1、第第 5 课时课时 DNA 贮存遗传信息贮存遗传信息() 目标导读 1.结合教材图文，概述肺炎双球菌转化实验的过程。2.分析教材图 223，理解 噬菌体侵染细菌的实验过程。3.结合教材图文，了解烟草花叶病毒的重建实验，认识到 RNA 也是遗传物质。 重难点击 三组经典实验的原理及实验分析。 一 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，格里菲斯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，请分析实验过程，归纳实验结论： 1肺炎双球菌的特点 名称 有无荚膜 菌体 菌落特点 有无毒性 S 型 细菌 有 大而光滑 有 R 型 细菌 无 小而粗糙 无 2格里菲斯的
2、体内转化实验 (1)a 组实验结果说明 S 型细菌有(有、无)毒性；b 组实验说明 R 型细菌无毒性；c 组实验说明 加热杀死的 S 型细菌无毒性。 (2)d 组实验中小鼠死亡，从死亡的小鼠体内分离出了 S 型细菌，它是怎样产生的？ 答案 S 型细菌中的某种物质把 R 型活细菌转化为了 S 型活细菌。 (3)格里菲斯的推论：加热杀死的 S 型细菌体内含有某种“转化因子”， 能使 R 型细菌转化为 S 型细菌。 (4)格里菲斯实验能否证明具体哪种物质是转化因子？ 答案 格里菲斯实验表明：S 型细菌含有能让 R 型细菌发生转化的“转化因子”，但该种转 化因子是何种物质还不明确。 3肺炎双球菌的体外
3、转化实验 (1)设计思路：将提纯的 S 型活细菌的 DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到含有 R 型细菌 的培养基中，单独研究它们各自的功能。 (2)实验过程及结果 甲、乙、丁三组实验对照说明：DNA 是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。 丙组实验的目的是什么？ 答案 证实 DNA 的分解产物不是转化因子，从反面证实了 DNA 是遗传物质。 小贴士 现代研究表明， 转化的实质是 S 型细菌的 DNA 片段整合到了 R 型细菌的 DNA 中， 即实现了基因的重新组合，使 R 型细菌表达出荚膜的性状，变成了 S 型细菌。 归纳提炼 比较格里菲斯和艾弗里的实验 项目 体内转化实验 体外转化实验
4、 实验者 格里菲斯 艾弗里及同事 培养细菌 用小鼠(体内) 用培养基(体外) 实验原则 R 型细菌与 S 型细菌的毒性对照 S 型细菌各成分作用的相互对照 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 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” DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传 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 型细菌体内有“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、单一变量原
5、则； (4)转化的实质是由于 S 型细菌的 DNA 整合到了 R 型细菌的 DNA 中， 实现了基因的重新组合 活学活用 1某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验，进行了以下 4 个实验： S 型细菌的 DNADNA 酶加入 R 型细菌注射入小鼠 R 型细菌的 DNADNA 酶加入 S 型细菌注射入小鼠 R 型细菌DNA 酶高温加热后冷却加入 S 型细菌的 DNA注射入小鼠 S 型细菌DNA 酶高温加热后冷却加入 R 型细菌的 DNA注射入小鼠 (1)以上四个实验小鼠的存活情况依次是_、_、_、 _。 (2)将加热杀死的 S 型细菌与 R 型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内 S
6、型、R 型细菌含量变化情况最可能是下图中的哪个选项( ) 问题导析 (1)中加入了 DNA 酶， S 型细菌的 DNA 被水解， 加入 R 型活细菌后不能转化出 S 型活细菌，小鼠存活；中直接加入了 S 型活细菌，小鼠死亡；中没有(有、没有)活细 菌，不会(会、不会)转化出 S 型活细菌；与相同，没有活细菌。 (2)一开始， 小鼠的免疫系统会杀死大多数的 R 型细菌， 有一部分 R 型细菌转化为 S 型细菌， 随着 S 型细菌的出现，小鼠的免疫系统逐渐被破坏，R 型细菌、S 型细菌数量都增加。 答案 (1)存活 死亡 存活 存活 (2)B 解析 将加热杀死的 S 型细菌与 R 型细菌相混合后，
7、注射到小鼠体内，随着 R 型细菌转化成 S 型细菌，S 型细菌的数量增加。R 型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随 着 S 型细菌增多，小鼠免疫系统被破坏，R 型细菌数量又开始增加。 二 T2噬菌体侵染细菌的实验 为了进一步研究生物的遗传物质，赫尔希和蔡思以 T2噬菌体作为实验材料，做了利用放射性 同位素标记的噬菌体侵染细菌的实验。阅读教材 P21P22内容，完成下面的思考： 1实验材料：T2噬菌体，如图 1 (1)结构：由头部和尾部组成，头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有 DNA。 (2)特点：一种专门寄生在细菌细胞内的病毒，在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力，
8、 只能营寄生生活。 2实验原理：如图 2 T2噬菌体侵染大肠杆菌后，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，释放出子代的 噬菌体。 3实验方法：放射性同位素标记法，用 35S 标记一部分噬菌体的蛋白质，用32P 标记另一部 分噬菌体的 DNA。 小贴士 标记元素分析,因噬菌体蛋白质含有硫元素而 DNA 没有此元素，所以用 35S 标记蛋 白质；DNA 含有磷元素而蛋白质没有此元素，所以用 32P 标记 DNA；因 DNA 和蛋白质都含 有 C、H、O、N 元素，所以此实验不能标记 C、H、O、N 元素。 4实
9、验过程 第一步：标记细菌 细菌含 35S 的培养基 含35S 的细菌； 细菌含 32P 的培养基 含32P 的细菌 第二步：标记噬菌体 噬菌体含 35S 的细菌 含35S 的噬菌体； 噬菌体含 32P 的细菌 含32P 的噬菌体 第三步：噬菌体侵 染细菌 含 35S 的噬菌体细菌 上清液放射性高，沉淀中放射性很低； 含 32P 的噬菌体细菌 清液放射性低，沉淀中放射性很高 5.实验分析 (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？ 答案 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。 (2)实验中搅拌
10、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 重量较轻的蛋白质外壳，离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 (3)结合实验结果分析 6实验结论：噬菌体的遗传物质是 DNA。 归纳提炼 实验误差分析 (1)用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因 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，也会使上 清液的放射性含量升高。 (2)用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分， 有少量 35
11、S 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，使沉淀物中出现 少量的放射性。 活学活用 21952 年，赫尔希和蔡思利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验。 (1)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养_的。 (2)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养 方法是_。 A用含 35S 的培养基直接培养噬菌体 B用含 32P 的培养基直接培养噬菌体 C用含 35S 的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体 D用含 32P 的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体 (3)用被 32P 标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放
12、射性物质 存在，这些放射性物质的来源可能是_ _ _。 问题导析 (1)噬菌体寄生在大肠杆菌体内，要标记噬菌体需要首先培养作标记的大肠杆菌。 (2)离心后上清液中主要含有噬菌体的蛋白质外壳，下层沉淀物中主要含有被噬菌体 DNA 侵 染的大肠杆菌。要让放射性主要分布在图中上清液中，则需要噬菌体的蛋白质外壳被标记。 (3)用被 32P 标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，放射性主要分布在沉淀物中，但如果 实验中保温时间过短，部分噬菌体没有侵染大肠杆菌，或者保温时间过长大肠杆菌裂解，部 分噬菌体被释放出来，则上清液中也可检测到部分放射性。 答案 (1)大肠杆菌 (2)C (3)没有侵入大肠杆菌的噬
13、菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体 解析 (1)若要标记噬菌体，必须先标记大肠杆菌，再用噬菌体去侵染大肠杆菌，因为噬菌体 只能寄生在活细胞中，不能用培养液直接培养噬菌体。(2)若在上清液中放射性较高，说明用 35S 标记了蛋白质外壳，若在沉淀物中放射性较高，则说明用32P 标记了 DNA。(3)用32P 标 记噬菌体后，沉淀物中放射性较高。若上清液中也有少量放射性物质，可能的原因是：存在 没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体。 三 RNA 也是遗传物质 1证明 RNA 是遗传物质的实验 1957 年科学家富兰克林 科瑞特做了烟草花叶病毒的重
14、建实验，过程如图： (1)烟草花叶病毒含有的核酸只有 RNA，没有 DNA。 (2)如果只用烟草花叶病毒的蛋白质去感染烟草，烟草不会(会、不会)出现病斑，如果用烟草 花叶病毒的 RNA 去感染烟草，烟草会(会、不会)出现病斑。 (3)利用不同种类的蛋白质和核酸进行重建的杂种病毒去感染烟草，烟草出现的病斑类型总是 和提供 RNA 的病毒一致。 (4)此实验说明：生物体中的核酸只有 RNA 时，RNA 是遗传物质。 2综合肺炎双球菌转化实验、T2噬菌体侵染细菌的实验和烟草花叶病毒的重建实验，我们 可以得出， 绝大多数生物的遗传物质是DNA， 只含有RNA和蛋白质的病毒的遗传物质是RNA， 所以说
15、DNA 是主要的遗传物质。 3遗传物质的特点 (1)分子结构具有相对的稳定性。 (2)能够自我复制，保持亲子代遗传信息的连续性。 (3)决定生物体的性状，控制生命的新陈代谢过程。 (4)能够产生可遗传的变异。 归纳提炼 生物体内核酸的种类及遗传物质的判别 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞 生物 真核生物 DNA 和 RNA DNA 酵母菌、玉米、人 原核生物 细菌、蓝细菌 非细胞生物 大多数病毒 仅有 DNA DNA T2噬菌体 极少数病毒 仅有 RNA RNA 艾滋病病毒、 SARS 病毒 活学活用 3回答下列有关遗传物质的问题： (1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌的遗传物质分别
16、是_、_、_、 _。 (2)下列有关遗传物质的叙述，正确的是( ) ADNA 是所有生物的遗传物质 B真核生物的 DNA 都以染色体为载体 C遗传物质在亲代与子代之间传递性状 D核酸是一切生物的遗传物质 (3)下列哪项不是蚕豆细胞内遗传物质的载体( ) A染色体 B叶绿体 C线粒体 D核糖体 问题导析 (1)生物体内 DNA 和 RNA 都有或只有 DNA 时， 遗传物质为 DNA； 只有 RNA 时， 遗传物质为 RNA。 (2)真核生物细胞核中的 DNA 都以染色体为载体，细胞质中 DNA 的载体为线粒体和叶绿体； 遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息，遗传信息控制生物体的性状。 (3)蚕
17、豆细胞为真核细胞，遗传物质的载体可以为染色体、叶绿体、线粒体；核糖体中的 RNA 不能(能、不能)作为遗传物质。 答案 (1)DNA DNA RNA DNA (2)D (3)D 解析 遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息；真核生物中 DNA 的主要载体是染色体， 另外线粒体和叶绿体也是 DNA 的载体。 1下列关于探索 DNA 是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( ) A格里菲斯实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基因突变的结果 B格里菲斯实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质 C赫尔希和蔡思实验中 T2噬菌体的 DNA 是用 32P 直接标记的 D赫尔希和蔡思实验证明了 DNA 是
18、T2噬菌体的遗传物质 答案 D 解析 格里菲斯实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基因重组的结果，A 错误；格里菲斯实 验证明了 S 型细菌中存在一种转化因子，使 R 型细菌转化为 S 型细菌，B 错误；T2噬菌体属 于病毒，营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C 错误；赫尔希和蔡思的 T2噬菌体侵 染细菌实验证明了 DNA 是 T2噬菌体的遗传物质，D 正确。 2在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡思做了 T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述 正确的是( ) A用 32P、35S 标记同一组 T 2噬菌体的 DNA 和蛋白质 B该实验的步骤是标记、培养、搅拌、离心、检测 C用含有充足
19、有机物的完全培养基培养 T2噬菌体 D该实验证明了 DNA 是主要的遗传物质 答案 B 解析 32P、35S 分别标记不同组 T 2噬菌体的 DNA 和蛋白质， A 错误； 该实验先标记噬菌体， 然后用标记的噬菌体侵染大肠杆菌培养噬菌体，之后进行搅拌和离心，最后检测上清液和沉 淀物的放射性，B 正确；T2噬菌体只能用活的细胞培养，不能用培养基培养，C 错误；该实 验证明了 DNA 是遗传物质，而不能证明 DNA 是主要的遗传物质。 3在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有 R 型细菌的 1、2、3、4 四支试管中，依次分别加 入从 S 型活细菌中提取的 DNA、DNA 和 DNA 酶、蛋白质、多糖
20、，经过培养，检查结果发 现试管内出现 S 型活细菌的是( ) A3 和 4 B1、3 和 4 C2、3 和 4 D1 答案 D 解析 3、4 两支试管内的 R 型细菌因为没有 S 型细菌的 DNA，所以都不会发生转化；2 号 试管虽然有 DNA， 但被 DNA 酶分解， 所以也不会发生转化； 1 号试管内有 S 型细菌的 DNA， 所以会使 R 型细菌转化成 S 型活细菌。 4下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( ) A豌豆的遗传物质主要是 DNA B酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素 DHIV 的遗传物质水解产生 4 种脱氧核糖核苷酸 答案 B 解析 A
21、 项错误：豌豆的遗传物质只有 DNA；B 项正确：中酵母菌的遗传物质 DNA 主要分 布在染色体上，细胞质中也有；C 项错误：T2噬菌体的遗传物质是 DNA，不含 S 元素；D 项 错误：HIV 的遗传物质是 RNA，水解后产生 4 种核糖核苷酸。 5在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，分别用同位素 31P、32P 和32S、35S 作如下标记： 噬菌体 大肠杆菌 DNA 或脱氧核糖核苷酸 32P 31P 蛋白质或氨基酸 32S 35S 此实验得到的结果是子代噬菌体和亲代噬菌体的外形及侵染大肠杆菌的特性均相同， 请分析： (1)子代噬菌体的 DNA 分子中含有的上述同位素是_，原因是 _ _。 (2)子代噬菌体的蛋白质外壳中含有的上述同位素是_， 原因是_。 (3)此实验结果证明了_。 答案 (1)32P和 31P 噬菌体的DNA(含32P)进入大肠杆菌， 利用大肠杆菌的脱氧核糖核苷酸(含 31P)合成自身的 DNA (2)35S 噬菌体的蛋白质外壳(含32S)没有进入大肠杆菌内 (3)DNA 是 遗传物质
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