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第四章遗传的分子基础第一节探索遗传物质的过程第四章遗传的分子基础1.肺炎双球菌的转化实验。(重点)2.噬菌体侵染细菌的实验。(重点)3.DNA是主要的遗传物质。4．DNA的提取与鉴定。(难点)一、阅读教材P59～61完成肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌的特点类型特点菌落荚膜毒性致病性S型______________使人患肺炎或使小鼠患败血病R型______无无无光滑有有粗糙2.肺炎双球菌转化实验(1)格里菲思实验(体内转化)死亡不死亡死亡S(2)艾弗里实验(体外转化)的发现①使R型活细菌转化为S型细菌并不需要S型细菌的________。②构成S型活细菌的_______、蛋白质和多糖等物质中，_______使R型细菌转化为S型细菌，并具有了致病性。③实验结论：________是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即________是遗传物质。完整细胞DNADNADNADNA二、阅读教材P62分析噬菌体侵染细菌的实验1．T2噬菌体(1)结构外壳：蛋白质内部：______(2)生活方式：______。寄生DNA2.实验过程(1)标记T2噬菌体①含35S的培养基――→培养大肠杆菌含35S的大肠杆菌――→培养噬菌体____________含35S的噬菌体；②含32P的培养基――→培养大肠杆菌含32P的大肠杆菌――→培养噬菌体内部________含32P的噬菌体。(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌①含35S的噬菌体――→侵染大肠杆菌大肠杆菌体内______放射性35S；②含32P的噬菌体――→侵染大肠杆菌大肠杆菌体内____放射性32P。3．结论：__________________。蛋白质外壳DNA没有有DNA是遗传物质三、阅读教材P62～63完成RNA是遗传物质的实验以及DNA是主要的遗传物质1．证明RNA是遗传物质的实验(1)实验材料：烟草花叶病毒。(2)实验过程(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)细胞生物的遗传物质均为________。(2)部分病毒的遗传物质是DNA。(3)少部分病毒的遗传物质是________。DNARNA四、阅读教材P63最后一段～P64完成提取和鉴定DNA1．DNA的提取(1)DNA能溶解在NaCl溶液中，且溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，因此通过改变NaCl溶液的浓度，溶解在NaCl溶液中的DNA会析出来。(2)DNA不溶于乙醇溶液，而细胞中的某些物质能溶于乙醇溶液，因此通过乙醇溶液可进一步提取含杂质较少的DNA。2．DNA的鉴定：常用二苯胺试剂鉴定DNA。判一判(1)S型肺炎双球菌有毒性，R型肺炎双球菌无毒性。()(2)加热杀死的S型细菌和R型细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌。()(3)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。()(4)艾弗里证明转化因子是DNA而不是蛋白质。()(5)NaCl的物质的量浓度越小，DNA的溶解度越低。()×√×√×连一连肺炎双球菌的转化实验为了证明DNA和蛋白质在遗传中的作用，格里菲思和艾弗里以肺炎双球菌为实验对象，分别做了体内和体外转化实验。结合教材P59～61内容完成以下探究。探究1完善下图并完成下面问题，理解格里菲思的体内转化实验S型活细菌S型活细菌死亡存活死亡存活杀死(1)A组实验说明S型活细菌____(有、无)毒性；B组实验说明R型活细菌____(有、无)毒性；C组实验说明加热杀死的S型细菌____毒性。(2)D组实验可推出小鼠体内____(能、否)分离出S型活细菌，它是由____型细菌中的某种物质把R型活细菌转化为____型活细菌。(3)格里菲思的结论是加热杀死的____型细菌体内含有某种“转化因子”，将无毒性的____型细菌转化为有毒性的____型细菌。有无无能SSSSR探究2完善下图并思考下面问题，理解艾弗里的体外转化实验S型DNA(1)甲、乙两组实验对照说明________是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。(2)丙组实验的目的是证实DNA的分解产物不是转化因子，从反面证实了________是遗传物质。DNADNA比较肺炎双球菌的体内和体外转化实验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培养细菌用小鼠(体内)用培养基(体外)实验原则R型球菌与S型球菌的毒性对照S型球菌各成分作用的相互对照实验结果加热杀死的S型球菌能使R型球菌转化为S型球菌S型球菌的DNA使R型球菌转化为S型球菌项目体内转化实验体外转化实验实验结论S型球菌体内有“转化因子”DNA是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质两个实验的联系：(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型球菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA；(3)两实验都遵循对照原则和单一变量原则突破1格里菲思的体内转化实验1．某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：①R型活细菌的DNA＋DNA酶→加入S型活细菌→注射入小鼠。②S型活细菌的DNA＋DNA酶→加入R型活细菌→注射入小鼠。③R型活细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型活细菌的DNA→注射入小鼠。④S型活细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型活细菌的DNA→注射入小鼠。以上4个实验中小鼠存活的情况依次是()A．存活、存活、存活、死亡B．存活、死亡、存活、死亡C．存活、死亡、存活、存活D．死亡、存活、存活、存活解析：选D。①S型活细菌是致死型的，故小鼠死亡；②DNA酶分解S型活细菌的DNA故小鼠存活；③R型活细菌高温加热被杀死，再加入S型活细菌的DNA，不能发生转化，故小鼠存活；④S型活细菌高温加热被杀死，加入R型活细菌的DNA，小鼠也存活。突破2艾弗里的体外转化实验2．如图表示肺炎双球菌的转化实验，下列相关叙述错误的是()A．DNA酶的作用是水解S型菌的DNAB．结果1中S型肺炎双球菌占绝大多数C．该实验证明DNA是遗传物质D．结果2中全部为R型肺炎双球菌解析：选B。A项为条件对照，正确；结果1中少数R型菌转化为S型菌，S型肺炎双球菌占少数，B错误；该实验证明DNA是遗传物质，C正确；结果2中全部为R型肺炎双球菌，D正确。有关肺炎双球菌转化实验认识的3个误区(1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌使小鼠致死。(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双链解开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。噬菌体侵染细菌的实验为了进一步研究生物的遗传物质，赫尔希和蔡斯做了利用放射性同位素标记的噬菌体侵染细菌的实验。结合教材P62内容，完善下面实验过程及结果，理解噬菌体侵染细菌的实验。(1)第一步：标记细菌细菌＋含____的培养基―→含35S的细菌细菌＋含____的培养基―→含32P的细菌(2)第二步：标记噬菌体噬菌体＋含____的细菌―→含35S的噬菌体噬菌体＋含____的细菌―→含32P的噬菌体35S32P35S32P(3)第三步：完善下图噬菌体侵染细菌过程及其结果(4)得出结论：证明了________是遗传物质，但不能证明________不是遗传物质。DNA蛋白质35S高32P低没有高(1)实验中能否直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体呢？该实验能否标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素？为何？提示：不能。噬菌体是营寄生生活的，不能直接用普通培养基培养，因此必须先用含有放射性物质的培养基培养细菌，再让噬菌体去侵染细菌；不能，原因是该实验若标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，则无法将DNA和蛋白质区分开。(2)本实验中离心搅拌的目的分别是什么？提示：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让重量较轻的噬菌体进入上清液中，离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验与艾弗里实验的比较两个实验都是证明DNA是生物的遗传物质的直接实验证据。两者在实验设计、实验结论等方面既有共性也有细微的差别。项目艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验思路相同设法将DNA与其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能项目艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验处理方式有区别直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)结论区别DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质DNA是遗传物质突破1噬菌体侵染细菌的实验过程1．如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为()A．在外壳中找到15N和35SB．在DNA中找到15N和32PC．在外壳中找到15ND．在DNA中找到15N、32P和35S解析：选B。用15N、32P、35S共同标记噬菌体，其中15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的DNA，35S标记了噬菌体的蛋白质外壳。噬菌体侵染细菌过程中，蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，又由于DNA复制具有半保留复制的特点，所以在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S标记的蛋白质。故B项正确，A、C、D项错误。子代噬菌体标记情况的判断突破2噬菌体侵染细菌的实验分析2．下列有关35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述中，正确的是()A．35S主要集中在沉淀物中，上清液中也不排除有少量的放射性B．要得到35S标记的噬菌体，应将未标记的噬菌体在含35S的普通培养基中直接培养C．采用搅拌和离心手段，是为了把蛋白质和DNA分开，再分别检测其放射性D．若改用未标记的噬菌体侵染被32P、35S标记的细菌，则子一代噬菌体都含32P和35S解析：选D。35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，主要集中在上清液中，A错误；噬菌体属于病毒，病毒都是寄生的，不可在含35S的普通培养基中直接培养，B错误；搅拌是为了让细菌和其表面的噬菌体蛋白质外壳分离，离心是为了让细菌沉到底部，而蛋白质外壳到上清液中，然后分别检测上清液和沉淀物的放射性，C错误；噬菌体在细菌细胞内增殖过程中，所用的原料全部来自细菌，若改用未标记的噬菌体侵染被32P、35S标记的细菌，则子一代噬菌体都含32P和35S，D正确。上清液和沉淀物放射性分析(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释放子代，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的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。DNA的粗提取与鉴定DNA并不神秘，可以从生物材料中提取DNA分子。结合教材P63最后一段～P64内容完成以下探究。探究1完成下表，理解DNA的粗提取与鉴定实验原理(1)DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同溶解规律2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液DNA________(溶解、析出)________(溶解、析出)溶解析出溶解规律2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液蛋白质NaCl溶液物质的量浓度从2mol/L逐渐降低的过程中溶解度逐渐______部分发生盐析沉淀______(溶解、析出)增大溶解(2)DNA不溶于______溶液，但细胞中的某些物质则可以溶于酒精。利用这一原理，可以进一步提取出含杂质较少的DNA。(3)鉴定原理：DNA遇________(试剂)在沸水浴加热条件下会变成蓝色。酒精二苯胺探究2完善下面实验过程，学会DNA粗提取方法_____