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第1节DNA是主要的遗传物质课程标准总结人类对遗传物质的探索过程。课标解读1．总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。2．分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路。3．探讨实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。1．肺炎双球菌类型肺炎双球菌的转化实验种类项目S型细菌R型细菌菌落表面_____表面_____菌体有_____________无_____________毒性______光滑粗糙多糖类的荚膜多糖类的荚膜有无2.格里菲思的实验(1)实验过程及现象(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有_________，将R型活细菌转化为__________。转化因子S型活细菌3．艾弗里的实验(1)图示(2)实验分析①方法：将S型细菌的_____、_______和多糖等物质提纯并分别加入到培养R型细菌的培养基中。②现象：只有加入_____，R型细菌才能转化成S型细菌。③结论：_____才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA蛋白质DNADNA[思维激活1](1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验中，R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合注射到小鼠体内后，从死亡小鼠中是否只分离出S型活细菌？提示不是，分离出S型活细菌和R型活细菌，且R型活细菌数量多。(2)格里菲思的肺炎双球菌转化实验能否说明DNA是转化因子？提示由于格里菲思没有将整个细菌的各种成分分开，所以他的实验结论也只能是S型细菌内含有转化因子，而不能具体的说出是S型细菌体内的哪一种具体的化学物质是转化因子。肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较体内转化实验体外转化实验实验者格里菲思艾弗里及其同事培养细菌小鼠(体内)培养基(体外)实验结果加热后杀死的S型细菌能使R型活细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质联系①所用材料相同，都是肺炎双球菌(R型和S型)②体内转化实验是基础，仅说明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DNA③两个转化实验都遵循对照原则特别提醒(1)加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性。(2)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。【巩固1】在肺炎双球菌的转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计是()。A．将无毒R型活细菌与有毒S型活细菌混合后培养，发现R型细菌转化为S型细菌B．将无毒R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合后培养，发现R型细菌转化为S型细菌C．从加热杀死的S型细菌中提取DNA、蛋白质和多糖，混合加入培养R型细菌的培养菌中，发现R型细菌转化为S型细菌D．从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖，分别加入培养R型细菌的培养基中，发现只有加入DNA，R型细菌才转化为S型细菌解析解答本题要明确该实验的设计思路，即通过实验设计证明DNA是遗传物质，必须单独观察DNA的作用，并和其他成分作对照。答案D(1)结构：头部和尾部的外壳由_______构成，头部内含有_____。(2)代谢特点：只能_____在大肠杆菌体内。(3)增殖特点：在_____________的作用下，利用__________体内的物质合成自身的组成成分。噬菌体侵染细菌的实验1．T2噬菌体2．实验方法：____________________。蛋白质DNA寄生自身遗传物质大肠杆放射性同位素标记法菌(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．实验过程35S32P35S32P(3)噬菌体侵染大肠杆菌项目含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌、离心后上清液放射性___放射性___沉淀物放射性___放射性___细菌裂解后放出的T2噬菌体检测不到____标记的蛋白质检测到____标记的DNA高低低高35S32P(1)T2噬菌体侵染细菌时，_____进入到细菌的细胞中，而___________留在外面。(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过___________来遗传的。_____是遗传物质。4.实验分析5．实验结论DNA蛋白质外壳亲代的DNADNA[思维激活2](1)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？提示因为噬菌体营寄生生活，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)能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？提示不能，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。(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲，含32P标记的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液放射性为0；实际上，上清液中有少量放射性，原因是：1．上清液和沉淀物都有放射性的原因原因分析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保温时间过长噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲，含35S标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌，离心后全存在于上清液中。实际上，沉淀物中也有少量放射性，原因是：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。2．肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的比较相同点①均使DNA和蛋白质区分开，单独处理，观察它们各自的作用，但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同②都遵循了对照原则③都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质不同点方法不同艾弗里实验直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养噬菌体侵染细菌实验同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)A．用放射性同位素32P标记噬菌体的DNAB．用放射性同位素35S标记噬菌体的蛋白质C．用35S标记蛋白质的噬菌体去侵染细菌，细菌内有了放射性D．用32P标记DNA的噬菌体去侵染细菌，细菌内有了放射性解析T2噬菌体中，P绝大部分分布于DNA中，S仅存在于蛋白质中。在噬菌体侵染细菌时，注入的只有DNA，蛋白质外壳留在外面。答案C【巩固2】关于T2噬菌体侵染细菌实验过程的叙述错误的是()。1．RNA是遗传物质的实验证据(1)实验材料：烟草花叶病毒，只由_______和______组成。(2)实验过程DNA是主要的遗传物质蛋白质RNA(3)结论：RNA是遗传物质。2．生物的遗传物质：绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是_____的遗传物质。主要[思维激活3]烟草、烟草花叶病毒的遗传物质分别是什么？提示烟草的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。1．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多数病毒少数病毒核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA存在场所细胞核、线粒体、叶绿体质粒、拟核蛋白质的外壳内蛋白质的外壳内遗传物质DNADNADNARNA就整个生物界而言，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。就某种生物而言，其遗传物质是DNA或RNA。2.DNA是主要的遗传物质A．含有RNA的生物，其遗传物质一定是RNAB．只含有DNA的生物，其遗传物质不一定是DNAC．既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA和RNAD．既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA而不是RNA解析因为对生物体内所含遗传物质和所含核酸不会辨析区别易造成错误。所有细胞生物细胞内都含有DNA和RNA两种核酸，但RNA仅仅是作为mRNA、tRNA或rRNA而存在于细胞内，并不行使遗传物质的功能，因此所有细胞生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。病毒体内只有一种核酸，因此含有哪种核酸则哪种核酸就是它的遗传物质。答案D【巩固3】下列叙述正确的是()。【例1】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()。示例一肺炎双球菌转化实验实验组号接种菌型加入S型菌物质培养皿长菌情况①R蛋白质R型②R荚膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA(经DNA酶处理)R型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是主要的遗传物质思维导图：深度剖析本题考查艾弗里的肺炎双球菌转化实验，属于对理解层次的考查。由表格信息可以看出，含有S型细菌的蛋白质和荚膜多糖的培养皿中没有S型细菌的产生，说明蛋白质和荚膜多糖不是转化因子，A不符合题意；酶的化学本质是蛋白质或RNA，B不符合题意；③和④的自变量为DNA的完整性，在DNA保持完整的培养皿中有S型细菌出现，说明DNA是转化因子，C符合题意；因为大多数生物的遗传物质是DNA，我们才能说DNA是主要的遗传物质，①～④只能说明DNA是遗传物质，D不符合题意。答案C感悟整合S型菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活细菌――→培养只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。【例2】某科学家做“噬菌体侵染细菌”实验时，分别用同位素作标记，如表所示：噬菌体成分细菌成分核苷酸32P31P氨基酸32S35S此实验所得的结果是，子代噬菌体和亲代噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同，而子代噬菌体的DNA分子与蛋白质分子应含有的标记元素是()。A．31P、32P；32SB．31P、32P；35SC．31P、32P；32S、35SD．32P；32S、35S示例二噬菌体侵染细菌实验思维导图：深度剖析观察题中表格，发现不仅噬菌体内的物质被标记，细菌成分也被标记。根据思维导图中的思路，噬菌体只把DNA注入到细菌内，其蛋白质外壳没有进入细菌内而留在细菌外。在细菌内以DNA为模板，以细菌中的化学成分作为原料，合成子代的DNA和子代的蛋白质外壳。由此可以判断，子代噬菌体应含细菌的标记元素31P、35S和进入细菌内部的32P。答案B归纳提升关于噬菌体侵染细菌实验中放射性元素的分析细菌：提供原料T2噬菌体：只提供DNA模板（1）标记元素32P—DNA35S—蛋白质14C、3H、18O、15N—DNA和蛋白质（2）标记生物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RNAD．凡有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA思维导图：示例三DNA是主要的遗传物质【例3】关于遗传物质的叙述，正确的是()。深度剖析选项内容分析结论A项染色体与染色质是同样的物质在细胞分裂不同时期的两种形态，其组成成分主要是蛋白质和DNA不正确B项只要是生物，都有自己的遗传物质，有的生物的遗传物质是DNA，有的则是RNA不正确C项原核生物的遗传物质是DNA，而不是RNA不正确D项在有细胞结构的生物体内，既有DNA，又有RNA，但只以DNA作为遗传物质正确答案D感悟整合原核生物的遗传物质：DNA真核生物的遗传物质：DNA生物非细胞结构生物（病毒）的遗传物质：DNA或RNA细胞结构同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。———————同位素示踪法———————技法必备科学家利用“同位素标记法”搞清了许多化学反应的详细过程。下列说法正确的是()。A．用14C标记CO2最终探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径B．用18O标记H2O和CO2有力地证明了CO2是光合作用的原料C．用15N标记核苷酸搞清了分裂期染色体形态和数目的变化规律D．用35S标记噬菌