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第1节DNA是主要的遗传物质课前自主预习案一、对遗传物质的早期推测二、肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌的类型2．肺炎双球菌转化实验的两个阶段(1)格里菲思的体内转化实验(2)艾弗里的体外转化实验三、噬菌体侵染细菌的实验1．噬菌体的结构与代谢2．实验方法：。放射性同位素标记法3．实验过程4．实验结果及结论亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论32P标记DNA35S标记蛋白质是遗传物质有有无无DNA四、DNA是主要的遗传物质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。RNA2．DNA是主要的遗传物质(1)连线生物类型与遗传物质的种类(2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是的遗传物质。主要判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．高温处理过的S型细菌的蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应。()提示：×蛋白质高温变性的原因是空间结构遭到破坏，肽键依然存在，而双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应的实质是与肽键反应。2．格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。()提示：×格里菲思没有证明DNA是遗传物质，只证明了加热杀死的S型菌中含有某种转化因子。3．艾弗里实验中S型菌的DNA加入R型菌的培养基上，最后生存的细菌都是S型菌。()提示：×艾弗里实验中S型菌的DNA＋R型菌的培养基上生存的细菌不都是S型菌，大多数仍为R型菌。4．T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，P存在于DNA中，S几乎全部存在于蛋白质中。()提示：√5．烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA。()提示：×烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA，有些病毒的遗传物质是DNA。课堂互动探究案课程标准概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上素养达成1．掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论；掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论，体验探究生物遗传物质的实验思路。(科学探究)2．分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。(科学思维)3．查阅相关资料，深入理解“烟草花叶病毒的感染实验”，理解DNA是主要遗传物质的结论。(科学思维)4．感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。(社会责任)早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种的性状能够保持相对稳定，那么决定这种遗传特性的物质到底是什么呢？探究点一肺炎双球菌的转化实验【师问导学】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？(3)从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌了吗？提示：加热能使S型细菌失去毒性。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”。(5)格里菲思的肺炎双球菌转化实验中，R型活细菌与加热后杀死的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型活细菌数量较多。(6)R型菌转化为S型菌的实质是什么？提示：转化的实质是基因重组。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)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中，所有R型细菌全部都转化为S型细菌吗？提示：没有。大多数后代是R型细菌，因转化效率很低，只有少数R型细菌转化为S型细菌。(3)艾弗里实验第三组，设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必须保持完整性，才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质。【智涂笔记】[特别提醒]：(1)这两个实验都不能说明DNA是主要的遗传物质。(2)这两个实验的关键之处都是设法将各成分分开，单独观察各自的作用。(3)在艾弗里的实验中，导致小鼠死亡的真正原因是S型活细菌，而不是其DNA。DNA作为遗传物质的特点：①具有稳定性。②在细胞的生长和繁殖过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。③能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。④具有贮存大量遗传信息的能力。【师说核心】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。(4)从对照实验设计角度分析：①艾弗里实验的单一变量是什么？提示：向R型细菌培养基中加入从S型细菌提取的不同物质。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？提示：进行相互对照，可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。(5)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实验和艾弗里实验，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。4．在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？提示：将DNA与蛋白质、多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。【检测反馈】1．在肺炎双球菌感染小鼠的实验中，下列实验结果不正确的是()A．注射R型菌后，小鼠不死亡B．注射S型菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出活的S型菌C．注射R型菌及热处理的S型菌后，小鼠死亡，从小鼠体内只能分离出活的S型菌D．注射S型菌及热处理的R型菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出活的S型菌解析：注射R型菌及热处理的S型菌，S型菌的DNA使无毒的R型菌转化为有毒的S型菌，使小鼠死亡，从小鼠体内既能分离出S型菌，又能分离出R型菌。答案：C2．在艾弗里的细菌转化实验中，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型细菌的蛋白质＋R型细菌B．S型细菌的多糖＋R型细菌C．S型细菌的DNA＋R型细菌D．S型细菌的多糖＋S型细菌的蛋白质＋R型细菌解析：表面光滑的是S型菌落，表面粗糙的是R型菌落。在A、B、D中所利用的蛋白质和多糖不是遗传物质，菌落中只有R型菌落，C项中加入了S型细菌的DNA，所以可以使R型细菌进行转化，出现S型菌落。答案：C3．“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质，得出这一结论的关键是()A．用S型活菌和加热杀死后的S型菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照B．用杀死的S型菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡C．从死亡小鼠体内分离获得了S型菌D．将S型菌的各种物质分离并分别加入各培养基中，培养R型菌，观察其是否发生转化解析：A项只能说明活的S型细菌有毒性，能使小鼠死亡，A错误；B项小鼠死亡的原因不清楚，B错误；C项说明小鼠死亡是由有毒性的S型菌造成的，C错误；将S型菌可能的各种因子分离并分别加入R型菌培养基中，只有加入S型细菌DNA的培养基中出现了S型菌落，这说明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质，D正确。答案：D4．下列关于肺炎双球菌体外转化实验的叙述，错误的是()A．需对S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定B．R型细菌转化为S型细菌后，其性状是可以遗传的C．S型细菌的DNA使部分R型细菌转化为S型细菌D．该实验的思路是将DNA和蛋白质分开，单独观察DNA的作用解析：肺炎双球菌体外转化实验的设计思路是将DNA、蛋白质及多糖等物质分开，单独观察它们的作用。答案：D探究点二噬菌体侵染细菌的实验【师问导学】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。(3)请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。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”？(2)噬菌体侵染大肠杆菌实验，除证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？提示：高、低。提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)。②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。【智涂笔记】1．同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析(1)用哪种标记元素。若用32P和35S，则分别标记了DNA和蛋白质，若用C、H、O等，则同时标记了DNA和蛋白质。(2)注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表：噬菌体细菌子代噬菌体DNA32P31P32P(少数)、31P(全部)蛋白质35S32S32SDNA和蛋白质14C、3H、18O、15N12C、1H、16O、14NC、H、O、N的两种同位素都有2.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含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。【师说核心】1．实验思路S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体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．噬菌体侵染细菌的过程3．噬菌体侵染细菌实验过程实验组别实验过程一二设计思路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