3章 基因的本質(zhì)1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì) [課程標(biāo)準(zhǔn)要求][核心素養(yǎng)目標(biāo)]概述絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。1.生命觀念:從分子水平上,利用結(jié)構(gòu)與功能觀,分析DNA適合作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的特點(diǎn)。2.科學(xué)思維:運(yùn)用歸納與概括的方法,分析肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)和煙草花葉病毒重建實(shí)驗(yàn),歸納出其在實(shí)驗(yàn)思路上的共同點(diǎn)。3.科學(xué)探究:從選材、原理、方法、步驟、結(jié)果、結(jié)論和設(shè)置對照的方式等多個角度理解相關(guān)實(shí)驗(yàn),學(xué)會用同位素標(biāo)記病毒的基本方法和原理。4.科學(xué)思維:分析肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)和煙草花葉病毒重建實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,歸納概括出DNA是主要的遺傳物質(zhì)。研習(xí)1 肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) [梳理教材]1對遺傳物質(zhì)的早期推測(1)20世紀(jì)20年代,大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為________是生物體的遺傳物質(zhì)。(2)20世紀(jì)30年代,人們認(rèn)識到________的重要性,但是認(rèn)為________是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。2兩種肺炎鏈球菌的比較項(xiàng)目圖示菌落(光滑、粗糙)有無莢膜有無毒性S型細(xì)菌________________R型細(xì)菌________________ 3格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程結(jié)論:加熱致死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有轉(zhuǎn)化因子,促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。4艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)答案:1(1)蛋白質(zhì) (2)DNA 蛋白質(zhì)2.光滑 有 有 粗糙 無 無4S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物 蛋白 DNA R型細(xì)菌 DNA DNA                   [拓展提升]1肺炎鏈球菌體內(nèi)與體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較比較項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者格里菲思艾弗里及其同事培養(yǎng)細(xì)菌在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)原則R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性對照S型細(xì)菌各成分的作用進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)結(jié)果加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)巧妙構(gòu)思用加熱殺死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實(shí)驗(yàn)來說明確實(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)化將物質(zhì)提純分離后,直接、單獨(dú)地觀察某種物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中所起的作用聯(lián)系所用材料相同體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的延伸兩實(shí)驗(yàn)都遵循對照原則、單一變量原則2.肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的相互對照自變量控制中的加法原理減法原理在對照實(shí)驗(yàn)中,控制自變量可以采用加法原理減法原理(1)加法原理:與常態(tài)相比,人為增加某種影響因素的稱為加法原理。例如在比較過氧化氫在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)中,與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理,就是利用了加法原理。(2)減法原理:與常態(tài)比較,人為去除某種影響因素的稱為減法原理。例如,在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,每個實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì),從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì),就是利用了減法原理 [即時練習(xí)]1.判斷(1)S型細(xì)菌的DNA可使小鼠死亡。(  )(2)艾弗里實(shí)驗(yàn)中自變量的控制采取了減法原理。(  )(3)格里菲思的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有具體證明哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。(  )(4)艾弗里的實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)化因子是DNA(  )答案:(1)× 并非S型細(xì)菌的DNA使小鼠死亡,而是S型細(xì)菌的DNA使活的R型菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型細(xì)菌導(dǎo)致小鼠死亡。(2) (3) (4)2(2021·石家莊高一檢測)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎鏈球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表所示。由表可知(  ) 實(shí)驗(yàn)組號接種菌型加入S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物培養(yǎng)基長菌情況R蛋白質(zhì)RR莢膜多糖RRDNAR型、SRDNA(經(jīng)DNA酶處理)RA.不能證明S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子B說明S型細(xì)菌的莢膜多糖有酶活性C說明S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子D說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)答案:C 解析:①②組實(shí)驗(yàn)說明蛋白質(zhì)和莢膜多糖與R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌無關(guān),A、B項(xiàng)錯誤;第組實(shí)驗(yàn)說明DNAR型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌有關(guān),第組實(shí)驗(yàn)說明DNA被水解后不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,C項(xiàng)正確;組實(shí)驗(yàn)只能說明DNA是遺傳物質(zhì),而不能說明DNA是主要的遺傳物質(zhì),D項(xiàng)錯誤。【解題探究】(1)抓準(zhǔn)題眼:加入S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物和對應(yīng)菌落的生長情況,分析各物質(zhì)對于R型細(xì)菌是否具有________作用。各組實(shí)驗(yàn)之間是________關(guān)系。(2)掃清障礙:DNA是主要的遺傳物質(zhì)不能單一地通過某個實(shí)驗(yàn)得出,是由眾多生物的遺傳物質(zhì)分析歸納得出的。答案:(1)轉(zhuǎn)化 對照研習(xí)2 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)[梳理教材]答案:用不同的放射性同位素32P35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì) DNA 大腸桿菌 大腸桿菌 裂解 35S 35S 離心 高 低 35S 32P 32P 攪拌 離心 低 高 32P 很高 很低 DNA 蛋白質(zhì)外殼 DNA DNA [延伸思考](1)若保溫時間過短,對第一組實(shí)驗(yàn)和第二組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會產(chǎn)生什么影響?為什么?提示:對第一組實(shí)驗(yàn)無影響,但會導(dǎo)致第二組實(shí)驗(yàn)的上清液中出現(xiàn)較高的放射性。因?yàn)楸貢r間過短,會有大量親代噬菌體尚未將DNA注入大腸桿菌,攪拌離心后這部分完整的親代噬菌體一并出現(xiàn)在上清液中。(2)若保溫時間過長,對以上兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果又會產(chǎn)生什么影響?為什么?提示:對第一組實(shí)驗(yàn)無影響,會導(dǎo)致第二組實(shí)驗(yàn)的上清液出現(xiàn)較高的放射性。因?yàn)楸貢r間過長,子代噬菌體已經(jīng)從裂解的大腸桿菌中釋放出來,經(jīng)攪拌離心,這部分完整的子代噬菌體會一并出現(xiàn)在上清液中。(3)若攪拌不徹底,對以上兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果又會產(chǎn)生什么影響?為什么?提示:會導(dǎo)致第一組實(shí)驗(yàn)的沉淀物中出現(xiàn)較高的放射性,對第二組實(shí)驗(yàn)無影響。因?yàn)槿绻麛嚢璨粡氐?,親代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼無法與大腸桿菌細(xì)胞體分離,經(jīng)離心,會同大腸桿菌細(xì)胞體一起出現(xiàn)在沉淀物中。[拓展提升]1噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)組別設(shè)計(jì)思路S是蛋白質(zhì)的特征元素,PDNA的特征元素,用不同的放射性同位素分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),直接地、單獨(dú)地觀察它們的作用標(biāo)記大腸桿菌35S的培養(yǎng)基+無標(biāo)記的大腸桿菌35S的大腸桿菌32P的培養(yǎng)基+無標(biāo)記的大腸桿菌32P的大腸桿菌標(biāo)記噬菌體無標(biāo)記的噬菌體侵染含35S的大腸桿菌35S的噬菌體無標(biāo)記的噬菌體侵染含32P的大腸桿菌32P的噬菌體噬菌體侵染細(xì)菌35S的噬菌體+無標(biāo)記的大腸桿菌混合培養(yǎng)攪拌后離心32P的噬菌體+無標(biāo)記的大腸桿菌混合培養(yǎng)攪拌后離心實(shí)驗(yàn)結(jié)果上清液放射性很高,沉淀物放射性很低上清液放射性很低,沉淀物放射性很高實(shí)驗(yàn)分析噬菌體侵染細(xì)菌時,含32P的噬菌體DNA進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi),而含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼并未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)結(jié)論DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)2.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)分析(1)T2噬菌體化學(xué)組成:60%是蛋白質(zhì),組成頭部和尾部的外殼,40%DNA,位于頭部內(nèi)。所含元素特點(diǎn):S僅存在于蛋白質(zhì)分子中,P幾乎都存在于DNA分子中,C、H、O、N在蛋白質(zhì)和DNA中均含有。(2)T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析32P的噬菌體侵染大腸桿菌35S的噬菌體侵染大腸桿菌[特別提醒]有關(guān)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)提醒(1)該實(shí)驗(yàn)中,只有DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成所需要的原料、能量和場所等均由宿主細(xì)胞——細(xì)菌提供。(2)該實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是遺傳物質(zhì),不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),因?yàn)榈鞍踪|(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。 [即時練習(xí)]1.判斷(1)T2噬菌體可感染肺炎鏈球菌導(dǎo)致其裂解。(  )(2)為獲得放射性標(biāo)記的T2噬菌體,可分別用含35S32P的人工培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。(  )(3)細(xì)菌和病毒作為實(shí)驗(yàn)材料,具有個體小、結(jié)構(gòu)簡單、繁殖快的優(yōu)點(diǎn)。(  )答案:(1)× (2)× (3)2.對肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(  )A.二者設(shè)計(jì)思路相同,都是設(shè)法將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開,單獨(dú)地、直接地研究它們在遺傳中的作用B.二者都運(yùn)用了對照的原則,都巧妙地運(yùn)用了同位素標(biāo)記法C.二者都能證明DNA能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成D.二者都能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)答案:A 解析:肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)沒有用到同位素標(biāo)記法,也沒有證據(jù)表明DNA能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,故BC錯誤;兩個實(shí)驗(yàn)都能證明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì),故D錯誤。 研習(xí)3 煙草花葉病毒的侵染實(shí)驗(yàn) [梳理教材]1煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)材料煙草花葉病毒是一種________病毒,只含有________________,不含有DNA,能感染煙草,使其出現(xiàn)相應(yīng)的病斑。(2)實(shí)驗(yàn)過程(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是________。2細(xì)胞生物和非細(xì)胞生物的比較生物類型細(xì)胞生物非細(xì)胞生物真核生物原核生物DNA病毒RNA病毒實(shí)例真菌、原生生物、所有動植物細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、放線菌等噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒等核酸種類________DNARNA________________遺傳物質(zhì)________________DNARNA歸納:絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是________,只有極少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是________結(jié)論:________是主要的遺傳物質(zhì)答案:1(1)RNA RNA 蛋白質(zhì) (2)蛋白質(zhì) RNA (3)RNA2DNARNA DNA RNA DNA DNA DNA RNA DNA[拓展提升]1不同生物的遺傳物質(zhì)通過上述表格可以看出:(1)生物的遺傳物質(zhì)是DNARNA,即生物的遺傳物質(zhì)是核酸。(2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物,其遺傳物質(zhì)是DNA。(3)只含RNA的病毒中,RNA才作為遺傳物質(zhì)。(4)由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。2細(xì)胞中的核酸(1)細(xì)胞中的兩種核酸,DNA主要存在于細(xì)胞核中,RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中,但不管是細(xì)胞質(zhì)還是細(xì)胞核,遺傳物質(zhì)都是DNA。(2)DNA在真核細(xì)胞中存在于細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中,所以遺傳物質(zhì)的載體是染色體、線粒體和葉綠體。[特別提醒]有關(guān)遺傳物質(zhì)的三點(diǎn)提醒(1)并不是所有的核酸都能作為遺傳物質(zhì),如細(xì)胞生物中的RNA。(2)DNA并不是所有生物的遺傳物質(zhì):如煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。(3)一種生物只能有一種遺傳物質(zhì),在同一種生物體內(nèi),不存在主要遺傳物質(zhì)次要遺傳物質(zhì)之分。[即時練習(xí)]1.判斷(1)DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)。(  )(2)酵母菌的遺傳物質(zhì)主要是DNA。(  )(3)病毒的遺傳物質(zhì)是DNARNA。(  )(4)艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)是DNARNA。(  )答案:(1)× DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì),RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,不是DNA。(2)× 酵母菌的遺傳物質(zhì)是DNA。(3)(4)× 艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。2.下列關(guān)于病毒的敘述,錯誤的是(  )AT2噬菌體可感染肺炎雙球菌導(dǎo)致其裂解B.從煙草花葉病毒中可以提取到RNAC.新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是RNAD.病毒的遺傳物質(zhì)是RNA或者DNA答案:A 解析:T2噬菌體只能感染大腸桿菌,A錯誤;煙草花葉病毒為RNA病毒,因此從煙草花葉病毒中可以提取到RNAB正確;新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,C正確;病毒的遺傳物質(zhì)是RNADNA,D正確。 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要語必背1.肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌,含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。2.艾弗里通過對肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的研究,提出DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。3T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明:DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。4.絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。[鞏固提升]1.探索遺傳物質(zhì)的過程是漫長的,直到20世紀(jì)初期,人們?nèi)云毡檎J(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。當(dāng)時人們作出判斷的理由不包括(  )A.不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異B.蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān)C.蛋白質(zhì)比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性,并且能夠自我復(fù)制D.蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列順序可能蘊(yùn)含大量遺傳信息答案:C 解析:不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異,蛋白質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)可能對應(yīng)不同的遺傳信息,A項(xiàng)正確;作為遺傳物質(zhì),要能控制生物的性狀,而蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān),B項(xiàng)正確;作為遺傳物質(zhì)要能儲存大量的遺傳信息,而蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列順序可能蘊(yùn)含大量遺傳信息,D項(xiàng)正確。2.在肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后,注射到小鼠體內(nèi),下列能在死亡小鼠體內(nèi)出現(xiàn)的細(xì)菌類型有(  )有毒的R型活細(xì)菌 無毒的R型活細(xì)菌 有毒的S型活細(xì)菌 無毒的S型活細(xì)菌A①④   B②③C   D①③答案:B3.如圖是關(guān)于肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),下列分析錯誤的是(  )A.此實(shí)驗(yàn)證明打碎的S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子,使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌B.結(jié)果1中全部為S型肺炎鏈球菌C.結(jié)果1中部分為R型肺炎鏈球菌D.結(jié)果2中全部為R型肺炎鏈球菌答案:B 解析:此實(shí)驗(yàn)證明打碎的S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子,使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,A項(xiàng)正確;S型肺炎鏈球菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子,能使R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎鏈球菌,所以用S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物與R型活細(xì)菌混合后,結(jié)果1中可能培養(yǎng)出S型細(xì)菌和R型細(xì)菌,B項(xiàng)錯誤、C項(xiàng)正確;用DNA酶處理S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物后,其所攜帶的遺傳信息已被破壞,所以與R型活菌混合,不能培養(yǎng)出S型細(xì)菌,只有R型細(xì)菌,D項(xiàng)正確。4.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中,子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是(  )A.在噬菌體DNA的指導(dǎo)下,用細(xì)菌的物質(zhì)合成的B.在細(xì)菌DNA的指導(dǎo)下,用細(xì)菌的物質(zhì)合成的C.在噬菌體DNA的指導(dǎo)下,用噬菌體的物質(zhì)合成的D.在細(xì)菌DNA的指導(dǎo)下,用噬菌體的物質(zhì)合成的答案:A 解析:噬菌體侵染細(xì)菌時只將自身的DNA注入細(xì)菌中,其蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)菌外,而在細(xì)菌中合成出子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA,子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在噬菌體DNA的指導(dǎo)下,利用細(xì)菌的物質(zhì)合成的。  

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)

版本: 人教版 (2019)

年級: 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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