新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第13讲 DNA是主要的遗传物质(课件)
展开通常有遗传效应的DNA片段
第1课时 DNA是主要的遗传物质
第八单元 基因的本质与表达
能阐明科学家探索DNA是遗传物质的过程;能说明DNA是主要遗传物质;能通过艾弗里实验理解自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代,人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列,形成不同的蛋白质。
氨基酸多种多样的排列顺序,可能蕴含着遗传信息
20世纪30年代,人们认识到了DNA的化学组成,但不清楚DNA的结构。
认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
1、探索遗传物质的过程是漫长的。直到20世纪初,人们普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括( ) A. 不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B. 蛋白质与生物的性状密切相关 C. 蛋白质比 DNA 具有更高的热稳定性,并且能够自我复制 D. 蛋白质中氨基酸的不同排列组成可以贮存大量遗传信息
二、DNA是遗传物质的证据
1、肺炎双球菌的转化实验
(1)格里菲思的体内转化实验
(2)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?
加热杀死的S型细菌,其蛋白质变性失活,DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键断裂,但缓慢冷却时,其结构可恢复。
(1)根据肺炎链球菌的结构特点和人体免疫系统的功能,分析S型细菌能使人患病而R型细菌则不能的原因。
2、分析格里菲思的体内转化实验。
人体免疫系统具有防卫功能,S型细菌具有荚膜可以抵抗吞噬细胞的吞噬等,在人体内生活并繁殖导致人患病,而R型细菌没有荚膜容易被人体的免疫系统清除。
(3)从第4组实验的小鼠尸体中分离出有致病性的S型活细菌,它们的后代也是有致病性的S型细菌。这说明了什么?
S型细菌的致病性是可以遗传,该性状是由遗传物质控制的。
(4)R型细菌转化为S型细菌的转化率高吗?转化是基因突变引起的吗?
转化率极低。转化是基因重组造成的。
(5)格里菲思第四组实验中,小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示,则:
①ab段R型细菌数量减少的原因是 。
②bc段R型细菌数量增多的原因是 。
③后期出现的大量S型细菌是由 而来的
小鼠体内产生抗R型细菌的抗体以及吞噬细胞的作用,致使R型细菌数量减少
b之前,已有少量R型细菌转化为S型细菌,S型细菌能降低小鼠的免疫力,造成R型细菌大量繁殖
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
(2)艾弗里的体外转化实验
(1)各实验组中分别加入不同的酶,目的是什么?这种自变量的控制原理是什么?
3、分析艾弗里的体外转化实验。
除去相应的物质,以确定这种物质是否是转化因子,同时纯化转化因子。
在每个实验组中特异性地去除了一种物质,然后观察在没有这种物质的情况下,实验结果会有什么变化。
(2)从控制自变量的角度,艾弗里实验的基本思路是什么?在实际操作过程中最大的困难是什么?
最大的困难是,如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)
(3)艾弗里的体外转化实验是否能说明转化因子就是DNA?
不能。艾弗里等人进一步分析了纯化后的转化因子的理化特性,发现与DNA极为相似,于是提出:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
4、(2021·衡水中学二调)为研究使肺炎链球菌发生转化的物质,某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验,其基本过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.该实验的假设是“使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质或DNA” B.甲组实验作对照,培养皿中应当有两种菌落 C.该实验控制自变量用到了“加法原理” D.若乙组培养皿中有两种菌落,丙组培养皿中有一种菌落,则说明使肺炎链球菌发生转化的物质是DNA
5、(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )A. 与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B. S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成C. 加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D. 将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
2、噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体是一类感染细菌的病毒。噬菌体的类型很多,多数噬菌体含有DNA(双链或单链均有),也有少数噬菌体含有RNA。T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内,由蛋白质外壳和DNA(双链)组成。
T2噬菌体侵染大肠杆菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分,进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌裂解,释放出大量的噬菌体。
T2噬菌体的遗传物质是什么?进入大肠杆菌中的是噬菌体的蛋白质还是DNA?
法,用35S、32P分别标记噬菌体的 。
DNA和蛋白质不能直接看到,怎么办?
选择什么元素的放射性同位素来标记?
如何用35S、32P分别标记噬菌体的DNA和蛋白质?
被35S标记的大肠杆菌
被32P标记的大肠杆菌
蛋白质被35S标记的噬菌体
DNA被35P标记的噬菌体
②噬菌体侵染细菌
搅拌的目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
离心的目的:让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
短时间保温的作用:保温是为噬菌体的繁殖提供适宜的温度;短时间是因为离心必须保证是在菌体裂解之前进行。
(4)实验结果及结论
噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳留在细胞外
噬菌体的DNA在亲、子代具有连续性
子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的
DNA才是噬菌体的遗传物质
6、分析蔡斯和赫尔希实验。
(1)放射性结果的原因分析
DNA复制是半保留复制。复制时,一条被32P标记的亲代DNA链参与子代DNA的组成,新合成的子链因大肠杆菌中的原料没有被32P标记而无标记。这样,经过多次复制,只有部分子代DNA因含有32P而具有放射性。
(2)能否同时用32P和35S标记 噬菌体去侵染大肠杆菌?
不能,因为放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位,不能区分是何种元素发生的放射性。
(3)T2噬菌体的增殖
①增殖过程 吸附→注入→合成→组装→释放
原料、酶、核糖体、ATP、tRNA等
7、艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料,这些材料有哪些优点? (1)个体很小,结构简单,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。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。 (2)繁殖快,细菌20~30 min就可繁殖一代,病毒短时间内可大量繁殖。
8、结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验,分析DNA作为遗传物质所具备的特点。 (1)在生长和繁殖的过程中,能够精确地复制自己,使前后代具有一定的连续性。 (2)能够指导蛋白质的合成,从而控制生物的性状和代谢过程。 (3)具有储存大量遗传信息的潜在能力。 (4)结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代。
9、(2021·山东二模)为研究搅拌时间对实验结果的影响,科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温,一段时间后搅拌并离心,得到上清液和沉淀物并检测放射性,实验结果如表所示。下列叙述正确的是 ( )
A.通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离 B.进行噬菌体侵染细菌实验时,搅拌时间不能短于3 min C.搅拌5 min时,上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体 D.32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P
10、(2020·浙江1月选考)某研究小组用放射性同位素32P、35S 分别标记T2噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是 ( ) A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA,但不产生含32P的子代噬菌体 B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA,也可产生不含32P的子代噬菌体 C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质,也可产生含35S的子代噬菌体 D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质,也不产生含35S的子代噬菌体
11、科研人员用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,探究保温时间与沉淀物中放射性强度的关系,结果如图。有关叙述不正确的是( ) A.用含32P的大肠杆菌培养T2噬菌体,标记噬菌体DNA B.b点时离心速度减慢会导致沉淀物放射性强度降低 C.保温时间过长、过短都会导致上清液中放射性增强 D.若用35S标记的T2噬菌体进行实验,结果将相似
12、某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下4个实验: ①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌 ②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌 ③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌 ④用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌以上4个实验,经过一段时间后离心,检测到放射性的主要部位是 ( ) A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
三、RNA是遗传物质的证据
1、烟草花叶病毒感染烟草的实验
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是。
2、重建烟草花叶病毒感染烟草的实验
重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。
四、DNA是主要的遗传物质
1、不同生物的遗传物质分析
2、DNA是主要的遗传物质
DNA是主要的遗传物质
结论: ?
13、研究发现,一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA),病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。(1)酶解法:通过分离提纯技术,提取新病毒的核酸,加入 酶混合培养一段时间,再侵染其宿主细胞,若在宿主细胞内检测不到子代病毒,则病毒为DNA病毒。(2)侵染法:将 培养在含有放射性标记的 的培养基中繁殖数代,之后接种 ,培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性,若检测到子代病毒有放射性,则说明该病毒为 病毒。
(3)碱基测定法:为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构,可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。 ①若含有T,且 ,则说明是单链DNA。 ②若含有T,且 ,则最可能是双链DNA。 ③若含有U,且 ,则说明是单链RNA。 ④若含有U,且A的比例等于U的比例,则最可能是 。
A的比例不等于T的比例
A的比例不等于U的比例
14、(2022·贵州贵阳摸底)如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程,由此可以判断( )
A. 水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA B. 蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质 C. 侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程 D. TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同
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