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必修② 遺傳與進(jìn)化 第三章 基因的本質(zhì),,,,,第一講 DNA是主要的遺傳物質(zhì),,課前自主學(xué)習(xí),,,課堂互動探究,肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗,2．體外轉(zhuǎn)化——艾弗里 (1)過程及結(jié)果： (2)結(jié)論： ①S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。 ②S型細(xì)菌的其他物質(zhì)不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。,3．體內(nèi)轉(zhuǎn)化與體外轉(zhuǎn)化的關(guān)系 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗說明S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子，體外轉(zhuǎn)化實驗進(jìn)一步證明轉(zhuǎn)化因子是DNA。,4．體內(nèi)轉(zhuǎn)化與體外轉(zhuǎn)化比較,5.相關(guān)問題分析 (1)加熱殺死的S型細(xì)菌，其蛋白質(zhì)變性失活，但DNA在加熱過程中，雙螺旋解開，氫鍵被打斷，但緩慢冷卻時，其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。 (2)轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中，即實現(xiàn)了基因重組。 (3)轉(zhuǎn)化后形成的S型細(xì)菌可以遺傳下去，說明S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)。,1．(2013·東城區(qū)質(zhì)檢)在艾弗里證明遺傳物質(zhì)是DNA的實驗中，將從S型活細(xì)菌中提取的DNA用DNA酶進(jìn)行了處理，并將處理后的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型細(xì)菌生長。設(shè)置本實驗步驟的目的是( ) A．證明R型細(xì)菌生長不需要DNA B．與“以S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照,C．補充R型細(xì)菌生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì) D．直接證明S型細(xì)菌DNA不是促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的因素 解析：將從S型活細(xì)菌中提取的DNA用DNA酶進(jìn)行處理，并將處理后的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)的目的是與“以S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照，確保單一變量。 答案：B,2．(2013·江蘇高考)下列關(guān)于生命科學(xué)研究方法與發(fā)展過程的敘述，正確的是( ) A．細(xì)胞學(xué)說從一個方面揭示了生物界的統(tǒng)一性 B．標(biāo)志重捕法解決了活動性不強的動物取樣方法上的難題 C．格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗直接證明了DNA是遺傳物質(zhì) D．按孟德爾方法做雜交實驗得到的不同結(jié)果證明孟德爾定律不具有普遍性,解析：標(biāo)志重捕法用于活動能力較強的動物的取樣；格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗說明了“轉(zhuǎn)化因子”的存在，但未說明DNA是遺傳物質(zhì)；孟德爾定律在生物有性生殖中具有普遍性。 答案：A,噬菌體侵染細(xì)菌的實驗,2．實驗方法 放射性同位素標(biāo)記法。標(biāo)記結(jié)果如下表。,3.實驗過程及結(jié)果 (1)標(biāo)記噬菌體：用分別含35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，再用培養(yǎng)的細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，分別得到蛋白質(zhì)被35S標(biāo)記和DNA被32P標(biāo)記的噬菌體。 (2)噬菌體侵染細(xì)菌：,4．結(jié)果分析 (1)噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼留在外面。 (2)子代噬菌體的各種性狀是通過親代DNA來遺傳的。 5．結(jié)論 DNA是遺傳物質(zhì)。,6．上清液和沉淀物放射性分析 (1)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中含放射性的原因： ①保溫時間過短，有一部分噬菌體還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，上清液中出現(xiàn)放射性。 ②噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機分離，這一段保溫時間過長，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，也會使上清液中出現(xiàn)放射性。,(2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。,7．與肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的比較,[特別提醒] 因噬菌體蛋白質(zhì)含有DNA沒有的特殊元素S，所以用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)；DNA含有蛋白質(zhì)沒有的元素P，所以用32P標(biāo)記DNA；因DNA和蛋白質(zhì)都含有C、H、O、N元素，所以此實驗不能用C、H、O、N作為標(biāo)記元素。,3．(2013·蘇北模擬)赫爾希通過T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，實驗主要包括4個步驟： ①將35S和32P標(biāo)記的噬菌體分別與細(xì)菌混合培養(yǎng) ②用35S和32P分別標(biāo)記噬菌體 ③放射性檢測 ④離心分離 實驗步驟的正確順序為( ) A．①②④③ B．④②①③ C．②①④③ D．②①③④,解析：實驗過程是用35S和32P分別標(biāo)記噬菌體，然后與細(xì)菌混合培養(yǎng)，再離心分離，進(jìn)行放射性檢測。 答案：C,4．關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實驗”的敘述，正確的是( ) A．分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 B．分別用“35S和32P標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，進(jìn)行長時間的保溫培養(yǎng) C．用35S標(biāo)記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物中存在少量放射性可能是攪拌不充分所致 D．32P、35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌實驗分別說明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),解析：噬菌體是寄生生物，一般的培養(yǎng)基無法培養(yǎng)噬菌體；在用35S和32P標(biāo)記的噬菌體分別侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌時，保溫培養(yǎng)的時間不能過長，否則子代噬菌體會從大腸桿菌中釋放出來，從而影響實驗結(jié)果；用35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌實驗中，沉淀物中有少量放射性是因為攪拌不充分，使含35S的蛋白質(zhì)外殼殘留在細(xì)菌上；噬菌體侵染細(xì)菌的實驗只能說明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)是不是遺傳物質(zhì)。 答案：C,1．煙草花葉病毒感染煙草實驗,DNA是主要的遺傳物質(zhì),2.DNA是主要的遺傳物質(zhì) 結(jié)論：由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。,5．煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙草葉，但二者致病病斑不同(如下圖A)，試分析圖B中(a)、(b)、(c)三個實驗并回答問題。,(1)(a)表示用________感染煙草葉，結(jié)果________。 (2)(b)表示用________感染煙草葉，結(jié)果________。 (3)(c)表示用________感染煙草葉，結(jié)果________。 (4)(d)表示由人工合成的新病毒，其產(chǎn)生的后代是________型。 (5)整個實驗說明_______________________________ _________________________________________。,解析：解題的關(guān)鍵在于讀懂題圖所表示的含義：圖B中(a)為用TMV的蛋白質(zhì)外殼去感染煙草葉，結(jié)果煙草葉未被感染；(b)為用HRV的RNA去感染煙草葉，使煙草葉被感染，表現(xiàn)出被HRV感染的癥狀；(c)表示用“雜種病毒”去感染煙草葉，被感染的煙草葉表現(xiàn)出HRV感染的癥狀；(d)表示由TMV蛋白質(zhì)外殼和HRV的RNA組成的“雜種病毒”在煙草葉中增殖產(chǎn)生的后代為HRV型。在對照中，顯示了HRV的性狀遺傳是由RNA控制的。,答案：(1)TMV的蛋白質(zhì)外殼 無病斑 (2)HRV的RNA 出現(xiàn)HRV感染煙草葉的病斑 (3)TMV的蛋白質(zhì)外殼和HRV的RNA合成的新病毒 出現(xiàn)HRV感染煙草葉的病斑 (4)HRV (5)RNA是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),,實驗技能提升,6．2010年11月26日日本千葉縣政府宣布，該縣一所小學(xué)近日發(fā)生諾瓦克病毒集體感染事件，200多名患者出現(xiàn)腹瀉和嘔吐等病狀。 要研制諾瓦克病毒疫苗，必須知道其大分子組成，設(shè)計實驗探究其物質(zhì)組成。 (1)實驗原理： ①RNA溶液在鹽酸中與苔黑酚試劑共熱顯綠色。 ②蛋白質(zhì)溶液與________反應(yīng)顯________色。 ③________________________________________。,(2)實驗步驟： ①用三支潔凈的試管分別取等量含有諾瓦克病毒的溶液，編號A、B、C。 ②向A試管中滴加適量的二苯胺試劑，水浴加熱。 ③向B試管中滴加適量濃鹽酸與苔黑酚，加熱。 ④向C試管中___________________________。 (3)請設(shè)計一個表格并記錄實驗結(jié)果。 (4)實驗結(jié)論________________________________。,解析：諾瓦克病毒由蛋白質(zhì)外殼和核酸組成，核酸包括DNA和RNA，要鑒定這些大分子物質(zhì)，可利用某些化學(xué)試劑與這些物質(zhì)發(fā)生顏色反應(yīng)，根據(jù)特定的顏色，判斷該病毒中是否含有這些大分子成分。 設(shè)計表格方便記錄實驗結(jié)果，利用實驗結(jié)果分析，并得出結(jié)論。,答案：(1)②雙縮脲試劑 紫 ③DNA溶液與二苯胺試劑共熱顯藍(lán)色 (2)④加適量的雙縮脲試劑，振蕩 (3)表格如下： (4)諾瓦克病毒的大分子組成為RNA和蛋白質(zhì) 注：(3)、(4)其他答案也可，但表格內(nèi)容要與結(jié)論一致。,1．(2012·江蘇高考)人類對遺傳物質(zhì)本質(zhì)的探索經(jīng)歷了漫長的過程，下列有關(guān)敘述正確的是( ) A．孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子并證實了其傳遞規(guī)律和化學(xué)本質(zhì) B．噬菌體侵染細(xì)菌實驗比肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗更具說服力,C．沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中嘧啶數(shù)不等于嘌呤數(shù) D．煙草花葉病毒感染煙草實驗說明所有病毒的遺傳物質(zhì)是RNA 解析：孟德爾提出遺傳因子的概念，但沒有證明遺傳因子的化學(xué)本質(zhì)，DNA雙螺旋中嘧啶數(shù)＝嘌呤數(shù)；煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 答案：B,2．(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ)在生命科學(xué)發(fā)展過程中，證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗是( ) ①孟德爾的豌豆雜交實驗 ②摩爾根的果蠅雜交實驗 ③肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 ④T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗 ⑤ DNA的X光衍射實驗 A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤,解析：孟德爾通過豌豆雜交實驗，發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律；摩爾根的果繩雜交實驗證明基因在染色體上；根據(jù)DNA的X光衍射實驗數(shù)據(jù)，建立了DNA的結(jié)構(gòu)。 答案：C,3．艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實驗，都能證明DNA是遺傳物質(zhì)，對這兩個實驗的研究方法可能有：①設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應(yīng)；②放射性同位素標(biāo)記法。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A．兩者都運用了①和② B．前者運用了①，后者運用了② C．前者只運用了②，后者運用了①和② D．前者只運用了①，后者運用了①和②,解析：艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應(yīng)。而赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實驗也是把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應(yīng)，并且還運用了放射性同位素標(biāo)記法。 答案：D,4．在證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗中，赫爾希和蔡斯分別用32P和35S標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，在圖中標(biāo)記元素所在部位依次是( ) A．①、④ B．②、④ C．①、⑤ D．③、⑤,,解析：DNA的基本單位是脫氧核苷酸，32P標(biāo)記的部位是①磷酸基，脫氧核糖和含氮堿基不含P；35S標(biāo)記的是蛋白質(zhì)的R基團，其他部位不含S。 答案：A,5．下列有關(guān)實驗及實驗結(jié)論的敘述中，錯誤的是( ),解析：“S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，離心后獲得的上清液的放射性很高，不能說明DNA是遺傳物質(zhì)。 答案：B,6．如圖是科學(xué)家為了弄清轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)而做的實驗，則三個實驗的培養(yǎng)皿中只存在一種菌落的是 ( ),,A．實驗一 B．實驗二 C．實驗三 D．實驗一和三 解析：實驗二中加入的DNA酶能水解S型細(xì)菌的DNA，R型細(xì)菌不能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，所以實驗二的培養(yǎng)皿中只有一種菌落。 答案：B,7．1928年，英國科學(xué)家利用小鼠做了如下的實驗： 實驗1：R型活細(xì)菌＋小鼠→小鼠存活； 實驗2：S型活細(xì)菌＋小鼠→小鼠死亡→分離出S型活細(xì)菌； 實驗3：加熱后殺死的S型細(xì)菌＋小鼠→小鼠存活； 實驗4：加熱后殺死的S型細(xì)菌＋R型活細(xì)菌＋小鼠→小鼠死亡。,請回答下列相關(guān)問題： (1)在實驗4中從死亡的小鼠體內(nèi)能夠分離出______________細(xì)菌。 (2)除了用注射法，通過觀察小鼠的生活情況來區(qū)分R型和S型細(xì)菌外，你還可以利用怎樣的方法來區(qū)別R型和S型細(xì)菌？_____________________,(3)如圖為實驗4中小鼠體內(nèi)R型細(xì)菌的增長曲線，請在圖中繪出S型細(xì)菌的增長情況。(用虛線繪制) (4)通過該實驗獲得的結(jié)論是_______________。 (5)一段時間后，給實驗3中的小鼠注射S型活細(xì)菌，請預(yù)測該小鼠的生活情況：________；并分析其原因：_____ _____________________。,,解析： (1)在實驗4中，小鼠的死亡是部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的結(jié)果，故從死亡的小鼠體內(nèi)能夠分離出R型和S型種細(xì)菌。(2)除了運用注射法，通過觀察小鼠是否死亡來區(qū)分R型和S型細(xì)菌外，也可以通過培養(yǎng)細(xì)菌，直接觀察細(xì)菌的菌落特征進(jìn)行判斷，以及借助顯微鏡觀察細(xì)菌有無莢膜來判斷。,(3)繪圖時需要注意：①S型細(xì)菌種群將呈現(xiàn)“S”型增長曲線；②S型細(xì)菌的初始數(shù)量應(yīng)為0，體現(xiàn)轉(zhuǎn)化從無到有的過程；③S型細(xì)菌應(yīng)先于R型細(xì)菌開始增長，且最后數(shù)量要多于R型細(xì)菌。(4)該實驗證明了S型細(xì)菌中存在著轉(zhuǎn)化因子，但不能證明DNA就是遺傳物質(zhì)。(5)一段時間后，給實驗3中的小鼠注射S型活細(xì)菌，小鼠不會死亡，因為先前注射的加熱后殺死的S型細(xì)菌相當(dāng)于抗原，小鼠體內(nèi)會產(chǎn)生相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞，能夠殺死注射的S型活細(xì)菌。,答案：(1)S型和R型 (2)顯微鏡下觀察細(xì)菌有無莢膜(或在固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察菌落特征，若菌落表面光滑，則為S型；若菌落表面粗糙，則為R型) (3)如圖 (4)S型細(xì)菌中存在著轉(zhuǎn)化因子 (5)存活 加熱后殺死的S型細(xì)菌相當(dāng)于疫苗，能刺激小鼠產(chǎn)生大量的抗體和記憶細(xì)胞,,8．某科學(xué)家做“噬菌體侵染細(xì)菌實驗”時，用放射性同位素標(biāo)記某個噬菌體和細(xì)菌的有關(guān)結(jié)構(gòu)或物質(zhì)(如下表所示)。產(chǎn)生的n個子代噬菌體與親代噬菌體的形狀、大小完全一樣。,(1)子代噬菌體的DNA應(yīng)含有表中的________和________元素，各有________個和________個。 (2)子代噬菌體中，只含32P的有________個；只含31P的有________個；同時含有32P、31P的有________個。 (3)子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中都沒有________元素，由此說明__________________________；子代噬菌體蛋白質(zhì)都含有________元素，這是因為____________ ______________。,解析：由于細(xì)菌細(xì)胞中核苷酸含31P，而噬菌體核酸中含32P，細(xì)菌氨基酸含35S，噬菌體蛋白質(zhì)含32S，噬菌體侵染細(xì)菌時，其蛋白質(zhì)外殼留在外面，只有DNA侵入，合成子代噬菌體所需的原料均來自宿主細(xì)胞，因此，每個噬菌體侵染細(xì)菌所形成的子代噬菌體的DNA中，只有2個含親代噬菌體的DNA模板鏈，其余均只含31P，而蛋白質(zhì)外殼應(yīng)全是由細(xì)菌提供的原料構(gòu)建的，即全含35S。,答案：(1)31P 32P n 2(或32P 31P 2 n) (2)0 n－2 2 (3)32S 噬菌體侵染細(xì)菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi) 35S 子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是以細(xì)菌內(nèi)35S標(biāo)記的氨基酸為原料合成的,