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苏教版必修2第四章第一节《探索遗传物质的过程》ppt课件_图文


理解 教材 新知

知识点一 知识点二 知识点三 考向一 考向二 考向三 随堂基 础巩固 课时跟 踪训练

第 四 章

第 一 节

把握 热点 考向

应用创新演练

1.无毒性的R型活球菌和被加热杀 死的S型球菌混合后,部分R型球菌 可转化为S型活球菌,且这些S型活 球菌的后代也是有毒性的S型球菌。 2.构成S型活球菌的DNA、蛋白质、 多糖等物质中,是DNA使球菌的致 病性发生了转化。 3.能携带遗传信息、控制生物体的

特定性状,并通过细胞增殖过程,
将遗传信息传递给后代的物质称为 遗传物质。

4.在只有RNA而无DNA的一些病毒 中,RNA是遗传物质。 5.由于绝大多数生物的遗传物质是 DNA,所以说DNA是主要的遗传物 质。 6.用放射性同位素示踪法可探究T2噬 菌体的遗传物质。 7.DNA在NaCl溶液中的溶解度会随 NaCl浓度的变化而改变。通过改变 NaCl溶液的浓度,溶解在NaCl溶液 中的DNA会析出来;DNA遇二苯胺 可染成蓝色,因此,二苯胺可作为 鉴定DNA的试剂。

[自读教材·夯基础] 1.肺炎球菌[填表] 特点 类型 菌落 荚膜 毒性 是否致

S型
R型

病 光滑 ① 有 ③ 有 ⑤ 是 粗糙 ② 无 ④ 无 否

2.格里菲思实验[填空] (1)实验过程及现象:

(2)结论:无毒性的 R型 活球菌和被 加热杀死 的有

毒性的S型球菌混合后,有部分 无毒性的R型球菌 转化
为 有毒性的S型活球菌 ,且这种转化是 可以遗传 的。

3.艾弗里实验的发现[判断正误]

(1)使R型球菌转化为S型球菌必须用S型球菌的完整细胞。
(× ) (2)构成S型活球菌的DNA、蛋白质和多糖等物质中,只有 DNA才能使球菌的致病性发生转化。 (√ )

(3)作为遗传物质,应不仅能携带遗传信息,控制生物体

的特定性状,而且还可通过细胞增殖过程将遗传信息传递给后
代。 (√ )

1.格里菲思的实验能证明DNA是遗传物质吗?

提示:不能。
2.将S型球菌的DNA、蛋白质和多糖等物质分别与R 型球菌混合培养,能得到R型活球菌的是哪些组?能得到 S型活球菌的是哪些组? 提示:三组均能得到R型活球菌。加入DNA的一组不 仅能得到R型活球菌,还能得到少数S型活球菌。

3.倘若再增加一组实验:DNA+DNA水解酶+R型活
球菌,培养基中能否得到S型活球菌?为什么?

提示:不能。因为只有DNA才能使球菌的致病性发生转
化,加入DNA水解酶,导致DNA被水解破坏,此时R型球菌 将不能转化为S型活球菌。

[跟随名师·解疑难] 1.体内转化实验(格里菲思的实验) (1)过程及结果:

(2)结果分析: ①组说明R型球菌无毒性。 ②组说明S型球菌有毒性。

③组说明加热杀死的S型球菌已失活。
④组说明无毒的R型球菌已转化为有毒的S型球菌,即S型 球菌体内含有使R型球菌转化为S型球菌的物质。 (3)结论:已被加热杀死的S型球菌体内含有“转化因子”, 促使R型球菌转化为S型球菌。

2.艾弗里的离体细菌转化实验

过程· 结果

分析

S 型球菌的 DNA 使 R 型球菌发生转化; S 型 球菌的其他物质不能使R型球菌发生转化 S型球菌体内只有DNA才是“转化因子”,即

结论

DNA 是遗传物质,其他物质都不是遗传物 质

[特别提醒]两次转化实验的联系 (1)所用材料相同,都是肺炎球菌(R型和S型)。 (2)体内转化实验是基础,仅说明S型球菌体内有“转化 因子”;体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA。

(3)两个转化实验都遵循对照原则。

[自读教材·夯基础] 1.实验材料及方法[填图或填空] (1)T2噬菌体的结构及代谢特点:

(2)实验方法: 放射性同位素标记 法。

2.实验过程及结论:

(1)实验过程:

(2)实验结论: DNA 是噬菌体的遗传物质。

1.与大多数生物相比,病毒在结构和代谢方面各有何 特别之处? 提示:病毒是一类分子生物,它不具有细胞结构,也不

具有独立代谢的能力,它必须营专性寄生生活,它的一切代
谢活动都必须依赖寄主细胞完成。

2.直接用含放射性同位素标记的营养物质配制培养基培 养噬菌体能否达到目的?如何才能获得放射性同位素标记的噬 菌体?

提示:不能。病毒营专性寄生生活,不可使用人工配制的
普通培养基培养,需使用活体培养基。欲获得放射性同位素标 记的噬菌体必须先用含放射性同位素的培养基培养大肠杆菌让

大肠杆菌带有放射性,再让噬菌体反复侵染大肠杆菌,方可达
到目的。

3.T2噬菌体侵染细菌的实验,为什么用放射性同位素
35S和32P标记,而不用14C、3H、18O、15N?

提示:噬菌体由蛋白质外壳和内部的DNA组成,S是蛋 白质特有的,P是DNA特有的,故用35S标记蛋白质,32P标 记DNA,可以把DNA和蛋白质区分开。而C、H、O、N在 蛋白质和DNA中均有。

[跟随名师·解疑难] 1.实验思路及方法
S是蛋白质的特有元素,P几乎都存在于DNA分子中,用

放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质,可以将它们
分开,直接单独去观察它们各自的作用。

2.实验过程及结果 (1)第一步:标记细菌。
35 35 ? 细菌+含 S 的培养基→含 S的细菌 ? ? 32 32 ? 细菌+含 P 的培养基→含 P的细菌 ?

(2)第二步:标记噬菌体。
35 35 ? ?噬菌体+含 S的细菌→含 S的噬菌体 ? 32 32 ? 噬菌体+含 P 的细菌→含 P的噬菌体 ?

(3)第三步:噬菌体侵染细菌。

亲代噬菌体
32P标记DNA 35S标记蛋白质

寄主细胞内
有32P标记DNA

子代噬菌体
DNA有32P标记

无35S标记蛋白质 外壳蛋白无35S标记

3.实验分析 T2噬菌体的蛋白质并没有进入大肠杆菌体内,只有它的

DNA进入到大肠杆菌体内,并且不断增殖,说明噬菌体在亲
代与子代之间具有连续性的物质是DNA,亲代噬菌体的各种 性状是通过DNA遗传给后代的。 4.结论 (1)直接证明:DNA是遗传物质。

(2)间接证明:DNA能够自我复制,使前后代保持一定
的连续性;DNA能控制蛋白质的生物合成。

5.实验结果中放射性分布的分析 (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含有放射 性的原因: ①保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入到大肠杆菌细 胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。 ②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升高。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不 含放射性,但可能由于搅拌不充分,有少量35S的噬菌体外壳 仍吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出

现少量的放射性。

1.生物的遗传物质[判断正误] (1)在植物细胞和动物细胞中遗传物质主要是DNA。 ( × ) (2)凡是含DNA的生物,不论其有无RNA,遗传物质均为

DNA。

(√)

(3)在只含有RNA而无DNA的一些病毒中,遗传物质是RNA。

(

)

√ (4)正是由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,故有“DNA (√ )

是主要的遗传物质”之说。

2.RNA是遗传物质的证据[填空] (1)烟草花叶病毒(TMV)的实验: ①烟草花叶病毒结构: ②实验过程:
? RNA 感染烟草 ――→ 烟草叶发病 烟草花叶病毒 震荡 ? ――→? 分离 ? 蛋白质 感染烟草 水、苯酚 ――→ 烟草叶不发病 ? ③结论:控制烟草花叶病毒性状的物质是 RNA而不是蛋白质 。

(2)TMV(烟草花叶病毒)与HRV(车前草病毒)的病毒重建实验:

①实验过程:
TMV的蛋白质? ? 感染 ? →重建病毒 ――→ 烟草→ HRV 的病斑 HRV的RNA ? ? 后代的类型 ―――――→ HRV TMV的RNA ? ? 感染 ? →重建病毒 ――→ 烟草→ TMV 的病斑 HRV的蛋白质? ? 后代的类型 ―――――→ TMV

④结论:控制TMV、HRV性状的物质是 RNA 而不是 蛋白质 。

1.“遗传物质是核酸但主要是DNA”“遗传物质是DNA”“遗

传物质是RNA”,以上说法应分别针对何种生物而言?
提示:所有生物的遗传物质均为核酸(无核酸的朊病毒除外),

其中绝大多数生物的遗传物质是DNA;凡含DNA的生物(包括
所有细胞生物及DNA病毒)其遗传物质是DNA,在无DNA,只 含RNA的病毒中,RNA是遗传物质。

2.有某种新发现的病毒,为确认其类型,科学家用RNA 水解酶处理,发现仍具有感染能力,而用DNA酶处理时,却 丧失了感染能力,你能推测它属于哪类病毒吗? 提示:若使用RNA水解酶处理病毒,病毒仍具感染能力,

表明该病毒的遗传物质不是RNA;当用DNA酶处理病毒时,
该病毒丧失感染能力,这表明该病毒的遗传物质应是DNA,

为DNA病毒。

[跟随名师·解疑难]
1.生物的遗传物质归纳 生物 所含核酸 遗传物质

细胞生物
DNA病毒 病毒 RNA病毒

DNA、RNA
DNA RNA

DNA
DNA RNA

病毒的遗传物质是DNA或RNA 绝大多数生物的遗传物质为 DNA ,极

所有生物

少 数 病 毒 (RNA 病 毒 ) 的 遗 传 物 质 为
RNA——生物的遗传物质主要是DNA

2.生物遗传物质化学本质的四种常用探究方法 (1)分离提纯:肺炎球菌的转化实验。缺点是物质纯度不 能保证是100%。

(2)同位素标记法:噬菌体侵染细菌的实验。方法是分别
标记两者的特有元素;将病毒的化学物质分开,单独、直接地 观察它们各自的作用。目的是把DNA与蛋白质区分开。 (3)病毒重组法:烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方 法是将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组

合,得到杂种病毒。
(4)水解酶法:利用酶的专一性,控制起作用的物质,从 而判断出起作用的物质种类。

3.探索遗传物质的经典实验归纳

[特别提醒]

正是由于物质分离提纯时,纯度不能保

证100%,所以,相对于艾弗里实验,噬菌体侵染细菌实验 更具说服力和可信度(因蛋白质外壳并未进入细菌,没有任 何嫌疑)。

[例1]

(2011· 广东高考改编)艾弗里和同事用 R 型和 S

型肺炎球菌进行实验,结果如下表。从表可知 实验组号 ① ② 接种菌型 R R 加入S型球菌物质 蛋白质 荚膜多糖 培养皿长菌情况 R型 R型




R
R

DNA
DNA(经DNA酶处理)

R 型、S 型
R型

(

)

A.①不能证明 S 型球菌的蛋白质不是转化因子 B.②说明 S型球菌的荚膜多糖有酶活性 C.③和④说明 S 型球菌的 DNA 是转化因子 D.①~④说明 DNA 是主要的遗传物质

[思路点拨]

[精讲精析]

由①、②、③组相比较可知DNA是S型球菌

的转化因子,再通过④组可进一步证明DNA是S型球菌的转化
因子,蛋白质、多糖以及DNA水解产物都不是S型球菌的转化 因子,A错误、C正确;从表中不能得出B项的结论;表中信 息不能说明DNA是S型球菌的主要遗传物质,D错误。 [答案] C

(1)在格里菲思的实验中,分别用活的S型和R型球菌注射小 鼠形成对照,加热杀死的S型球菌单独注射和与R型活球菌混合

注射形成对照。在艾弗里的体外转化实验中,DNA、蛋白质、
多糖等物质之间形成对照,而DNA与DNA酶处理产物之间也形 成对照。 (2)加热杀死S型球菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其 内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。

(3)R型球菌转化成S型球菌的实质是S型球菌的DNA与R型
球菌DNA实现重组从而表现出S型球菌的性状。

[例2]

(2011· 江苏高考)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的 ( )

叙述,正确的是

A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培

养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆 菌,进行长时间的保温培养

C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放
射性可能是搅拌不充分所致 D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传

物质、蛋白质不是遗传物质

[思路点拨]

[精讲精析]

A项错误,噬菌体营寄生生活,不能用培养

基直接培养;B项错误,保温时间不能过长,若保温时间太长
则可能有含32P的子代噬菌体释放出来,离心后存在于上清液 中,导致上清液中也能检测到放射性。C项正确,35S标记的 是噬菌体的蛋白质,理论上应存在于上清液中,但可能因搅 拌不充分而使部分噬菌体仍吸附在细菌表面,离心后存在于

沉淀物中;D项错误,本实验可说明DNA是遗传物质,但不
能证明蛋白质不是遗传物质。 [答案] C

艾弗里实验

噬菌体侵染细菌实验

思路相同

设法将 DNA 与其他物质分开,单独地直接研究它 们各自不同的遗传功能,且都遵循了对照原则 直接分离 :分离 S 型 球 同位素标记法:分别标记

处理方式 菌的 DNA 、多糖、蛋白 的区别 质等,分别与 R 型球菌 混合培养 实验结论 的遗传物质”

DNA和蛋白质的特殊元素
(32P和35S)

都证明了DNA是遗传物质,都未证明DNA是“主要

[例3]

科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两

个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组 实验(见下表)中,不可能出现的结果是 实验结果 ( )

实验 编号

实验过程

病斑 类型

病斑中的 病毒类型




a型TMV→感染植物
b型TMV→感染植物

a型
b型

a型
b型

实验 编号

实验结果
实验过程 病斑 类型 组合病毒(a型TMV的蛋白质+ b型TMV的RNA)→感染植物 组合病毒(b型TMV的蛋白质+ a型TMV的RNA)→感染植物 A.实验① C.实验③ b型 病斑中的 病毒类型 a型





a型

a型

B.实验② D.实验④

[思路点拨]

[精讲精析]

烟草花叶病毒是RNA病毒,遗传特性是

由RNA决定的,实验③组合病毒的遗传物质是b型TMV的

RNA,所以分离出的病毒类型应该是b型。
[答案] C

1.设计并分析病毒拆合与杂交实验,确认相 应病毒的遗传物质。

2.选择适宜材料,进行DNA粗提取与鉴定实
验。

典例剖析 下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验装置:

(1)实验材料选用鸡血细胞液,而不用鸡全血,主要原因是鸡 血细胞液中有较高含量的________。 (2)在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是________,通 过图B所示的步骤取得滤液,再在溶液中加入2 mol/L的NaCl溶液

的目的是________;图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是
________。 (3)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA,可滴加 ________溶液,结果在水浴加热的条件下发生溶液变蓝的现象。

[解析]

图A、B、C所示为“DNA的粗提取与鉴定”实验

的三个关键步骤。图A通过添加蒸馏水,血细胞与蒸馏水相

混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中,细胞因大量吸水
而导致最终破裂,并释放出胞内物。图B通过纱布过滤使血 细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中(将大量胶状物滤出),

再在滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加,
溶于NaCl溶液。图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水(大量), 可使溶液的NaCl浓度降至较低,由于DNA在较低浓度的

NaCl溶液中溶解度很低(在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最
低,浓度再小则DNA溶解度将增大),可使DNA低渗析出, 经过滤等手段可以收集到DNA。DNA与二苯胺发生蓝色反应, 可作为DNA鉴定的方法。

[答案]

(1)DNA

(2)使血细胞破裂 使DNA析出

使滤液中的

DNA溶于浓盐溶液

(3)二苯胺

归纳拓展
DNA的粗提取与鉴定 1.实验原理 (1) DNA在不同浓度氯化钠溶液 中的溶解度不同,其变化曲线如右图:

(2)DNA不溶于酒精溶液,但细胞中的其他某些物质

可以溶于酒精溶液,据此可提取含杂质较少的DNA。
沸水浴 (3)DNA+二苯胺 ――→ 蓝色(用于 DNA 的鉴定)。

2.实验材料 凡含细胞核的材料均可用于提取DNA(哺乳动物成 熟红细胞无细胞核,不适宜作本实验材料),鸡的红细胞 含较多DNA,适宜作本实验材料。

3.实验流程

?①取血细胞液5~10 mL+ ? ?20 mL蒸馏水,玻璃棒沿 ?一个方向快速搅拌5 min (1)提取血细? ?②纱布过滤,滤液中含DNA 胞核物质? ?和其他核物质,如蛋白质 ?③原理:血细胞的细胞膜吸 ? ?水涨破,玻璃棒快速搅拌 ? ? 加速血细胞破裂

(2)溶解核内DNA:滤液+2 mol/L的NaCl溶液40 mL,

玻璃棒沿一个方向搅拌

(3)析出含 DNA 的黏稠物:溶液+蒸馏水

轻轻搅拌 ――→ 沿一个方向

析出丝状物(直至丝状物不 再增加为止),此时 NaCl 溶液相当于被稀释到 0.14 mol/L

(4)滤取含DNA的黏稠物:用多层纱布过滤,含DNA的黏稠
物留在纱布上

?20 mL 2 mol/L? ? ?50 mL烧杯 ――→ 溶解 (5)DNA 黏稠物再溶解? NaCl溶液 ? 搅拌 3 min ? ? ?上述黏稠物 ?

(6)过滤含DNA的2 mol/L NaCl溶液:用2层纱布过滤,滤液 中含DNA

(8)DNA鉴定:

4.实验归纳 (1)加入抗凝剂的目的:制备鸡血细胞液时要在取新鲜 鸡血的同时加入抗凝剂止血液凝固。 (2)三种NaCl溶液浓度:0.14 mol/L NaCl溶液用于析出 DNA;2 mol/L NaCl溶液用于溶解DNA;0.015 mol/L NaCl 溶液用于鉴定DNA。

(3)两次用到蒸馏水:步骤①中加蒸馏水,目的是让血细
胞发生渗透吸水涨破而释放DNA;步骤②中加蒸馏水,目的 是降低NaCl溶液的浓度,析出DNA。 (4)两种颜色变化:析出的DNA是白色丝状物;DNA中 加入二苯胺试剂,加热后呈蓝色。 (5)三次过滤:第一次和第三次要用其滤液,使用的纱布 为1~2层,第二次要用其滤出的黏稠物,使用纱布为多层。

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