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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质授课ppt课件
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质授课ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，学习目标，实验过程，DNA，转化因子等内容，欢迎下载使用。
一、对遗传物质的早期推测
二、肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验(1)肺炎链球菌类型
(2)实验过程与结果分析
2.艾弗里的体外转化实验
三、噬菌体侵染细菌的实验1.实验方法放射性同位素标记法,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
2.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌(1)T2噬菌体的组成成分(2)T2噬菌体的生活方式:寄生在大肠杆菌体内,在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。
4.实验结论:DNA是噬菌体的遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质1.烟草花叶病毒实验
2.不同生物的遗传物质
自我检测1.判断下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述是否正确。(1)肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。( )(2)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。( )(3)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。( )(4)肺炎链球菌转化成功的关键是R型活细菌+S型细菌的DNA。( )
2.判断下列有关噬菌体侵染细菌的实验的叙述是否正确。(1)赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,证明了DNA是噬菌体的遗传物质。( )(2)噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统。( )(3)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是T2噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。( )(4)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是细菌的遗传物质。( )
4.肺炎链球菌的转化实验中,发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是( )A.R型细菌和S型细菌B.R型细菌和R型细菌C.S型细菌和S型细菌D.S型细菌和R型细菌答案 A解析 肺炎链球菌转化实验证明失去活性的S型细菌含有某种转化因子,它能使R型活细菌转化为S型细菌。
5.赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,下列被标记的部分组合是( )A.①②B.①③C.①④D.③④答案 A解析 组成噬菌体蛋白质的基本单位是氨基酸,仅蛋白质分子中含有S,而P是噬菌体DNA组成成分磷酸的构成元素,对照图解标号被标记的部分应分别为①②。
【情境探究】1.[对比分析] 肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较
2.[科学思维] (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,能分离出S型活细菌和R型活细菌,且R型活细菌数量多。(2)格里菲思实验能否证明转化因子是哪种物质?为什么?提示 不能。格里菲思实验没有将细菌中各组分分开,因此该实验只能证明S型细菌体内含有转化因子,不能证明转化因子是哪种物质。
(3)如果把S型细菌的DNA提取出来后,直接注射到小鼠体内,能否从小鼠体内分离得到S型细菌?提示 不能,S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌,是因为S型细菌的DNA能与R型细菌的DNA发生重组,而直接将S型细菌的DNA注入小鼠体内,DNA分子会被小鼠体内的DNA酶分解而失去作用。(4)艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么?提示 运用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶分别特异性地除去细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。
(5)请分析艾弗里的实验设计思路。提示 利用酶的专一性特点,分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物,然后分别与R型活细菌混合培养,观察它们的作用。
【归纳提升】对“转化”的理解(1)肺炎链球菌转化实验中,S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使R型细菌细胞获得了新的遗传信息。(2)发生转化的只是少部分R型细菌。由于受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、R型细菌的状态等因素的影响,并不是所有的R型细菌都转化成了S型细菌,只是少部分R型细菌转化成S型细菌。
【探究应用】1.(多选)下图是“肺炎链球菌转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质,而蛋白质和荚膜多糖不是遗传物质”的是( )A.①B.②C.③D.④
答案 ABCD解析 实验①中R型活细菌在S型细菌的DNA作用下,转化为S型细菌,说明DNA是遗传物质。为了排除其他物质是遗传物质的可能性,还要设计一系列对照实验,题中的②③④均分别与①构成对照实验,说明S型细菌的蛋白质和多糖荚膜都不能使R型活细菌发生转化,即证明了蛋白质和多糖荚膜不是遗传物质。
2.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验,如下表所示。下列说法错误的是( )A.①~④均会出现S型活细菌B.②③④⑤利用了酶的专一性C.实验设计严格遵循了单一变量原则D.通过本实验说明DNA是主要的遗传物质
答案 D解析 ①~④的S型细菌的细胞提取物中均含有DNA,与R型活细菌混合培养后会出现S型活细菌,A项正确;本实验设计采用了自变量控制中的“减法原理”,利用了酶的专一性,特异性地去除了S型细菌的细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分,严格遵循了单一变量原则,B、C两项正确;本实验只能说明DNA是遗传物质,而不能说明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
3.下图为科研工作者所做的“肺炎链球菌转化实验”的步骤,分析有关描述,正确的是( )A.该实验证明起转化作用的物质是DNAB.1、2、3组为该实验的对照组C.第4组中加热致死的S型细菌转化成了R型细菌D.该实验证明灭活的S型细菌可以复活
答案 B解析 加热致死的S型细菌的各种成分都存在,故不能确定是哪种成分或结构使R型细菌发生转化,A项错误;该实验中,4组为实验组,1、2、3组为对照组,B项正确;加热致死的S型细菌能将R型细菌转化为S型细菌,C项错误;比较3、4两组,可看出S型细菌并非复活,而是S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,D项错误。
4.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是( )A.格里菲思的实验中,转化而来的S型肺炎链球菌的后代中有R型细菌和S型细菌B.体外转化实验中,经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌C.体外转化实验,证明了肺炎链球菌的主要遗传物质是DNAD.格里菲思和艾弗里分别用不同方法证明了DNA是遗传物质
答案 B解析 格里菲思的实验中,转化而来的S型肺炎链球菌的后代均为S型细菌,A项错误;体外转化实验证明了转化因子很可能是DNA,而DNA酶能将DNA水解,因此经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌,B项正确;体外转化实验证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA,C项错误;格里菲思体内转化实验并没有证明DNA是遗传物质,只推断出加热致死的S型细菌中含有能将R型细菌转化为S型细菌的转化因子,D项错误。
【情境探究】1.[实验流程图分析] 结合教材“噬菌体侵染细菌实验”回答下列相关问题。[科学思维] (1)本实验采用的是放射性同位素标记技术,该实验为什么用35S和32P标记噬菌体?提示 T2噬菌体只由DNA和蛋白质组成,且S是噬菌体蛋白质特有的元素,P几乎都存在于所有DNA分子中,用放射性同位素P和S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,可以单独地观察它们各自的作用。(2)用14C标记噬菌体是否可行?提示 用14C标记噬菌体不可行。由于C元素是DNA和蛋白质的共有元素,无法将噬菌体的DNA和蛋白质区分开。
(3)能否利用含32P和35S的普通培养基来培养T2噬菌体?提示 噬菌体营寄生生活,无法利用普通培养基中的营养物质。故应先培养和标记大肠杆菌,然后再利用被标记的大肠杆菌培养噬菌体。(4)实验过程中搅拌、离心的目的是什么?上清液和沉淀物中分别含有什么成分?提示 搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌表面上的噬菌体与细菌分离;离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。由于噬菌体颗粒较轻,离心后进入上清液,被感染的大肠杆菌进入沉淀物。
2.“二看法”判断子代噬菌体标记情况
提示 都会被标记 会
【归纳提升】1.噬菌体侵染细菌的实验结果中放射性物质的分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,理论上讲,32P全部存在于沉淀物中,上清液的放射性为0;实际上,上清液中有少量放射性,原因有以下两种。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,沉淀物中也有少量放射性的原因:搅拌不充分,有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。
2.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计思路的比较
【探究应用】1.关于T2噬菌体的叙述,正确的是( )A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质D.T2噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖答案 D解析 T2噬菌体核酸中不含硫元素;T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中;T2噬菌体的遗传物质是DNA;T2噬菌体作为病毒,只能利用宿主细胞的物质进行增殖。
2.赫尔希和蔡斯利用新技术巧妙地设计了T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,下列与此实验相关的描述正确的是( )A.用32P和35S分别标记噬菌体的蛋白质和DNAB.实验过程中,保温时间过长或过短,两组实验结果均会发生明显变化C.合成子代噬菌体蛋白质的所需原料和能量均由大肠杆菌提供D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 C解析 噬菌体侵染细菌的实验中,利用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,A项错误;实验过程中,保温时间过长或过短,只影响32P标记组的实验结果,不会影响35S标记组的实验结果,B项错误;合成子代噬菌体蛋白质的所需原料和能量均由大肠杆菌提供,C项正确;该实验证明了DNA是遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
3.(多选)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10%,沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因不可能是( )A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌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.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中
一、对遗传物质的早期推测
二、肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验(1)肺炎链球菌类型
(2)实验过程与结果分析
2.艾弗里的体外转化实验
三、噬菌体侵染细菌的实验1.实验方法放射性同位素标记法,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
2.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌(1)T2噬菌体的组成成分(2)T2噬菌体的生活方式:寄生在大肠杆菌体内,在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。
4.实验结论:DNA是噬菌体的遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质1.烟草花叶病毒实验
2.不同生物的遗传物质
自我检测1.判断下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述是否正确。(1)肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。( )(2)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。( )(3)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。( )(4)肺炎链球菌转化成功的关键是R型活细菌+S型细菌的DNA。( )
2.判断下列有关噬菌体侵染细菌的实验的叙述是否正确。(1)赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,证明了DNA是噬菌体的遗传物质。( )(2)噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统。( )(3)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是T2噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。( )(4)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是细菌的遗传物质。( )
4.肺炎链球菌的转化实验中,发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是( )A.R型细菌和S型细菌B.R型细菌和R型细菌C.S型细菌和S型细菌D.S型细菌和R型细菌答案 A解析 肺炎链球菌转化实验证明失去活性的S型细菌含有某种转化因子,它能使R型活细菌转化为S型细菌。
5.赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,下列被标记的部分组合是( )A.①②B.①③C.①④D.③④答案 A解析 组成噬菌体蛋白质的基本单位是氨基酸,仅蛋白质分子中含有S,而P是噬菌体DNA组成成分磷酸的构成元素,对照图解标号被标记的部分应分别为①②。
【情境探究】1.[对比分析] 肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较
2.[科学思维] (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,能分离出S型活细菌和R型活细菌,且R型活细菌数量多。(2)格里菲思实验能否证明转化因子是哪种物质?为什么?提示 不能。格里菲思实验没有将细菌中各组分分开,因此该实验只能证明S型细菌体内含有转化因子,不能证明转化因子是哪种物质。
(3)如果把S型细菌的DNA提取出来后,直接注射到小鼠体内,能否从小鼠体内分离得到S型细菌?提示 不能,S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌,是因为S型细菌的DNA能与R型细菌的DNA发生重组,而直接将S型细菌的DNA注入小鼠体内,DNA分子会被小鼠体内的DNA酶分解而失去作用。(4)艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么?提示 运用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶分别特异性地除去细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。
(5)请分析艾弗里的实验设计思路。提示 利用酶的专一性特点,分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物,然后分别与R型活细菌混合培养,观察它们的作用。
【归纳提升】对“转化”的理解(1)肺炎链球菌转化实验中,S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使R型细菌细胞获得了新的遗传信息。(2)发生转化的只是少部分R型细菌。由于受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、R型细菌的状态等因素的影响,并不是所有的R型细菌都转化成了S型细菌,只是少部分R型细菌转化成S型细菌。
【探究应用】1.(多选)下图是“肺炎链球菌转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质,而蛋白质和荚膜多糖不是遗传物质”的是( )A.①B.②C.③D.④
答案 ABCD解析 实验①中R型活细菌在S型细菌的DNA作用下,转化为S型细菌,说明DNA是遗传物质。为了排除其他物质是遗传物质的可能性,还要设计一系列对照实验,题中的②③④均分别与①构成对照实验,说明S型细菌的蛋白质和多糖荚膜都不能使R型活细菌发生转化,即证明了蛋白质和多糖荚膜不是遗传物质。
2.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验,如下表所示。下列说法错误的是( )A.①~④均会出现S型活细菌B.②③④⑤利用了酶的专一性C.实验设计严格遵循了单一变量原则D.通过本实验说明DNA是主要的遗传物质
答案 D解析 ①~④的S型细菌的细胞提取物中均含有DNA,与R型活细菌混合培养后会出现S型活细菌,A项正确;本实验设计采用了自变量控制中的“减法原理”,利用了酶的专一性,特异性地去除了S型细菌的细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分,严格遵循了单一变量原则,B、C两项正确;本实验只能说明DNA是遗传物质,而不能说明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
3.下图为科研工作者所做的“肺炎链球菌转化实验”的步骤,分析有关描述,正确的是( )A.该实验证明起转化作用的物质是DNAB.1、2、3组为该实验的对照组C.第4组中加热致死的S型细菌转化成了R型细菌D.该实验证明灭活的S型细菌可以复活
答案 B解析 加热致死的S型细菌的各种成分都存在,故不能确定是哪种成分或结构使R型细菌发生转化,A项错误;该实验中,4组为实验组,1、2、3组为对照组,B项正确;加热致死的S型细菌能将R型细菌转化为S型细菌,C项错误;比较3、4两组,可看出S型细菌并非复活,而是S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,D项错误。
4.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是( )A.格里菲思的实验中,转化而来的S型肺炎链球菌的后代中有R型细菌和S型细菌B.体外转化实验中,经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌C.体外转化实验,证明了肺炎链球菌的主要遗传物质是DNAD.格里菲思和艾弗里分别用不同方法证明了DNA是遗传物质
答案 B解析 格里菲思的实验中,转化而来的S型肺炎链球菌的后代均为S型细菌,A项错误;体外转化实验证明了转化因子很可能是DNA,而DNA酶能将DNA水解,因此经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌,B项正确;体外转化实验证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA,C项错误;格里菲思体内转化实验并没有证明DNA是遗传物质,只推断出加热致死的S型细菌中含有能将R型细菌转化为S型细菌的转化因子,D项错误。
【情境探究】1.[实验流程图分析] 结合教材“噬菌体侵染细菌实验”回答下列相关问题。[科学思维] (1)本实验采用的是放射性同位素标记技术,该实验为什么用35S和32P标记噬菌体?提示 T2噬菌体只由DNA和蛋白质组成,且S是噬菌体蛋白质特有的元素,P几乎都存在于所有DNA分子中,用放射性同位素P和S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,可以单独地观察它们各自的作用。(2)用14C标记噬菌体是否可行?提示 用14C标记噬菌体不可行。由于C元素是DNA和蛋白质的共有元素,无法将噬菌体的DNA和蛋白质区分开。
(3)能否利用含32P和35S的普通培养基来培养T2噬菌体?提示 噬菌体营寄生生活,无法利用普通培养基中的营养物质。故应先培养和标记大肠杆菌,然后再利用被标记的大肠杆菌培养噬菌体。(4)实验过程中搅拌、离心的目的是什么?上清液和沉淀物中分别含有什么成分?提示 搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌表面上的噬菌体与细菌分离;离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。由于噬菌体颗粒较轻,离心后进入上清液,被感染的大肠杆菌进入沉淀物。
2.“二看法”判断子代噬菌体标记情况
提示 都会被标记 会
【归纳提升】1.噬菌体侵染细菌的实验结果中放射性物质的分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,理论上讲,32P全部存在于沉淀物中,上清液的放射性为0;实际上,上清液中有少量放射性,原因有以下两种。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,沉淀物中也有少量放射性的原因:搅拌不充分,有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。
2.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计思路的比较
【探究应用】1.关于T2噬菌体的叙述,正确的是( )A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质D.T2噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖答案 D解析 T2噬菌体核酸中不含硫元素;T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中;T2噬菌体的遗传物质是DNA;T2噬菌体作为病毒,只能利用宿主细胞的物质进行增殖。
2.赫尔希和蔡斯利用新技术巧妙地设计了T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,下列与此实验相关的描述正确的是( )A.用32P和35S分别标记噬菌体的蛋白质和DNAB.实验过程中,保温时间过长或过短,两组实验结果均会发生明显变化C.合成子代噬菌体蛋白质的所需原料和能量均由大肠杆菌提供D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 C解析 噬菌体侵染细菌的实验中,利用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,A项错误;实验过程中,保温时间过长或过短,只影响32P标记组的实验结果,不会影响35S标记组的实验结果,B项错误;合成子代噬菌体蛋白质的所需原料和能量均由大肠杆菌提供,C项正确;该实验证明了DNA是遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
3.(多选)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10%,沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因不可能是( )A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌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.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中
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