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第1节DNA是主要的遗传物质学习目标导引核心素养对接关键术语1.阐明人类对遗传物质的探索过程的相关实验。2.说明DNA是主要的遗传物质。1.生命观念——认同遗传物质的结构与功能观；2.科学思维——运用归纳与概括的方法，认同DNA是主要的遗传物质；3.科学探究——分析肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，学会实验方法。遗传物质转化|预知概念|一、肺炎双球菌转化实验1.格里菲思的体内转化实验（1）两种类型的肺炎双球菌：S型细菌的菌落表面光滑，可使人患肺炎或小鼠患败血病。（2）实验过程：第一组：给小鼠注射R型活菌，结果是小鼠不死亡。第二组：给小鼠注射S型活菌，结果是小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型活菌。第三组：注射加热杀死后的S型活菌，结果是小鼠不死亡。第四组：将R型活菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射，结果是小鼠死亡，且从小鼠体内分离出S型活菌。（3）实验结论：S型细菌含有促进R型细菌转化成S型细菌的转化因子。2.艾弗里的体外转化实验R型菌＋S型菌的DNA→出现R型菌和S型菌。R型菌＋S型菌的蛋白质或荚膜多糖→只长R型菌。R型菌＋S型菌的DNA＋DNA酶→只长R型菌。二、噬菌体侵染细菌的实验1.噬菌体的结构和成分2.该实验分两个分组，请完善下图两个实验的流程图3.实验结论和肺炎双球菌体外转化实验一样，都证明了DNA是遗传物质。三、DNA是主要的遗传物质由于大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。|过程评价|1.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质（）2.高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应（）3.35S和32P分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质（）4.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，放射性都出现在上清液中（）5.DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA（）答案1.×2.×3.×4.×5.√|联想·质疑|★作为遗传物质，应具备的特点：1.分子结构稳定，贮存遗传信息；2.分子可以自我复制，传递遗传信息；3.能够指导蛋白质的合成，表达遗传信息；4.能够产生可遗传的变异。S型细菌的转化作用。★噬菌体侵染细菌时，子代噬菌体放射性的分析要看被放射性标记的对象是噬菌体的DNA，蛋白质还是细菌。先培养含32P的细菌，再用这些细菌培养噬菌体，获得32P标记的噬菌体。细胞中的核酸有几种？其中遗传物质是哪种？病毒呢？提示：细胞中的核酸有DNA和RNA两种，其中只有DNA是遗传物质。病毒中的核酸只有一种——DNA或RNA，所具有的核酸就是病毒的遗传物质。科学探究1肺炎双球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验根据教材P43图3－2回答下列问题：（1）第一组和第二组实验对照能得到什么结论？提示：R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。（2）第二组和第三组实验对照能得到什么结论？提示：加热能使S型细菌失去毒性。（3）从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌吗？提示：从死亡小鼠中分离出S型活细菌和R型活细菌。（4）四组实验中哪一组发生了细菌转化？对比之后，你能否得出DNA就是转化因子（遗传物质）的结论？提示：第四组。不能，只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”。2.艾弗里的体外转化实验请根据教材P44图3－3思考下列问题：（1）哪一组发生了R型菌的转化？该培养基中哪种细菌更多？发生转化的原因是什么？提示：第一组，R型菌；R型菌得到了S型菌的遗传物质。（2）第三组和第一组相对照，为什么能更有力地说明DNA是遗传物质？提示：第三组中的DNA酶将DNA水解，与第一组对照，能说明DNA是遗传物质，而DNA的基本单位——脱氧核苷酸不是遗传物质。（3）请分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。提示：肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。【探究应用】肺炎双球菌有许多类型，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双球菌不能将该性状遗传给后代解析含有荚膜的肺炎双球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去毒性，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双球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。答案D【一题多变】（1）将S型细菌的DNA和DNA酶一同加入试管丁，培养后将所得细菌注入小鼠体内，小鼠是否死亡？提示：不死亡。（2）R型细菌转化为S型细菌后，该S型细菌培养的后代是什么细菌？提示：S型细菌。1.肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较项目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细菌培养在小鼠体内体外培养基实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分的作用对照实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为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是遗传物质巧妙构思用加热杀死的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将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用联系①所用材料相同；②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则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，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。（2）转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。科学探究2噬菌体侵染细菌的实验分析请你根据教材P45图3－6回答下列问题：1.处理方法分析（1）两个实验分组中，为什么要分别用35S和32P标记噬菌体？为什么不能用14C或18O或3H进行标记？提示：35S和32P可以分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，用不同的放射性同位素标记噬菌体，可以探究是何种成分侵染大肠杆菌。因为噬菌体的蛋白质和DNA中都含有C、H、O，所以不能标记这三种元素。（2）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“有、无”还是“高、低”？提示：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？提示：沉淀物中的放射性会升高，上清液中的放射性会降低。（3）在32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的一组中，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：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。保温时间过久，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。【探究应用】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（）A.35S标记的是噬菌体的DNAB.沉淀物b中含放射性的高低，与②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明DNA是遗传物质解析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。答案A【一题多变】（1）如何将噬菌体用35S标记？提示：先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌，在大肠杆菌中繁殖出的子代噬菌体就被35S所标记。（2）为什么图中的搅拌不充分或没有搅拌，会导致沉淀物中的放射性增强？提示：搅拌不充分或没有搅拌，一些附着于大肠杆菌表面上的被35S标记的噬菌体随着大肠杆菌进入沉淀物中，从而使沉淀物中的放射性增强。噬菌体侵染细菌实验过程实验过程实验组别一二设计思路S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们的作用标记大肠杆菌含35S的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌含32P的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌标记噬菌无标记的噬菌体→侵染含35S的大肠杆无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆体菌→含35S的噬菌体菌→含32P的噬菌体噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养（搅拌后离心）含32P的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养（搅拌后离心）实验结果上清液放射性很高，沉淀物放射性很低上清液放射性很低，沉淀物放射性很高实验分析噬菌体侵染细菌时，含32P的噬菌体DNA进入了细菌体内，而含35S的噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内结论DNA是噬菌体的遗传物质科学探究3DNA是“主要的”遗传物质1.病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？病毒的遗传物质是否都是RNA?提示：一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。2.细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?提示：两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。3.为什么说DNA是主要的遗传物质？提示：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。【探究应用】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，含有哪种核酸，哪种核酸就是遗传物质，D正确。答案D【一题多变】（1）小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？为什么？提示：否，因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。（2）HIV和噬菌体中的碱基种类有何区别？提示：HIV中含尿嘧啶（U）不含胸腺嘧啶（T），而噬菌体中含胸腺嘧啶（T）不含尿嘧啶（U）。1.不同生物的遗传物质生物细胞生物非细胞生物类型真核生物原核生物多数病毒少数病毒实例真菌、原生生物、所有动植物细菌、蓝藻、放线菌等噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA遗传物质DNADNADNARNA结果：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA结论：DNA是主要的遗传物质2.生物的遗传物质总结（1）生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。（2）既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。（3）只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。（4）由于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。【运用概念】1.艾弗里细菌转化实验中，为了弄明白什么是遗传物质，他设计了有关实验，下列选项所列的实验过程中，培养基中有光滑菌落产生的是（）A.S型菌的蛋白质＋R型菌B.S型菌的多糖＋R型菌C.S型菌的DNA＋R型菌D.S型菌的多糖＋S型菌的蛋白质＋R型菌解析表面