生物必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质导学案

这是一份生物必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质导学案，共10页。学案主要包含了肺炎链球菌的转化实验，噬菌体侵染细菌的实验，DNA是主要的遗传物质等内容，欢迎下载使用。
­第3章　基因的本质第1节　DNA是主要的遗传物质课程要求核心素养知识导图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1．通过分析图示，理解证明DNA是遗传物质实验的原理和过程。(科学思维)2．通过类比分析，掌握不同生物遗传物质种类。(科学思维)基础知识·双基夯实 一、肺炎链球菌的转化实验1．肺炎链球菌的类型(连线)2．肺炎链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：二、噬菌体侵染细菌的实验1．T2噬菌体的结构与代谢2．实验过程3．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DNA__有____有____DNA__是遗传物质35S标记蛋白质__无____无__三、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__RNA__。2．DNA是主要的遗传物质连线生物类型与遗传物质的种类：〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)格里菲思的实验结果没有具体证明哪一种物质是遗传物质。(　√　)(2)用含35S的噬菌体侵染细菌，经离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质。(　×　)(3)可用含32P的培养基培养T2噬菌体，以使其DNA带上放射性。(　×　)(4)DNA是所有生物的遗传物质。(　×　)(5)酵母菌的遗传物质主要是DNA。(　×　)〔思考〕1．格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，R型活细菌与加热致死的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．T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，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，因为检测放射性时不能检测出是哪种标记元素产生的。3．酵母菌细胞质内的遗传物质是什么？提示：DNA。〔学霸记忆〕1．格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的“转化因子”。2．艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。3．噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA才是遗传物质。4．由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。课内探究·名师点睛 知识点　肺炎链球菌的转化实验 要点归纳　 1．肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较项目体内转化实验体外转化实验培养细菌在小鼠体内体外培养基实验对照R型细菌与S型细菌的致病性对照S型细菌各组成成分的作用进行对照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某种物质用酶解法去除，直接地、单独地观察该物质在实验中所起的作用实验结论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[特别提醒]　并非所有的R型细菌都被转化(1)转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。(2)R型细菌转化为S型细菌是基因重组的结果。(3)由于DNA的热稳定性比蛋白质要高，所以加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质永久变性失活，但其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。(4)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组都通过添加特定的酶特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，利用了自变量控制中的“减法原理”。(5)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。2．自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。(1)加法原理：与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就是利用了“加法原理”。(2)减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就是利用了“减法原理”。 典例剖析　 典例1　(2020·江苏省姜堰中学期中)某生物兴趣小组为了验证艾弗里关于肺炎链球菌转化实验的结论，设计了如下实验，其中不能获得活的S型细菌的是(　C　) 将加热致死的S型肺炎链球菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取液并均分到编号为①②③④的四支试管中备用甲组将①号试管中的提取液与R型活细菌混合培养乙组在②号试管的提取液中加入蛋白酶，处理一段时间后与R型活细菌混合培养丙组在③号试管的提取液中加入DNA酶，处理一段时间后与R型活细菌混合培养丁组在④号试管的提取液中加入RNA酶，处理一段时间后与R型活细菌混合培养A．甲组　　 B．乙组　　C．丙组　　 D．丁组[解析]　制备的细胞提取液中含有S型细菌的DNA、蛋白质等物质，S型细菌的DNA可使R型细菌发生转化，DNA酶可催化DNA水解，将含S型细菌的DNA的细胞提取液用DNA酶处理一段时间后与R型活细菌混合培养，R型细菌不能转化为S型细菌，故丙组实验不能获得活的S型细菌。蛋白酶可催化蛋白质水解，RNA酶可催化RNA水解，分析甲、乙、丁三组实验，这三组实验均含有S型细菌的DNA，因此这三组实验都能获得活的S型细菌。┃┃变式训练1__■(2020·济南月考)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是(　C　)A．加热杀死后的S型细菌中DNA全部失去活性B．加热杀死后的S型细菌能使小鼠的体细胞发生转化C．加入S型细菌的DNA后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌D．在转化过程中，加热杀死后的S型细菌中的DNA没有进入R型活细菌中[解析]　加热杀死后的S型细菌中DNA没有失去活性，A错误；加热杀死后的S型细菌能使R型细菌发生转化，B错误；加入S型细菌的DNA后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌，C正确；在转化过程中，加热杀死后的S型细菌中的DNA能进入R型活细菌中，D错误。知识点　噬菌体侵染细菌的实验 要点归纳　 1．T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程：2．“二看法”判断子代噬菌体标记情况 典例剖析　 典例2　(2020·青岛高一检测)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，实验过程如图所示，下列有关分析正确的是(　A　)A．理论上，b和c中不应具有放射性B．实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关C．实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关D．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质[解析]　35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是T2噬菌体的DNA，所以离心后，理论上，b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，T2噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以若b中含有放射性，说明搅拌不充分，B错误；实验中c含有放射性与④过程中培养时间过长或过短有关，C错误；该实验只证明了DNA是遗传物质，没有证明蛋白质不是遗传物质，D错误。┃┃变式训练2__■(2020·赤峰期末)有关32P标记的T2噬菌体侵染细菌的实验，叙述正确的是(　D　)A．该实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的B．搅拌的目的是让上清液析出重量较轻的T2噬菌体C．离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离D．保温时间过长或过短都会导致上清液放射性偏高[解析]　噬菌体是病毒，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接标记噬菌体，应该先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体，A错误。噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，离心的目的是使培养液分层，形成上清液和沉淀物，B、C错误。用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，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，经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性含量升高，D正确。知识点　DNA是主要的遗传物质 要点归纳　 不同生物的遗传物质 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[易错提示]　对于整个生物界来说，由于绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以DNA是主要的遗传物质；对于某一种具体的生物来说，其遗传物质要么是DNA，要么是RNA，不能说某种生物的遗传物质主要是DNA。 典例剖析　 典例3　DNA是主要的遗传物质是指(　B　)A．遗传物质的主要载体是染色体B．多数生物的遗传物质是DNAC．细胞里的DNA大部分在染色体上D．染色体在遗传中起主要作用[解析]　生物的遗传物质是DNA或RNA，因多数生物的遗传物质是DNA，故DNA是主要的遗传物质。┃┃变式训练3__■(2020·安徽蚌埠期末)下列关于DNA是主要的遗传物质的叙述，正确的是(　D　)A．所有生物的遗传物质都是DNAB．烟草花叶病毒、T2噬菌体的遗传物质均为RNAC．动物、植物、真菌的遗传物质是DNA，除此之外的其他生物的遗传物质都是RNAD．真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA[解析]　真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，A错误，D正确；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质为DNA，B错误；动物、植物、真菌的遗传物质是DNA，细菌和DNA病毒的遗传物质也是DNA，C错误。 指点迷津·拨云见日 一、噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析1．子代噬菌体的组成物质来源分析：(1)从蛋白质外壳方面：由寄主细胞提供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。(2)从DNA方面：由亲代噬菌体提供，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。(3)从子代噬菌体方面：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA。2．上清液和沉淀物放射性分析：(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌：(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌：典例4　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　)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]　噬菌体侵染大肠杆菌后，如果保温时间过长，就会使大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，使上清液中也出现放射性；搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体的蛋白质外壳未与细菌分离，而32P标记噬菌体的DNA，因此上清液中不会出现较多的放射性；离心时间过长，不会出现上述实验现象；蛋白质的元素组成主要是C、H、O、N，因此不用32P标记蛋白质外壳。二、肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法用加酶的方法分别去除S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，再与R型菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质②说明了遗传物质可发生可遗传的变异①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质②说明DNA能控制蛋白质的合成③说明DNA能自我复制典例5　(2020·福建厦门模拟)下列关于肺炎链球菌的体内、体外转化实验，以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是(　D　)A．三个实验的设计思路是一致的B．三个实验都用到了同位素标记法C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA[解析]　三个实验的设计思路不一样，A错误；肺炎链球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法，B错误；肺炎链球菌的体外转化实验可证明蛋白质不是遗传物质，C错误；题述三个实验所涉及的生物有T2噬菌体、小鼠、大肠杆菌、肺炎链球菌，它们的遗传物质都是DNA，D正确。教材问题·解疑答惑 问题探讨☞P421．提示：遗传物质必须稳定，能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制出自己，传递给下一代等。2．提示：这是一道开放性题目，答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。思考·讨论☞P461．提示：以细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：(1)个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。(2)繁殖快，细菌20～30 min就可以繁殖一代，病毒短时间内可大量复制。2．提示：控制单一变量。细胞提取物的纯度不够。3．提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质提取技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的分离技术等。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。练习与应用☞P47一、概念检测1．D　DNA控制蛋白质的合成。2．A　赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明DNA是遗传物质。二、拓展应用1．提示：噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌细胞内的是DNA，而蛋白质外壳却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌中的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。2．提示：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够准确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定等。