物质。
三、烟草花叶病毒的重建实验证明RNA是遗传物质
1.烟草花叶病毒的组成:蛋白质外壳和内部的RNA。
2.烟草花叶病毒的重建实验过程
图Z1-1-2
3.结论:病毒感染叶片产生的病斑特征由病毒的RNA决定,病毒遗传信息的传递由RNA承担。因此,在由RNA和蛋白质构成的病毒中,RNA是遗传信息的传递者。
【预习检测】
1.判断正误。
(1)格里菲斯和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(　　)
(2)艾弗里的实验中,将S型肺炎链球菌的DNA加入含R型肺炎链球菌的培养液中,最后获得的细菌都是S型肺炎链球菌。(　　)
(3)T2噬菌体由蛋白质和DNA组成,大约99%的磷元素存在于DNA中,硫元素几乎仅存在于蛋白质中。(　　)
(4)烟草花叶病毒的重建实验说明了所有病毒的遗传物质都是RNA。(　　)
×
×
√
×
2.在格里菲斯的肺炎链球菌转化实验中,下列实验结果错误的是(　　)。
A.注射有生物活性的R型肺炎链球菌后,小鼠正常
B.注射有生物活性的S型肺炎链球菌后,小鼠死亡,从小鼠体内能分离出活的S型肺炎链球菌
C.注射有生物活性的R型肺炎链球菌及无生物活性的S型肺炎链球菌后,小鼠死亡,从小鼠体内只能分离出活的S型肺炎链球菌
D.注射无生物活性的S型肺炎链球菌后,小鼠正常,小鼠体内不含肺炎链球菌
答案:C
3.噬菌体侵染细菌时,子代噬菌体的蛋白质外壳是(　　)。
A.在噬菌体DNA的指导下,利用细菌的物质合成的
B.在细菌DNA的指导下,利用细菌的物质合成的
C.在噬菌体DNA的指导下,利用噬菌体的物质合成的
D.在细菌DNA的指导下,利用噬菌体的物质合成的
答案:A
合作探究 释疑解惑
知识点一
肺炎链球菌的转化实验证明DNA是遗传物质
问题引领
1.格里菲斯的肺炎链球菌转化实验是怎样设计对照组和实验组的
提示:对照组是前三组,分别向健康小鼠体内注射有生物活性的R型肺炎链球菌、有生物活性的S型肺炎链球菌、没有生物活性的S型肺炎链球菌。实验组是第四组,向健康小鼠体内注射有生物活性的R型肺炎链球菌和没有生物活性的S型肺炎链球菌。
2.格里菲斯的肺炎链球菌转化实验中,有生物活性的R型肺炎链球菌与没有生物活性的S型肺炎链球菌混合注射到小鼠体内后,从死亡小鼠中是否只分离出S型肺炎链球菌 为什么
提示:否。可分离出S型肺炎链球菌和R型肺炎链球菌,且R型肺炎链球菌数量较多。因为只有少数R型肺炎链球菌处于感受态,处于感受态的细胞才能吸取外源DNA分子,使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌。
3.从对照实验的设计角度分析以下问题。
(1)艾弗里的转化因子探究实验的单一变量是什么
(2)将可能作为“转化因子”的各种物质,分别进行实验的设计意图是什么
(3)艾弗里的实验能否得出DNA是遗传物质的结论 为什么
提示:(1)不同的分解S型肺炎链球菌培养物的酶及从S型肺炎链球菌中提取的不同物质。
(2)进行相互对照,对实验结果进行对比分析,得出结论,同时可避免其他物质的干扰。
(3)能。因为艾弗里的实验将各种物质分开研究,实验变量唯一,结果可靠,结论科学。
归纳提升
1.格里菲斯的肺炎链球菌转化实验和艾弗里的转化因子探究实验各自的巧妙构思:格里菲斯将没有生物活性的S型肺炎链球菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化;艾弗里将S型肺炎链球菌的培养物分离纯化,分别实验,能更直接地说明哪种物质是转化因子。
2.R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的原因:处于感受态的R型肺炎链球菌能从外界吸收S型肺炎链球菌的DNA分子,从而发生转化。
典型例题
关于模拟肺炎链球菌转化的4个实验,下列表述错误的是(　　)。
选项 实验过程 实验结果
鼠的存活 鼠中分离出的细菌类型
A S型肺炎链球菌的DNA+R型肺炎链球菌注入小鼠 死亡 S型肺炎链球菌和R型肺炎链球菌
B S型肺炎链球菌的DNA+DNA酶+R型肺炎链球菌注入小鼠 正常 R型肺炎链球菌
C 没有生物活性的S型肺炎链球菌+有生物活性的R型肺炎链球菌注入小鼠 死亡 S型肺炎链球菌和R型肺炎链球菌
D 没有生物活性的S型肺炎链球菌+DNA酶+有生物活性的R型肺炎链球菌注入小鼠 死亡 S型肺炎链球菌和R型肺炎链球菌
D
解析:S型肺炎链球菌的DNA能使部分R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌,使小鼠死亡。加入DNA酶后,S型肺炎链球菌的DNA被酶解,不能使R型肺炎链球菌发生转化,小鼠正常,D项错误。
【变式训练】
将分离后的S型肺炎链球菌的蛋白质外壳与R型肺炎链球菌混合注入小鼠体内,小鼠不死亡,从其体内分离出来的仍是R型肺炎链球菌。将分离后的S型肺炎链球菌的DNA与R型肺炎链球菌混合注入小鼠体内,则小鼠死亡,并从体内分离出来了S型肺炎链球菌。以上实验说明了(　　)。
A.R型肺炎链球菌和S型肺炎链球菌可以互相转化
B.S型肺炎链球菌的蛋白质外壳可诱导R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌
C.DNA是遗传物质
D.S型肺炎链球菌的DNA可使小鼠死亡
答案:C
解析:题述实验只能说明R型肺炎链球菌可以转化为S型肺炎链球菌,而不能说明R型肺炎链球菌和S型肺炎链球菌可以互相转化,A项错误。根据题意可知,S型肺炎链球菌的蛋白质外壳不能诱导肺炎链球菌从R型转化为S型,B项错误。S型肺炎链球菌的DNA不能使小鼠死亡,但S型肺炎链球菌的DNA能使R型肺炎链球菌转化为有毒性的S型肺炎链球菌,使小鼠死亡,D项错误。
知识点二
噬菌体侵染细菌的实验进一步证明DNA是遗传物质
问题引领
1.能利用14C和15N同位素进行标记吗 试说明理由。
提示:不能。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素,标记这两种元素无法将DNA和蛋白质区分开。
2.如果用 15N、32P、35S同时标记噬菌体后让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体中,能够出现的元素是哪些 这些元素存在于什么部位
提示:15N、32P;DNA。
3.在噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌的目的是什么 离心的目的是什么
提示:搅拌的目的是使噬菌体外壳与细菌分离;离心的目的是让质量较轻的T2噬菌体颗粒分布于上清液中,而沉淀物中留下被感染的细菌。
归纳提升
噬菌体侵染细菌的实验中应注意的3个易错点
(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,故应先用含放射性元素的培养基培养细菌,再用放射性元素标记的细菌培养噬菌体。
(2)不能标记C、H、O、N,因为这些元素是蛋白质和DNA共有的。
(3) 35S (标记蛋白质)和32P (标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上,因为进行放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位,不能确定是何种元素的放射性。
典型例题
如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的结构成分中,下列说法正确的是(　　)。
A.可在外壳中找到3H、15N、35S　
B.可在DNA中找到32P、15N、3H
C.可在外壳中找到15N、35S　
D.可在DNA中找到15N、32P、35S
答案:B
解析:3H、15N均可同时标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳,而32P只标记噬菌体的DNA,35S只标记噬菌体的蛋白质外壳。在噬菌体侵染细菌的过程中,只有DNA进入细菌细胞内,蛋白质外壳没有进入。进入细菌细胞内的噬菌体DNA利用细菌的脱氧核糖核苷酸和氨基酸合成自身的DNA和蛋白质外壳,所以产生的子代噬菌体中,只有DNA中可能有3H、15N、32P,蛋白质外壳中没有35S、3H、15N。
【变式训练】
在噬菌体侵染细菌的实验中,用某放射性同位素标记的噬菌体侵染细菌,只在上清液中发现了放射性同位素标记的噬菌体外壳,则用作标记的同位素是(　　)。
A.32P B.35S
C.32P和35S D.14C
答案:B
知识点三
烟草花叶病毒的重建实验证明RNA是遗传物质
问题引领
1.烟草花叶病毒有不同的类型,如TMV型、HRV型等。用TMV和HRV分别感染植物,植物叶片上为什么会出现不同类型的病斑
提示:烟草花叶病毒感染叶片产生的病斑特征由病毒的RNA决定,烟草花叶病毒遗传信息的传递由RNA承担,不同类型病毒的RNA存在特异性。
2.若把TMV的RNA与车前草病毒的蛋白质重新组合成新的病毒,且这种新病毒具有生物活性,则该新病毒会感染烟草叶片还是会感染车前草叶片 病症是怎样的 从感染的叶片中能分离出什么病毒
提示:该病毒会感染烟草叶片;出现TMV型病毒产生的病斑;从感染的叶片中能分离出TMV型病毒。
归纳提升
1.在由RNA和蛋白质构成的病毒中,RNA是遗传信息的传递者。重建病毒繁殖产生的子代病毒取决于提供RNA的病毒,与提供蛋白质的病毒无关,分析重建后的病毒时,只需关注其遗传物质。
2.核酸是生物的遗传物质。绝大多数生物的遗传物质是DNA,DNA是主要的遗传物质。
易错提醒 具体到一种生物,其遗传物质只能是DNA或RNA,不能说主要是DNA或主要是RNA。比如小麦细胞内既有DNA又有RNA,但遗传物质是DNA。
典型例题
科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表),不可能出现的结果是(　　)。
A.实验① B.实验②
C.实验③ D.实验④
实验 编号 实验过程 实验结果
病斑类型 病斑中分离出的病毒类型
① a型TMV感染烟草 a型 a型
② b型TMV感染烟草 b型 b型
③ 组合病毒(a的蛋白质+b的RNA)感染烟草 b型 a型
④ 组合病毒(b的蛋白质+a的RNA)感染烟草 a型 a型
C
解析:因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA,而不是蛋白质。③中的RNA是b型TMV的,则分离出的病毒类型应该是b型。
【变式训练】
将病毒 TMV的蛋白质与病毒HRV的RNA结合在一起,组成一个组合型病毒,用这个病毒去感染某植物,则在该植物体内分离出来的子代病毒为
(　　)。
A.TMV型蛋白质和HRV型RNA　
B.HRV型蛋白质和TMV型RNA
C.TMV型蛋白质和TMV型RNA　
D.HRV型蛋白质和HRV型RNA
答案:D
[素养提升]
遗传物质探索的思路与方法总结
(1)探究思路
①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开,单独看作用。
②若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性,或利用放射性同位素检测胸腺嘧啶、尿嘧啶。
(2)探究方法
①分离提纯法:如艾弗里及其同事做的转化因子的探究实验,缺点是物质纯度不能保证100%。
②同位素标记法:如噬菌体侵染细菌的实验,分别标记DNA和蛋白质的特有元素,将病毒的化学物质分开,单独、直接地观察它们各自的作用;也可以分别标记胸腺嘧啶和尿嘧啶,然后用被标记的细胞培养病毒,再检测病毒体内是否含放射性,以确定病毒类型。
③病毒重组法:如烟草花叶病毒的重建实验中,将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合,得到杂种病毒,用杂种病毒去感染宿主细胞。
④酶解法:利用酶的专一性,如加入DNA酶,将DNA水解,观察起控制作用的物质是否还有控制作用。若“是”,其遗传物质不是DNA;若“否”,其遗传物质可能是DNA。
我国采取一系列有效措施抗击由新型冠状病毒引起的疫情。根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。为有效控制这场疫情,需要确定新型冠状病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定新型冠状病毒的类型,并简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案:(1)实验思路
甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中,之后接种新型冠状病毒。培养一段时间后收集新型冠状病毒并检测其放射性。
乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新型冠状病毒。培养一段时间后收集新型冠状病毒并检测其放射性。
(2)预期实验结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性,乙组无放射性,则新型冠状病毒为RNA病毒;反之则为DNA病毒。
课堂小结
本 课 结 束