2019-2020年高中生物 第四章 遗传的分子基础 4.1 探索遗传物质的过程导学案 苏教版必修2.doc

2019-2020年高中生物 第四章 遗传的分子基础 4.1 探索遗传物质的过程导学案 苏教版必修2学习目标及重难点学习目标重点难点1阐述肺炎球菌的转化实验的过程及结论。2说明噬菌体侵染大肠杆菌实验的方法、过程及结论。3分析总结证明DNA是遗传物质实验的设计思路。4说出生物类型与遗传物质类型的关系。5说出粗提取DNA的原理并尝试粗提取DNA。重点：1阐述肺炎球菌的转化实验的过程及结论。2说明噬菌体侵染大肠杆菌实验的方法、过程及结论。难点：1明确证明DNA是遗传物质实验的设计思路。2明确粗提取DNA的原理。课前预习一、肺炎球菌的转化实验1肺炎球菌2格里菲思实验（1）实验过程及现象（2）结论：无毒性的_活球菌和被_的有毒性的S型球菌混合后，有部分_转化为_。3艾弗里实验的发现（1）使R型球菌转化为S型球菌并不需要_。（2）构成S型活球菌的_、_和_等物质中，是_使球菌的致病性发生了转化。4实验结论_是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质，即_是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质。二、噬菌体侵染细菌的实验1T2噬菌体（1）结构：（2）生活方式：_。2实验方法：_。3实验过程（1）过程：（2）实验结论：_是噬菌体的遗传物质。三、提取DNA1原理DNA在氯化钠溶液中的溶解度是随着_浓度的变化而改变的。当氯化钠的物质的量浓度为_ mol/L时，DNA的溶解度最_。利用这一原理，可以使溶解在氯化钠溶液中的_析出。DNA不溶于_溶液，但是细胞中的某些物质可以溶于酒精溶液。利用这一原理，可以进一步提取出_较少的DNA。2方法步骤课堂探究探究一、肺炎球菌的转化实验1阅读教材的“积极思维”栏目，思考并回答以下问题：（1）说出R型球菌、S型球菌名称的由来。（2）肺炎球菌转化实验共设置了四组，对比分析第一、二组和第一、三组分别说明了什么？（3）第四组实验中从鼠体内可分离出有毒性的S型活球菌说明了什么？对这种有毒性S型活球菌进行培养增殖，其后代也是有毒性的S型球菌，这又说明了什么？2你认为在确定转化因子的实验中，关键的设计思路是什么？3请你结合艾弗里的实验过程，分析艾弗里实验的结论。例题分析：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（）实验组号接种菌型加入S型菌物质培养皿长菌情况R蛋白质R型R荚膜多糖R型RDNAR型、S型RDNA（经DNA酶处理）R型A不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C和说明S型菌的DNA是转化因子D说明DNA是主要的遗传物质；小结1对S型球菌“加热杀死”的含义加热到一定的温度使蛋白质变性，从而导致S型球菌失去生命活性。但由于“加热杀死”S型球菌的温度不是特别高，所以比蛋白质耐高温的DNA没有变性（加热时使其氢键断裂，双螺旋解开，缓慢冷却后，双螺旋得以恢复），能使R型球菌转化。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型球菌发生转化结论S型球菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质，其他物质不是遗传物质3两次转化实验的联系（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。探究二、噬菌体侵染大肠杆菌实验1阅读教材的“积极思维”，思考下列问题。（1）为什么对噬菌体的蛋白质用35S标记，而对DNA用32P标记？ （2）将两组实验的结果对比，能说明什么问题？（3）子代噬菌体的DNA和蛋白质中有关元素的来源是怎样的？2噬菌体侵染大肠杆菌的实验能否证明DNA是主要的遗传物质？3阅读教材的“知识海洋”，列举几种以RNA为遗传物质的生物，从中你能发现什么规律？4在佛兰科尔康拉特的病毒重建实验中，宿主植物的病斑类型和子代病毒类型由重建病毒的何种物质决定？这说明了什么问题？例题分析：噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体外壳的蛋白质是（）。A在噬菌体DNA指导下，用细菌的物质合成的B在细菌内DNA指导下，用细菌的物质合成的C在噬菌体DNA指导下，用噬菌体的物质合成的D在细菌内DNA指导下，用噬菌体的物质合成的小结1获得含相应标记的噬菌体的方法先用含放射性同位素的培养基培养细菌，再用噬菌体侵染被标记的细菌，释放的子代噬菌体的DNA或蛋白质就被相应的同位素标记。2放射性物质分析（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲，含32P标记的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液放射性为0；实际上，上清液中有少量放射性，具体分析如下：原因分析保温时间过短部分噬菌体的DNA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噬菌体，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，理论上讲，含35S标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌，离心后全部存在于上清液中。实际上，沉淀物中也有少量放射性，原因是：由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。3不同生物的核酸类型和遗传物质（1）一种生物只能以一种核酸（DNA或RNA）为遗传物质。（2）由细胞构成的生物同时具有DNA和RNA两种核酸，但只以DNA为遗传物质。（3）病毒只有一种核酸（DNA或RNA）且以该核酸作为遗传物质。注意：凡是细胞生物的遗传物质都是DNA，其内的RNA只是遗传信息表达的媒介。探究三、DNA的粗提取1哺乳动物成熟的红细胞能用作粗提取DNA的实验材料吗？为什么？2DNA在NaCl溶液和酒精中的溶解性各有何特点？3“DNA的粗提取”实验中获得的DNA黏稠物分别放入物质的量浓度为0.14 molL1的NaCl溶液中，得到滤液A和黏稠物a，放入物质的量浓度为2 molL1的NaCl溶液中，得到滤液B和黏稠物b，请分析A、a、B、b中哪些成分中含有较多的DNA。4阅读教材的“边做边学”，思考下列问题。（1）步骤2和步骤4中都需要加入蒸馏水，两次加入蒸馏水的作用相同吗？（2）如果要进一步纯化由步骤5得到的含有杂质的DNA，应该怎么做？例题分析：DNA在氯化钠溶液中的溶解度有两重性，随NaCl溶液浓度的变化而变化。请选出能使DNA析出最彻底和溶解度最高的NaCl溶液的浓度是（）。A0.14 molL1和2 molL1B0.14 molL1和0.3 molL1C0.015 molL1和2 molL1D2 molL1和0.14 molL1小结1实验原理（1）DNA在不同浓度氯化钠溶液中的溶解度不同，其变化曲线如下图所示。（2）DNA不溶于酒精，但细胞中的其他某些物质可以溶于酒精，据此可进一步提取含杂质较少的DNA。（3）DNA二苯胺试剂蓝色物（用于DNA的鉴定）。2粗提取步骤（1）制备鸡血细胞液；（2）提取血细胞核物质；（3）溶解细胞核内的DNA；（4）析出含DNA的丝状物。3实验分析（1）选鸡血作实验材料的原因鸡血经济且易制得，鸡血红细胞、白细胞都具有细胞核，含大量DNA。哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核，DNA含量较低，因而不宜作实验材料。（2）实验中五次搅拌的要求五次搅拌均要求朝向一个方向，在制备鸡血细胞液时要求快速，以加速血细胞破裂，在析出DNA、DNA再溶解和提取各步中，搅拌都要轻缓，玻璃棒不要直插烧杯底部，防止DNA分子断裂。（3）在DNA鉴定时，运用了对照实验的实验思想试管1：试管2：（4）补充说明本实验最好用塑料容器作为粗提取DNA的容器，理由是：DNA容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就会更少，使用塑料的烧杯和试管可以减少提取过程中DNA的损失。参考答案课前预习一、1有有是无无否2（1）存活死亡（2）R型加热杀死无毒性的R型球菌有毒性的S型活球菌3（1）S型球菌的完整细胞（2）DNA蛋白质多糖DNA4DNADNA二、1（1）DNA蛋白质外壳（2）寄生2放射性同位素标记法3（1）标记培养搅拌离心检测含放射性物质几乎不含放射性物质几乎不含放射性物质 含放射性物质（2）DNA三、1氯化钠0.14低DNA酒精含杂质20.1 g/mL的柠檬酸钠溶液使血细胞吸水涨破在滤液中加入40 mL物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液二苯胺蓝课堂探究探究一：1【答案】（1）一种类型的肺炎球菌菌落粗糙，该菌被称为R型球菌（“R”字母为“rough”即“粗糙”的英文单词的第一个字母）。一种类型的肺炎球菌菌落光滑，该菌被称为S型球菌（“S”字母为“smooth”即“光滑”的英文单词的第一个字母）。（2）第一、二组说明了R型球菌不具有毒性，S型球菌具有毒性；第一、三组说明加热杀死的S型球菌不具有毒性。（3）该实验说明了一些无毒性的R型活球菌转化为有毒性的S型活球菌，并且这种性状的转化可以遗传。2【答案】将S型球菌的DNA、蛋白质、多糖等物质分开，单独观察它们的作用。3【答案】DNA是转化因子，是使R型球菌产生稳定的遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。例题分析：【答案】C【解析】艾弗里和同事的实验结果表明，只有加入DNA，R型球菌才能转化为S型球菌，DNA是转化因子，而蛋白质、荚膜多糖等物质不是转化因子，但不能说明荚膜多糖有酶活性，故A、B错误。可组成对照实验，由实验结果与自变量的对应关系可知：S型球菌的DNA是转化因子；实验只能说明DNA是遗传物质，故D错误。探究二：1【答案】（1）对噬菌体而言，蛋白质和DNA相比，S是蛋白质的特有元素；DNA和蛋白质相比，P是DNA的特有元素。分别标记这两种元素易于区别DNA和蛋白质两种物质。（2）在噬菌体的增殖过程中，蛋白质不能侵入宿主细胞，亲子代之间没有连续性，而DNA能侵入宿主细胞，亲子代之间有连续性。（3）DNA的一部分元素来自亲代噬菌体DNA，也有一部分来自宿主细胞。而蛋白质的所有元素都来自宿主细胞。2【答案】不能，只能证明DNA是遗传物质。3【答案】烟草花叶病毒、车前草病毒、流感病毒、脊髓灰质炎病毒、脑炎病毒、新城鸡瘟病毒等都是以RNA为遗传物质的生物。以RNA为遗传物质的生物都属于病毒。4【答案】由重建病毒的RNA决定，而与蛋白质无关，这说明RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。例题分析：【答案】A【解析】噬菌体侵染细菌时将自身的DNA注入细菌内，在该DNA的指导下利用细菌的脱氧核苷酸合成子代噬菌体的DNA，而且还利用细菌的氨基酸指导合成子代噬菌体的蛋白质外壳。原噬菌体的蛋白质外壳留在细菌外不起作用。探究三：1【答案】不可以，因为哺乳动物成熟的红细胞已无细胞核和线粒体两种贮存DNA的结构，已不具有DNA。2【答案】DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，当NaCl的物质的量浓度为0.14 molL1时，DNA的溶解度最低。DNA不溶于酒精。3【答案】a和B。因为DNA在物质的量浓度为0.14 molL1的NaCl溶液中溶解度最低，在物质的量浓度为2 molL1的NaCl溶液中溶解度较高。4【答案】（1）两次加入蒸馏水的作用不同：步骤2加入蒸馏水目的是使鸡血细胞及细胞核吸水涨破释放DNA，使DNA进入溶液中；步骤4加入蒸馏水目的是使溶解DNA的NaCl溶液浓度逐渐降至0.14 molL1从而析出DNA。（2）把含有一定杂质的DNA溶解在冷酒精中，然后再过滤。【答案】A【解析】DNA在物质的量浓度为0.14 molL1的NaCl溶液中溶解度最低，析出最彻底。当NaCl溶液物质的量浓度大于0.14 molL1时，随NaCl浓度增大，DNA溶解度变大；相反，当NaCl溶液物质的量浓度小于0.14 molL1时，NaCl溶液浓度越小，DNA溶解度也越大。因此在所给出的浓度中可知：DNA在物质的量浓度为2 molL1的NaCl溶液中溶解度最高。