课件59张PPT。第四章 遗传的分子基础第一节 探索遗传物质的过程知识与技能
1.理解DNA是主要的遗传物质。
2.理解肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
3.理解T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的原理和过程。
4.初步掌握DNA的粗提取与鉴定的方法。过程与方法
1.通过肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,学习科学设计实验的方法。2.理解对照实验的作用,掌握通过实验分组消除实验无关变量的方法。
情感态度与价值观
通过探索遗传物质的过程的学习,形成实践是检验真理的唯一标准的理念。不同种生物的染色体数目和形态各不相同,而在同一种生物中,染色体的数目及形态则是不变的,于是有了子女像父母的遗传现象。在总数为46条的染色体中,有44条是男女都一样的,被人们称为常染色体。男性的性染色体为“XY”,女性的性染色体为“XX”。人体染色体的数量,不管在身体哪个部位的细胞里都是成对存在的,即23对(46条)染色体,可唯独在生殖细胞——卵细胞和精子里,却只有23条,而当精子和卵细胞结合成受精卵时,则又恢复为46条。可见在这46条染色体中肯定有23条是来自父亲,另外23条则来自母亲,也就是说,一半来自父亲,一半来自母亲。所有这些,共同控制着胎儿的特征,等到胎儿长大成人,生成精子或卵细胞时,染色体仍然要减半。如此循环往复,来自双亲的各种特征才得以一代又一代地传递。
染色体与生物的遗传到底有什么关系?(2)体内转化实验
①过程:a.S型细菌+小鼠―→小鼠______
b.R型细菌+小鼠―→小鼠______
c.加热杀死的S型细菌+小鼠―→小鼠______
d.加热杀死的S型细菌与R型细菌混合+小鼠―→小鼠______
②结论:加热杀死的S型细菌内有转化物质,使____型细菌转化成____型细菌,且这种转化是可以遗传的。(3)艾弗里的体外转化实验
①过程
②结论:S型细菌内,______才是使R型细菌发生转化的物质。DNA(3)结论:
DNA是遗传物质。
3.RNA也可能是遗传物质
烟草花叶病毒侵染烟叶的实验
(1)烟草花叶病毒的结构:
__________组成的外壳,内有核酸_______。一、肺炎双球菌的转化实验过程分析
1.体内转化实验(格里菲思的实验)由于DNA的变性温度较蛋白质高,因此,加热杀死的S型细菌因蛋白质变性而失活,但DNA仍具有活性。2.体外转化实验(艾弗里的实验)
(1)实验过程及分析
①只有S型细菌的DNA能使R型细菌发生转化。
②DNA被水解后不能使R型细菌发生转化。
(2)实验结论
①S型细菌的DNA是“转化因子”,即DNA是遗传物质。
②同时还直接证明蛋白质等其他物质不是遗传物质。3.对两个实验的分析
(1)实验实现了一个完整的科学发现过程,即发现问题→提出假说→实验验证→得出结论。格里菲思的工作相当于前两步,艾弗里的工作相当于后两步。
(2)体内转化与体外转化实验的关系:体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子,体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。
(3)实验遵循了对照原则,如体内转化实验中的①与②、②与③、③与④。(2011·淄博高一检测)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.①②④
B.①②③
C.①③④
D.①②③④
[自主探究] __D__[规范解答] 此题主要考查对艾弗里肺炎双球菌转化实验的理解。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①③④的对照分析,可知S型细菌的DNA起转化作用,而蛋白质和多糖荚膜不起转化作用,即证明DNA是遗传物质而蛋白质和多糖荚膜等物质不是遗传物质。实验②充分说明的确是完整的DNA分子是遗传物质,而不是DNA水解产物起遗传作用。(1)实验①中培养得到了R型和S型两种细菌,它们的数量是否大致相等?为什么?
(2)题干中的实验能否说明S型细菌的性状是由DNA控制的?说出理由。
提示: (1)否,R型细菌数量多于S型细菌数量,因为发生转化的R型细菌较少 。
(2)能。只有加入S型细菌DNA的培养基中,R型细菌才能发生转化,表现出S型细菌的性状,说明S型细菌的DNA控制其性状。①转化作用是指从一种生物体内得到的DNA通过一定的途径转移到另一种生物体内,从而使受体生物的遗传物质发生改变。其实质是外源DNA和受体细胞DNA之间的重组,使受体细胞获得了新的遗传信息。
②加热到一定温度,蛋白质发生变性会导致S型细菌死亡,但在一定温度范围内,DNA不会变性,仍能保持生物活性。二、噬菌体侵染细菌的实验分析
1.实验过程及结论2.噬菌体侵染细菌的过程
3.上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析
(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:
①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;②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35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。(2011·高考江苏卷)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
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
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
[自主探究] __C__[规范解答] 噬菌体营寄生生活,不能用培养基直接培养,需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记,A项错误;实验中保温时间不能过长,若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来,离心后存在于上清液中,导致上清液中检测到32P,B项错误;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,部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中,C项正确;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,因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验,D项错误。关于噬菌体侵染细菌实验中放射性元素的去向问题
①若用32P和35S标记病毒而宿主细胞未被标记,相当于间接地将核酸和蛋白质分开,只在子代病毒的核酸中有32P标记。
②若用32P和35S标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。③若用C、H、O、N等标记病毒而宿主细胞未被标记,则只在子代病毒的核酸中有标记元素。
④若用C、H、O、N等标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。为研究噬菌体侵染细菌的详细过程,你认为同位素标记的方案应为( )
A.用14C和3H培养噬菌体,再去侵染细菌
B.用18O或32P培养噬菌体,再去侵染细菌
C.将一组噬菌体用32P和35S标记
D.一组用32P标记DNA,另一组用35S标记蛋白质外壳解析: S是蛋白质特有的元素,P是DNA的特有元素,而C、H、O是它们共有的元素,不能区分DNA和蛋白质。
答案: D三、生物体内核酸的种类及遗传物质的判别
关于遗传物质的叙述,正确的是( )
A.遗传物质是染色体的组成成分,但不是染色质的组成成分
B.没有DNA的生物,也就没有遗传物质
C.原核生物的遗传物质是RNA
D.凡有细胞结构的生物,其遗传物质都是DNA
[自主探究] __D__[规范解答] 解答本题的具体分析如下:(1)大肠杆菌和酵母菌的主要遗传物质是DNA。对吗?
(2)病毒的遗传物质是什么?
提示: (1)不对,遗传物质是DNA。
(2)DNA或RNA。1.能将小白鼠致死的肺炎双球菌的类型是( )
①R型活细菌 ②S型活细菌
③加热杀死后的S型细菌
④R型活细菌+加热杀死后的S型细菌
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③解析: 该题考查肺炎双球菌的转化实验
R型活细菌→没有毒性→小白鼠存活
S型活细菌→有毒性→小白鼠死亡
加热杀死后的S型细菌→失去毒性→小白鼠存活
R型活细菌+加热杀死后的S型细菌→发生转化(R型菌转化为S型菌)→小白鼠死亡。
答案: B2.艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。从表可知( )A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①~④说明DNA是主要的遗传物质解析: 第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关,A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌,C项正确。①~④只能说明DNA是遗传物质,而不能说明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
答案: C3.右图是某生物模式图,组成结构a的物质最有可能是( )
A.蛋白质 B.RNA
C.DNA D.脂质解析: 噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒。它主要包括蛋白质外壳及其内的遗传物质。结构a是噬菌体尾丝,由蛋白质构成。
答案: A4.(2011·徐州高一检测)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测,上清液的放射性占15%,沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是( )
A.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌
D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中解析: 保温时间过长,部分大肠杆菌裂解,其中含放射性的噬菌体释放出来,所以在上清液中出现少量放射性。
答案: A5.下列哪一类生物的遗传物质不一定是DNA( )
A.病毒 B.原核生物
C.真菌 D.细菌
解析: 病毒是一类无细胞结构的生物,只由DNA或RNA和蛋白质构成。多数病毒含DNA,以DNA作为遗传物质,少数病毒含RNA,以RNA作为遗传物质。
答案: A6.据图回答问题:
(1)过程①和②表明,将S型细菌的________和________与R型细菌混合培养,其后代为________型细菌。
(2)过程③表明,将S型细菌的________与R型活细菌混合培养,________型细菌转化成________型细菌。(3)过程④表明,转化成的________型细菌的后代也是有________性的________型细菌。
(4)实验最关键的设计思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。(5)通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质不是遗传物质吗?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。解析: 本题考查肺炎双球菌转化实验的方法、思路等内容。①②③表示分别用多糖、蛋白质、DNA去与R型菌混合培养,从图解中可以发现只有用S型细菌的DNA与R型细菌混合培养才会出现S型细菌,同时把转化成的S型细菌单独培养时,其后代都是S型细菌。从题图中可以看出,本实验最关键的设计思路是把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开,单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。通过上述实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。但不能证明DNA是主要的遗传物质。答案: (1)多糖 蛋白质 R (2)DNA 部分R S
(3)S 毒 S
(4)把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开,单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用
(5)上述实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,但不能得出DNA是主要遗传物质的结论。只有通过大量生物实验,明确绝大多数生物的遗传物质是DNA,才能得出上述结论练规范、练技能、练速度