第3章 基因的本質(zhì) 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì),新課導(dǎo)入 導(dǎo)入1:通過對細(xì)胞的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精過程的學(xué)習(xí),我們知道,在上述生理過程中染色體發(fā)生規(guī)律性的變化,染色體在生物的遺傳和變異中具有重要作用,請問染色體的主要成分是什么? 提示:蛋白質(zhì)和DNA。 那么,這兩種物質(zhì)中,究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢?這一結(jié)論又是如何得出的呢?導(dǎo)入新課。 導(dǎo)入2:請同學(xué)們說一說從外貌特征方面看和父母相似的特征有哪些? 引出一個普遍的生物現(xiàn)象生物的遺傳。那么,控制遺傳的物質(zhì)是什么?科學(xué)家們是怎么得出結(jié)論的呢?導(dǎo)入課題。,教師參考,自主學(xué)習(xí),要點(diǎn)探究,自主學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)目標(biāo): 1.了解“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探索過程。知道實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是主要遺傳物質(zhì)中的作用。 2.理解肺炎雙球菌、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。 3.理解DNA是主要遺傳物質(zhì)的含義。,知識梳理,一、對遺傳物質(zhì)的早期推測,選擇 人類探索遺傳物質(zhì)的過程是漫長的,直到20世紀(jì)初期,人們?nèi)匀黄毡檎J(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。當(dāng)時(shí)人們做出推斷的理由不包括( ) A.不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異 B.蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān) C.蛋白質(zhì)比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性,并且能夠自我復(fù)制 D.蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組合可以儲存大量遺傳信息,C,二、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 1.肺炎雙球菌的特點(diǎn),光滑,粗糙,有,無,2.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思的實(shí)驗(yàn) (1)原理: 可使小鼠患敗血癥死亡 (2)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象 (3)結(jié)論:加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種 使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。,S型細(xì)菌,轉(zhuǎn)化因子,思考 格里菲思的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明S型菌體內(nèi)的哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子? 提示:不能。由于格里菲思沒有將細(xì)菌中各組分分開,所以他只能推測S型菌體內(nèi)含有轉(zhuǎn)化因子。 3.體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的實(shí)驗(yàn) (1)原理:從S型菌中提取出DNA、蛋白質(zhì)及莢膜多糖等,將其分別加入已培養(yǎng)了R型活菌的培養(yǎng)基中,結(jié)果發(fā)現(xiàn):只有加入 時(shí),R型菌才轉(zhuǎn)化為S型菌。 (2)過程 (3)結(jié)論: 是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。,DNA,DNA,判斷 (1)S型肺炎雙球菌有毒性,R型肺炎雙球菌無毒性。 ( ) (2)格里菲思認(rèn)為加熱殺死的S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子。 ( ) (3)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。( ) (4)艾弗里證明用DNA酶分解S型活細(xì)菌的DNA后不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。( ) (5)加熱殺死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠體內(nèi),從小鼠尸體中提取到的細(xì)菌全部是S型細(xì)菌。 ( ),三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 1.T2噬菌體的結(jié)構(gòu)與代謝 (1) (2),2.實(shí)驗(yàn)方法 。 3.實(shí)驗(yàn)過程 (1)標(biāo)記細(xì)菌 用含 的培養(yǎng)基培養(yǎng)得到含35S的大腸桿菌。 用含 的培養(yǎng)基培養(yǎng)得到含32P的大腸桿菌。 (2)標(biāo)記噬菌體 噬菌體和 混合培養(yǎng),得到蛋白質(zhì)外殼被 標(biāo)記的噬菌體。 噬菌體和 混合培養(yǎng),得到DNA被 標(biāo)記的噬菌體。,放射性同位素標(biāo)記法,35S,32P,含35S的大腸桿菌,35S,含32P的大腸桿菌,32P,4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論 噬菌體的遺傳物質(zhì)是 。,DNA,選擇 赫爾希和蔡斯通過T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì),實(shí)驗(yàn)包括以下5個步驟,其先后順序?yàn)? ) 標(biāo)記大腸桿菌 分別標(biāo)記噬菌體 放射性檢測 離心分離 侵染未標(biāo)記的大腸桿菌 A. B. C. D.,A,四、RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 1.煙草花葉病毒的組成,2.侵染過程,3.結(jié)論 煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是 。,RNA,選擇 如圖是某種高等植物的病原體的遺傳過程實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明這種病原體( ) A.寄生于細(xì)胞內(nèi),通過RNA遺傳 B.寄生于細(xì)胞間,通過蛋白質(zhì)遺傳 C.寄生于細(xì)胞內(nèi),通過蛋白質(zhì)遺傳 D.寄生于細(xì)胞間,通過RNA遺傳,A,五、生物的遺傳物質(zhì),細(xì)胞,RNA,判斷 (1)肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA。( ) (2)DNA是主要遺傳物質(zhì)的原因是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。( ) (3)人體的遺傳物質(zhì)是DNA和RNA。( ) (4)艾滋病病毒是由RNA和蛋白質(zhì)組成的,所以艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。( ),問題引領(lǐng): 1.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是否證明DNA是遺傳物質(zhì)? 2.體內(nèi)外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的巧妙之處在哪?兩者轉(zhuǎn)化之間有什么聯(lián)系?,要點(diǎn)探究,肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)分析,要點(diǎn)一,教師參考,【典例1】 下圖是“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的部分研究過程。能充分說明“DNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)”的是( ) A.僅 B.僅 C.僅 D.,解析:為了探究遺傳物質(zhì)的成分,需要先將S型細(xì)菌的各種成分進(jìn)行分離,然后分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng),觀察轉(zhuǎn)化的結(jié)果。通過對實(shí)驗(yàn)的對照分析,可知S型細(xì)菌的DNA起轉(zhuǎn)化作用,而蛋白質(zhì)和莢膜多糖不起轉(zhuǎn)化作用,即證明DNA是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)和莢膜多糖等物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)充分說明完整的DNA分子是遺傳物質(zhì)。,答案:D,方法透析 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的相互對照 相互對照時(shí)每組均既是實(shí)驗(yàn)組又是對照組,每個實(shí)驗(yàn)組除要探究的因素各不相同外,其他條件均相同,最終結(jié)論必須由幾組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比得出。,備選例題,C,解析:從圖示實(shí)驗(yàn)過程看出,通過e、f對照,能說明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì),f組加入了S型菌的DNA,可以分離出S和R兩種肺炎雙球菌。圖中實(shí)驗(yàn)不能說明DNA是主要遺傳物質(zhì)。a組經(jīng)煮沸、d組和e組均為R型菌,均不能導(dǎo)致小鼠死亡,而b、c組是S型菌,f組的R型菌有一部分被轉(zhuǎn)化成了S型菌,均可導(dǎo)致小鼠死亡。,【題組演練】 1.(2015廣東揭陽一中期末)格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),關(guān)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論錯誤的是( ) A.說明了肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA B.說明了R型活菌在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為S型菌 C.說明了R型活菌是無毒性的 D.說明了加熱殺死的S型細(xì)菌是無毒性的,A,解析:該實(shí)驗(yàn)只能說明已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中含有一種將R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的“轉(zhuǎn)化因子”,至于該轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì),當(dāng)時(shí)并不清楚,A項(xiàng)錯誤;根據(jù)實(shí)驗(yàn)加熱殺死的S型細(xì)菌+R型細(xì)菌小鼠死亡,且在死亡小鼠體內(nèi)分離出S型菌,說明了R型活菌在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為S型菌,B項(xiàng)正確;根據(jù)實(shí)驗(yàn)R型細(xì)菌小鼠存活,說明了R型活菌是無毒性的,C項(xiàng)正確;根據(jù)實(shí)驗(yàn)加熱殺死的S型細(xì)菌小鼠存活,說明了加熱殺死的S型細(xì)菌是無毒性的,D項(xiàng)正確。,C,解析:由組相比較可知,DNA是S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子,再通過組可進(jìn)一步證明完整DNA是S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子,蛋白質(zhì)、莢膜多糖以及DNA水解產(chǎn)物都不是S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子,A錯誤,C正確;從表中不能得出B項(xiàng)的結(jié)論;的相互對照中不僅證明DNA是遺傳物質(zhì),也能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。,問題引領(lǐng): 1.噬菌體的組成成分是什么?用噬菌體做實(shí)驗(yàn)材料有什么優(yōu)點(diǎn)? 2.分別標(biāo)記什么元素才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 3.如何完成對噬菌體的同位素標(biāo)記? 4.該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是什么?與肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路相同嗎?,噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)分析,要點(diǎn)二,教師參考,1.噬菌體侵染細(xì)菌的過程,2.實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論分析,3.肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)比較,【典例2】 如圖表示用同位素32P、35S分別標(biāo)記T2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(zhì)(氨基酸),然后進(jìn)行“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”,侵染后產(chǎn)生的子代噬菌體(101 000個)與親代噬菌體形態(tài)完全相同,而子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)中含有的標(biāo)記元素應(yīng)是( ) A.31P、32P和35S B.31P、32P和32S C.31P、32P和32S、35S D.32P和32S、35S,解析:在T2噬菌體的化學(xué)組成中,60%是蛋白質(zhì),40%是DNA。并且S僅存在于蛋白質(zhì)中。當(dāng)T2噬菌體侵染大腸桿菌時(shí),噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),而其蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外面。T2噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后,利用細(xì)菌的組成成分,來合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),因此子代噬菌體的DNA都含31P、少數(shù)DNA含32P,所有子代噬菌體的蛋白質(zhì)都含35S。,答案:A,方法透析 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中有關(guān)同位素標(biāo)記問題 (1) (2)確定標(biāo)記元素:,備選例題,(2015山東滕州第三中學(xué)期末)用32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌,經(jīng)過保溫、攪拌、離心后檢測放射性,發(fā)現(xiàn)放射性主要分布在沉淀物中,上清液的放射性很低。對于上清液中還含有少量的放射性的正確解釋是( ) A.可能是攪拌不充分,T2噬菌體有一部分沒能與大腸桿菌分離 B.可能是保溫培養(yǎng)的時(shí)間過長,部分被侵染的大腸桿菌已裂解 C.一定是離心速度太快,有部分T2噬菌體過早與大腸桿菌分離 D.一定是保溫培養(yǎng)的時(shí)間過短,部分T2噬菌體還未完成侵染,B,解析:該實(shí)驗(yàn)中,32P標(biāo)記的是T2噬菌體的DNA而不是蛋白質(zhì)外殼,上清液中有少量的放射性,可能是由于培養(yǎng)時(shí)間過長,部分被侵染的大腸桿菌已裂解,也可能是保溫培養(yǎng)時(shí)間短,部分T2噬菌體還未完全侵染。而攪拌是在培養(yǎng)之后讓吸附在大腸桿菌表面的T2噬菌體或其外殼與大腸桿菌分離,與上清液中有放射性無直接關(guān)系,所以B正確。,方法透析 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的誤差透析 (1)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,上清液中有少量放射性的原因: 保溫時(shí)間過短,部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射性。 保溫時(shí)間過長,噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于上清液,也會使上清液的放射性含量升高。 (2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,沉淀物中也有少量放射性的原因:由于攪拌不充分,有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面,隨大腸桿菌離心到沉淀物中,使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。,A,解析:圖中是氨基酸的R基,是磷酸基團(tuán),是脫氧核糖,是含氮堿基,構(gòu)成一分子脫氧核苷酸;S是蛋白質(zhì)的特征元素,只能位于氨基酸的R基中;P是DNA的特征元素,位于脫氧核苷酸的磷酸基團(tuán)中,所以若分別用35S和32P標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA,被標(biāo)記部位應(yīng)分別是和,所以A正確。,【題組演練】 1.(2015寧夏銀川一中期末)赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA,下圖中被標(biāo)記部位正確的是( ) A. B. C. D.,解析:用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體,其中15N標(biāo)記了噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼,32P標(biāo)記了噬菌體的DNA,35S標(biāo)記了噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。噬菌體侵染細(xì)菌過程中,蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)菌外面,DNA進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部,在細(xì)菌中以噬菌體DNA為模板,利用細(xì)菌的原料合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA,又由于DNA復(fù)制的特點(diǎn),所以在子代噬菌體中能找到15N和32P標(biāo)記的DNA,不能找到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)。故B項(xiàng)正確。,2.(2015福建龍巖期末)如果用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體后,讓其侵染大腸桿菌,在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)中,能夠找到的標(biāo)記元素為( ) A.在外殼中找到15N和35S B.在DNA中找到15N和32P C.在外殼中找到15N D.在DNA中找到15N、32P和35S,B,解析:據(jù)題意分析,用同位素標(biāo)記的化合物,不會影響其化學(xué)性質(zhì),所以A正確;該實(shí)驗(yàn)中選擇32P和35S分別標(biāo)記噬菌體DNA和蛋白質(zhì),所以B正確;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明噬菌體蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入大腸桿菌,所以C錯誤;實(shí)驗(yàn)中混合培養(yǎng)的時(shí)間、溫度等均可能影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,所以D正確。,3.(2015廣東汕頭期末)1952年,赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為材料,利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),證明DNA是遺傳物質(zhì)。下列相關(guān)敘述中不正確的是( ) A.用同位素標(biāo)記的化合物的化學(xué)性質(zhì)不變 B.選擇32P和35S分別標(biāo)記噬菌體DNA和蛋白質(zhì) C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明噬菌體DNA沒有進(jìn)入大腸桿菌 D.混合培養(yǎng)的時(shí)間、溫度等均可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,C,