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成才之路生物,路漫漫其修远兮吾将上下而求索,人教版必修2,基因的本质,第三章,全保留复制模型：在全保留复制模型中，母链DNA分开，分别复制形成两条子链DNA，此后两条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。弥散复制模型：在弥散(分散)复制模型中，亲代双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”。在这些模型中，现在认为哪一个是正确的？要正确回答这一问题，必须要弄清楚DNA的结构及其特点和DNA的复制过程。,本章共包括4节内容，第1节DNA是主要的遗传物质，第2节DNA分子的结构，第3节DNA的复制，第4节基因是有遗传效应的DNA片段。第1节主要讲述了DNA是遗传物质的直接证据“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”；第2节是由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成的；第3节包括对DNA分子复制的推测，DNA半保留复制的过程两部分；第4节包括说明基因与DNA关系的实例，DNA片段中的遗传信息两部分。,本章是从分子水平上进一步详尽地阐述遗传的物质基础和作用原理，通过讲述DNA是遗传物质的实验证据，DNA分子的结构和复制，以及基因的基本概念等内容，使同学们对DNA和基因的有关结构、它们之间的关系，以及在遗传上的作用等，有更深入的理解和认识。本章与其他各章的联系十分密切。第1章是在客观上，或说现象层面认识基因对性状的作用，本章则是在第2章的基础上延伸的。本章又为学习第4章基因的表达、第5章基因的突变及其他变异以及第6章从杂交育种到基因工程打下了必要的基础，也为学习第7章有关生物进化理论的内容进行了必要的知识铺垫。,学习本章知识需注意以下几个方面：1本章有许多经典的实验，学习中要循着科学家进行实验的方法步骤，认真分析实验结果，尝试归纳实验结论，进一步体会科学家实验设计的思路。2在学习本章内容的同时，还应该关注生物科学、技术与社会三者之间的关系，丰富自己的知识，充实自己的头脑，加深对所学知识的理解。,第1节DNA是主要的遗传物质,第三章,1S型肺炎双球菌有荚膜，有毒；R型肺炎双球菌无荚膜，无毒。2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。3T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S存在于蛋白质中，P几乎全部存在于DNA中。4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。5烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。,目标导航：1说出对遗传物质的早期推测。2分析肺炎双球菌转化实验的过程及结论。(重、难点)3分析噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。(重、难点)4说明DNA是主要遗传物质的原因。,问题探究：那么是什么物质决定了生物的遗传现象呢？提示：绝大多数生物的遗传是由DNA决定的，少数病毒的遗传由RNA决定。,一、肺炎双球菌的转化实验1两种肺炎双球菌的比较：,预习导学,有,光滑,有,无,粗糙,无,2.格里菲思的体内转化实验：(1)过程及现象：(2)实验结论：加热杀死的S型细菌中含有_将R型活细菌转化为_。,不死亡,死亡,S型活细菌,不死亡,死亡,S型活细菌,转化因子,S型活细菌,3艾弗里的体外转化实验：(1)过程及现象：(2)实验结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是_，即_是遗传物质，_不是遗传物质。,DNA,荚膜多糖,S型细菌,DNA酶,S型细菌,R型细菌,R型细菌,R型细菌,DNA,DNA,蛋白质,二、噬菌体侵染细菌的实验1T2噬菌体：(1)结构：头部和尾部的外壳由_构成，头部内含有_。(2)与大肠杆菌的关系：_。(3)增殖特点：在自身_的作用下，利用_体内的物质合成自身的组成成分，进行增殖。2实验方法：_。,蛋白质,DNA,寄生,遗传物质,大肠杆菌,放射性同位素标记法,35S,32P,35S,32P,很高,很低,35S,很低,很高,32P,4实验结果：(1)T2噬菌体侵染细菌时，_进入到细菌的细胞中，而_仍留在外面。(2)子代T2噬菌体的各种性状，是通过_遗传的。5结论：_是遗传物质。,DNA,蛋白质外壳,亲代的DNA,DNA,三、验证RNA是遗传物质的实验及生物的遗传物质1验证RNA是遗传物质的实验：(1)材料：_。(2)过程及结果：(3)结论：_。2生物的遗传物质：_是主要的遗传物质。,烟草花叶病毒,RNA,不出现烟草花叶病,RNA是遗传物质,DNA,1.格里菲思的实验能否证明S型细菌体内的哪种物质是转化因子？2艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质，能否证明蛋白质不是遗传物质？提示：1.不能。由于格里菲思没有将细菌中各组分分开，所以他只能证明S型细菌体内含有转化因子。2能。实验过程中加入了S型细菌的蛋白质、多糖等物质，与R型细菌共同培养，没有S型细菌出现，说明蛋白质不是遗传物质。,思维激活,(一)问题探讨1提示：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制出拷贝，传递给下一代等。2提示：这是一道开放性的题，答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。(二)旁栏思考题因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。,(三)思考与讨论1提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：(1)个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。(2)繁殖快。细菌2030min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。,3艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等(可能回答出其他的技术，但只要回答出上述主要技术就可以)。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。,1.格里菲思实验(体内转化实验)(1)肺炎双球菌的种类、结构及生理特性：提示：S型肺炎双球菌可使人患肺炎或使小鼠患败血症。,肺炎双球菌的转化实验,要点归纳,(2)实验过程：注射R型活细菌小鼠不死亡小鼠体内出现R型活细菌注射S型活菌小鼠死亡小鼠体内出现S型活细菌注射加热杀死的S型细菌小鼠不死亡小鼠体内不出现S型活细菌,(3)实验结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质“转化因子”，这种转化因子将无毒性的R型细菌转化为有毒性的S型细菌。,2艾弗里实验(体外转化实验)(1)实验背景1944年美国科学家艾弗里等人为了弄清“转化因子”为何物质，进行了肺炎双球菌的转化实验。他们从S型活细菌中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后将其分别加入到培养了R型细菌的培养基中培养。,(2)实验过程及结论,实验证明DNA的分解产物不是“转化因子”，其目的是从反面证明DNA是遗传物质。实验是相互对照，证明DNA是遗传物质，而蛋白质、多糖等不是遗传物质。,已知有荚膜的肺炎双球菌可引起动物致死性肺炎，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(),典例导析,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D,(2015扬州模拟)艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”，进行了肺炎双球菌体外转化实验。下列叙述错误的是()A实验设计思路是单独观察S型细菌各种组分的作用B实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌C添加S型细菌DNA的培养基中只有S型菌落D实验结论是DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质答案C,解析艾弗里及其同事设法将S型细菌的各种组成成分进行提纯和鉴定，然后把S型细菌的蛋白质、多糖、DNA等物质分别添加到培养R型细菌的培养基中，只有将S型细菌DNA添加到培养R型细菌的培养基中，R型细菌才能转化成S型细菌，该培养基中既有R型菌落，又有S型菌落。,1.T2噬菌体(1)生活方式：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒(无细胞结构)。(2)结构与成分：T2噬菌体是由头部和尾部组成的(如图所示)，头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。即T2噬菌体的组成成分只有蛋白质和DNA。,噬菌体侵染细菌的实验,要点归纳,2赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验(1)实验方法：放射性同位素标记。(2)实验步骤：如图所示。35S或32P标记T2噬菌体(两组)用未标记的大肠杆菌培养标记的T2噬菌体搅拌离心放射性检测。,(3)结果与分析：蛋白质含有35S标记的噬菌体的感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中。说明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳留在细菌外面。DNA含有32P标记的噬菌体的感染实验，放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中。说明噬菌体侵染细菌时DNA进入到细菌的细胞中。(4)实验结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。,本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：一是DNA能使前后代保持一定的连续性；二是DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。,(2015苏北模拟)下列有关“噬菌体侵染细菌实验”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用32P标记噬菌体的侵染实验中，上清液存在少量放射性可能是因为保温时间太长C32P、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D用噬菌体侵染3H标记的细菌，离心后检测到放射性主要分布在上清液中,典例导析,解析A项，噬菌体是营寄生生活的，不能用培养基培养，A项错误；B项，保温时间大长，部分大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体，使上清液中也有少量放射性，B项正确；C项，35S标记的蛋白质未进入细胞内，无法证明其是否为遗传物质，C项错误；D项，放射性主要分布在沉淀物中，D项错误。答案B,下面是关于35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述，其中正确的是()A与细菌转化实验相同，都是根据遗传物质具有控制性状特性而设计的B所使用的噬菌体，必须是接种在含35S的大肠杆菌的培养基中再释放出来的C采用搅拌和离心等手段，是为了把蛋白质和DNA分开再分别检测其放射性D新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明DNA是遗传物质而蛋白质不是,答案B解析噬菌体不能在普通培养基上生长，必须在细菌体内才进行繁殖，因此必须使用无标记的噬菌体去感染被35S标记的细菌，才能得到含35S的噬菌体；在噬菌体感染细菌的实验中，噬菌体的蛋白质没有参与新噬菌体的繁殖过程，因此既不能证明蛋白质是遗传物质，也不能证明其不是遗传物质。,1.RNA病毒的遗传物质烟草花叶病毒不含DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些病毒来说，RNA起着遗传物质的作用。(1)研究思路：将RNA与其他成分分离，单独研究各自的遗传功能。,DNA是主要的遗传物质,要点归纳,(2)方法步骤：烟草花叶病毒烟草烟草患花叶病。分离烟草花叶病毒成分，单独侵染细菌。a烟草花叶病毒RNA烟草烟草患花叶病b烟草花叶病毒蛋白质烟草烟草正常(3)实验结论：RNA是遗传物质。,2DNA是绝大多数生物的遗传物质(1)以DNA作为遗传物质的生物：细胞生物(原、真核生物)、DNA病毒(如T2噬菌体)。(2)以RNA作为遗传物质的生物：烟草花叶病毒、流感病毒、禽流感病毒、艾滋病病毒、SARS等只含RNA的病毒。(3)结论：DNA是主要的遗传物质。(原因：绝大多数生物的遗传物质是DNA),噬菌体是一种寄生在细菌体内的病毒，其侵染细菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用细菌的物质、酶系和核糖体等合成自身的DNA和蛋白质。,下列关于生物遗传物质的叙述，不正确的是()A牛的遗传物质是DNAB除部分病毒以外，生物的遗传物质都是DNAC绝大多数生物的遗传物质是DNAD生物细胞内DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质,典例导析,解析牛是真核生物，其细胞内既含DNA又含RNA，但只有DNA是遗传物质。病毒的遗传物质是DNA或RNA，其他有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA，因此可以说绝大多数生物的遗传物质是DNA。“DNA是主要的遗传物质”中，“主要”二字的含义是“绝大多数”生物，不是指DNA含量。答案D,DNA是主要的遗传物质是指()A遗传物质的主要载体是染色体B多数生物的遗传物质是DNAC细胞里的DNA大部分在染色体上D染色体在遗传中起主要作用答案B解析生物的遗传物质是DNA或RNA，因多数生物的遗传物质是DNA，故DNA是主要的遗传物质。,病毒的拆开重组实验也将RNA与其他成分分离，单独研究各自的遗传功能。,三个实验的设计思路和方法,1.遗传物质的特点遗传物质具有四个特点：(1)分子结构具有相对的稳定性。遗传物质本身在化学组成和结构方面是相对稳定的，不像糖类、脂质、蛋白质那样经常处于变化的状态。(2)能够进行自我复制。遗传物质通过复制，使生物前后代具有一定的连续性。遗传物质可以将自身的分子严格复制，并将复制后的分子向子代传递，使亲子代间遗传物质结构一定，保证前后代相应性状的稳定。,对遗传物质的理解,(3)能够指导蛋白质的合成。蛋白质是生物性状(生命活动)的体现者，遗传物质通过控制蛋白质的合成，将遗传信息通过蛋白质的性状表现出来。(4)产生可遗传的变异。遗传物质的分子结构发生变化，相应性状也发生变化，这种变化是遗传物质变化的结果，变化了的分子结构又具有相对稳定性，不断传递下去，使变异的性状在后代连续出现，即出现可遗传的变异。,2对“DNA是主要的遗传物质”的理解生物的遗传物质有两种，即DNA和RNA。在真核生物、原核生物体内既有DNA也有RNA，它们的遗传物质是DNA而不是RNA。在病毒中，有的只含DNA，有的只含RNA，它们的遗传物质有的是DNA，有的是RNA。因此生物体内的遗传物质是DNA或者RNA，由于DNA比较广泛地分布在生物体中，所以说DNA是主要的遗传物质。,3烟草花叶病毒侵染烟草实验有的生物如烟草花叶病毒，简称TMV，基本成分是蛋白质和RNA，体内并没有DNA，而只含有RNA，这些生物遗传物质是什么呢？1957年格勒和施拉姆用石炭酸处理这种病毒，去掉了蛋白质，只剩下了RNA，再将RNA接种在正常烟草上，结果发生了花叶病。而用蛋白质部分感染正常烟草，则不发生花叶病。以后有人将烟草花叶病毒的RNA与车前草病毒的蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”的新品系，用它进行感染实验，发生的病症以及繁殖出的病毒类型，都与烟草花叶病毒的相同，证明这些病毒的遗传物质是RNA，蛋白质不是遗传物质，实验过程如下图。,ATMV和HRV的结构以及两种病毒侵染烟草叶引起的病症(a)TMV；(b)HRV。BTMV蛋白质外壳和HRV的RNA所合成的新品系侵染烟草叶的情况(a)TMV蛋白质外壳，单独没有侵染作用；(b)HRV的RNA，单独有侵染作用；(c)TMV蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新品系，有侵染作用；新品系产生的病毒后代全属HRV型。结论：在没有DNA的生物体内，RNA是遗传物质。,小结：,探究点探究实验中对照组的设计思路和结果预测方法案例自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒(简称禽流感病毒)，我国就参与了抗击禽流感的国际性合作，并已经研制出预防禽流感的疫苗。根据所学知识回答下列问题：(1)实验室中获得大量禽流感病毒，不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上，而是以活鸡胚为培养基，其原因是_。,(2)利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分，原理是：RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色；_；DNA与二苯胺试剂共热显蓝色。(3)实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和RNA，不含DNA。则证明禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设计思路是_。,(4)请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚所存在的几种可能性：如果蛋白质与RNA都有遗传效应，说明蛋白质和RNA都是遗传物质。如果_，说明：_。如果_，说明：_。如果_，说明：_。,标准答案(1)病毒的繁殖只能寄生在宿主的活细胞中进行(2)蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色(3)设法将禽流感病毒的蛋白质和RNA分开，单独地、直接地去观察它们各自的作用(4)RNA有遗传效应，而蛋白质没有遗传效应RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质RNA没有遗传效应，而蛋白质有遗传效应RNA不是遗传物质，而蛋白质是遗传物质RNA和蛋白质都没有遗传效应RNA和蛋白质都不是遗传物质,方法警示得分要点：(1)必须体现“寄生在活细胞”。(2)必须体现“双缩脲试剂、紫色”。(3)必须体现“分开、单独”。(4)必须体现“RNA，蛋白质”。,错因案例(1)错答为“活鸡胚内营养物质丰富”。(错因：没有突出病毒营寄生生活的特性)(2)错答为“双缩尿”错别字失分；错答为“蓝色”。(错因：书写不规范，对基础内容掌握不扎实)(3)错答为“分离提纯”。(错因：把分开认为空间上的分离)(4)在说明中只写”RNA是遗传物质”而未写“蛋白质不是遗传物质”。(错因：回答问题不够全面，只考虑到了一个自变量),技法提炼(1)解题中的两个疑惑点：病毒培养基的选择：病毒是没有细胞结构的一类生物，它们仅由核酸和蛋白质外壳组成，既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，不能在培养基上直接培养，只能利用宿主活细胞作为培养基培养。探究实验中如何设置单一变量：禽流感病毒体内有多种物质成分，要探究到底哪一种是它的遗传物质，需要设置对照实验进行探究，而控制单一变量是设置对照实验所必须遵循的原则，所以需要单独观察每一种物质的作用效果，因此需利用分离提纯法或同位素示踪法。,(2)探究性实验结果预测的方法：探究性实验的预测实验结果不唯一，大多有三种可能：变量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关。或结果与变量的浓度有关；还有就是本题(4)这种情况：“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。,
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