教师用书2016-2017版高中生物第3章遗传的分子基础第1节核酸是遗传物质的证据学案浙科版必修2

第一节核酸是遗传物质的证据1概述噬菌体侵染细菌的实验，体会实验方法与技术的多样性。2概述肺炎双球菌的转化实验，感悟实验的严密性和逻辑的严谨性。3简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同模型法是进行科学研究的重要方法。噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验1实验方法：放射性同位素标记法。2实验材料：T2噬菌体，它是一种专门寄生在细菌体内的病毒，不能独立生存，它的头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，头部内含有一个DNA分子。3实验过程及结果(1)被35S标记的噬菌体细菌子代噬菌体中没有35S。(2)被32P标记的噬菌体细菌子代噬菌体中有32P。4.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在细菌细胞外。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传。5结论：DNA是遗传物质。探讨：为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？提示：因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。探讨：能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S 同时标记噬菌体？提示：不能，因为DNA和蛋白质都含C和O。不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为放射性检测仪只能检测放射性的位置，不能检测是哪种物质发出的放射性。探讨：噬菌体侵染细菌的实验中，沉淀物中含有的物质主要是什么？提示：被侵染的大肠杆菌。1T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程(1)吸附：用尾部的末端(六根尾丝)吸附在大肠杆菌表面。(2)注入：释放出溶菌酶，破坏大肠杆菌的局部细胞膜，噬菌体DNA通过尾管进入大肠杆菌，蛋白质外壳留在外面。(3)复制、合成：在噬菌体DNA的指导下，以大肠杆菌体内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以大肠杆菌体内的氨基酸为原料合成噬菌体蛋白质外壳。(4)组装：一个蛋白质外壳装入一个噬菌体DNA分子，组成一个新的噬菌体。(5)释放：大肠杆菌细胞破裂，释放出几十个至几百个子代噬菌体。2上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析(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，也会使上清液出现放射性。(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，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。1右图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌实验”，侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA和蛋白质中含有的标记元素应是()A31P、32P和35SB31P、32P和32SC31P、32P和32S、35SD32P和32S、35S【解析】在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。并且S元素仅存在于蛋白质中，99%的P元素都存在于DNA中。当T2噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌细胞内，而其蛋白质外壳则留在细胞外面。T2噬菌体的DNA进入细菌体内后，利用细菌的组成成分，来合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，因此子代噬菌体的DNA都含31P、少数DNA含32P，所有子代噬菌体的蛋白质都含35S。【答案】A2科学家用含有15N的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养T2噬菌体，待大肠杆菌解体后，15N()【导学号：35930018】A不出现在T2噬菌体中B仅出现在T2噬菌体的DNA中C出现在T2噬菌体的外壳和DNA中D仅出现在T2噬菌体的外壳中【解析】DNA和蛋白质中都含有N元素。噬菌体侵染被15N标记的大肠杆菌，合成自身DNA和蛋白质的原料都来源于大肠杆菌，因此子代噬菌体的DNA和蛋白质都含有15N。【答案】C肺 炎 双 球 菌 转 化 实 验1肺炎双球菌种类比较项目S型球菌R型球菌菌落光滑粗糙菌体有荚膜无荚膜有无毒性有毒性无毒性2.活体细菌转化实验(1)实验过程和现象：S型活球菌小鼠死亡。R型活球菌小鼠存活。加热杀死的S型球菌小鼠存活。加热杀死的S型球菌R型活球菌小鼠死亡。(2)结论：加热杀死的S型球菌有某种物质(“转化因子”)能使R型活球菌转化成活的S型球菌。3离体细菌转化实验(1)实验材料：R型菌、S型菌。(2)实验过程及结果：(3)特点：DNA纯度越高，转化效率就越高。(4)实验结论：DNA是遗传物质。探讨：活体细菌转化实验能否证明转化因子是哪种物质？为什么？提示：不能。活体细菌转化实验没有将细菌中各组分分开，因此，该实验只能证明S型细菌体内含有转化因子，不能证明转化因子是哪种物质。探讨：如果把S型菌的DNA提取出来后，直接注射到小鼠体内，能否从小鼠体内分离得到S型菌？提示：不能，因为S型菌的DNA能使R型菌转化为S型菌，前提是S型菌的DNA能与R型菌的DNA发生重组，直接将S型菌的DNA注入小鼠体内，如果小鼠体内没有R型菌，无法转化为S型菌。探讨：请分析活体细菌转化实验和离体细菌转化实验的关系。提示：活体细菌转化实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但转化因子是哪种物质并没有证明。离体细菌转化实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。1肺炎双球菌活体细菌转化实验和离体细菌转化实验的比较和分析活体细菌转化实验离体细菌转化实验培养细菌小鼠(体内)培养基(体外)实验结果加热杀死的S型球菌能使R型球菌转化为S型球菌S型球菌的DNA使R型球菌转化为S型球菌实验结论S型球菌体内有“转化因子”S型球菌的DNA是遗传物质联系所用材料相同，都是肺炎双球菌(R型和S型)实验目的都是研究谁是遗传物质活体细菌转化实验是基础，仅说明S型球菌体内有“转化因子”，离体细菌转化实验进一步证明“转化因子”是DNA两个转化实验都遵循对照原则、单一变量原则2.实验拓展分析(1)加热杀死S型细菌的过程中，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活性。(2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌DNA与R型细菌DNA实现重组，表现出S型细菌的性状。(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。1已知有荚膜的肺炎双球菌可引起动物致死性败血症，无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。请根据下列实验回答：从有荚膜的肺炎双球菌中提取了DNA、蛋白质、多糖等物质，分别加入培养无荚膜细菌的培养基中，并将培养液注射到小鼠体内，其结果不正确的是()【解析】从有荚膜的肺炎双球菌体内提取的物质中，只有DNA才能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，使小鼠致死。A、B、C都正确。D中有DNA，但用DNA酶处理DNA分子，就会使DNA分子水解，不会使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，小鼠应正常。【答案】D2肺炎双球菌转化实验中，发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列哪些类型的细菌()【导学号：35930019】有毒R型无毒R型有毒S型无毒S型ABCD【答案】C烟 草 花 叶 病 毒 的 感 染 和 重 建 实 验1烟草花叶病毒的组成成分：RNA和蛋白质。2实验过程：(1)烟草花叶病毒的蛋白质烟草烟草不患病。(2)烟草花叶病毒的RNA烟草烟草患病。(3)烟草花叶病毒RNARNA酶烟草烟草不患病。(4)TMVA蛋白质TMVB RNA 重建病毒烟草从烟草中能分离出TMVB后代。(5)TMVB蛋白质TMVA RNA重建病毒烟草从烟草中能分离出TMVA后代。3结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。探讨：病毒的遗传物质是否都是RNA?提示：不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。探讨：细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?提示：细胞质中的遗传物质是DNA。探讨：“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”能证明DNA是主要的遗传物质吗？提示：不能，“DNA是主要遗传物质”指的是绝大多数生物的遗传物质是DNA，而这两个实验只能证明DNA是遗传物质，并不能证明“DNA是主要的遗传物质”。1不同生物的遗传物质细胞生物非细胞生物生物类型真核生物原核生物多数病毒少数病毒实例真菌、原生生物、所有动植物细菌、蓝藻、放线菌等噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA遗传物质DNADNA DNARNA结果：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA结论：DNA是主要的遗传物质1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()实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出的病毒类型Aa型TMV感染植物a型a型Bb型TMV感染植物b型b型C组合病毒(a型TMV的蛋白质b型TMV的RNA)感染植物b型a型D组合病毒(b型TMV的蛋白质a型TMV的RNA)感染植物a型a型【解析】烟草花叶病毒是RNA病毒，遗传特性是由RNA决定的，实验C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】C2下列关于生物的遗传物质的叙述，不正确的是()【导学号：35930020】A核酸是一切生物的遗传物质(朊病毒除外)B绝大多数生物的遗传物质是DNAC除少数病毒外，生物的遗传物质都是DNAD生物细胞内DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质【解析】DNA是主要的遗传物质是因为除少数病毒的遗传物质不是DNA外，其他生物的遗传物质都是DNA。【答案】D1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D32P、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【解析】噬菌体不能用培养基直接进行培养；用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌后一定要注意保温培养时间，否则实验不能成功；用35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中，沉淀物存在少量放射性的原因，可能是搅拌不充分使部分噬菌体的外壳附着在细菌上而进入沉淀物中；32P、35S标记的噬菌体侵染实验能说明DNA是遗传物质，但不能说明蛋白质不是遗传物质。【答案】C2在探索遗传物质的过程中，关于噬菌体侵染细菌实验，下列叙述正确的是()A此实验证明了DNA是主要的遗传物质B用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体C用同位素32P标记的一组实验中，放射性主要分布在试管的上清液中D细菌裂解释放的噬菌体中，可检测到32P标记的DNA，但检测不到35S标记的蛋白质【解析】T2噬菌体侵染细菌的实验时，分别用32P标记DNA的T2噬菌体和用35S标记蛋白质的T2噬菌体进行侵染实验，该实验证明了DNA是遗传物质。【答案】D3活体细菌转化实验的结论不正确的是()A说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNAB说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌C说明了R型活细菌是无毒性的D说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的【解析】活体细菌转化实验，不能证明遗传物质是什么，只能证明S型细菌含有能让R型细菌转化的转化因子。【答案】A4科学家在证明遗传物质是DNA的实验中，将从S型活菌中提取的DNA用DNA酶进行了处理，并将处理后的DNA与R型菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的是()A证明R型菌生长不需要DNAB与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照C补充R型菌生长所需要的营养物质D直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化的因素【解析】本实验中真正的实验组是S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养，结果发现培养基上有R型菌和S型菌共同生长；为证明DNA的作用，设置了一系列对照实验(本题实验即是其中之一)，以进一步证明实验结论。【答案】B 5如图所示，甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重组形成杂种病毒丙，丙侵染植物细胞后，在植物细胞内增殖产生的新一代病毒是()【解析】杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的，核酸为遗传物质，所以子代病毒应与病毒乙相同。【答案】D课堂小结：网络构建核心回扣1.在肺炎双球菌转化实验中，只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌，即转化因子是DNA。2.T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S元素存在于蛋白质中，P元素几乎全存在于DNA中。3.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。4.DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA。9