人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质学案设计

3.1DNA是主要的遗传物质

基础知识

　一、肺炎链球菌的转化实验

1.格里菲思的体内转化实验

(1)过程

a.注射无荚膜R型活细菌→小鼠①         。

b.注射有荚膜S型活细菌→小鼠②        →小鼠体内可分离出S型活细菌。

c.注射③          的S型活细菌→小鼠不死亡。

d.注射R型活细菌+加热杀死的S型细菌→小鼠死亡→小鼠体内分离出④　　型活细菌→后代也是S型活细菌。 

(2)结论:加热杀死的S型细菌中含有⑤          ,性状的转化是可以遗传的。

2.艾弗里的体外转化实验

(1)过程

a.S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养→结果:多数菌落为⑥　　型细菌的菌落,同时有少数⑦　　型细菌的菌落。 

b.S型细菌的蛋白质与R型活细菌混合培养→结果:只出现⑧　　型细菌菌落。 

c.S型细菌的荚膜多糖与R型活细菌混合培养→结果:只出现R型细菌菌落。

d.S型细菌的DNA+DNA酶,再与活的R型细菌混合培养→结果:只出现R型细菌菌落。

(2)结论:转化因子是⑨      　。 

二、噬菌体侵染细菌的实验

1.T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的⑩         ,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的,头部内含有        。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,就会在         的作用下,利用           的物质来合成自身的组成成分,进行大量增殖。 

2.赫尔希和蔡斯实验

(1)过程

a.培养标记的大肠杆菌:赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素     和放射性同位素     的培养基中培养大肠杆菌,并繁殖数代。 

b.标记噬菌体:再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体,得到DNA含有      标记或蛋白质含有35S　标记的噬菌体。 

c.用T2噬菌体分别侵染大肠杆菌:分别用        标记的T2噬菌体去侵染无任何放射性标记的大肠杆菌。

d.搅拌、离心,放射性检测。

(2)结果:用35S标记的一组实验,放射性同位素主要分布在       中;用32P标记的一组实验,放射性同位素主要分布在沉淀物中。

(3)结论:子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的      遗传的。 

三、DNA是主要的遗传物质

遗传物质除了DNA以外,还有     　。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说       是主要的遗传物质。 

合作探究

知识点一:肺炎链球菌的转化实验

阅读课本P42~44，思考并回答：

1.请根据课本上格里菲思的肺炎链球菌转化实验的内容完成下表。

2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验主要遵循的实验原则是什么?是否证明了DNA是转化因子?

3.请根据教材中艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验,回答下列问题。

(1)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中最关键的设计思路是什么?有什么巧妙之处?

(2)加入DNA的实验组的实验结果是什么?经DNA酶处理过的DNA用于实验的结果可以说明什么问题?本实验的结论是什么?

4.格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验有什么关系?

例1　某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验,进行了以下4个实验:

①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠;②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠;③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠;④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠。

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(　　)。

A.存活、存活、存活、死亡　　　　　　　B.存活、死亡、存活、死亡

C.死亡、死亡、存活、存活           D.存活、死亡、存活、存活

知识点二:噬菌体侵染细菌的实验

阅读课本P42~44，思考并回答：

1.为什么要用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质?

2.如果用15N标记噬菌体的蛋白质和DNA,能否证明DNA是遗传物质?

3.请根据教材中T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验回答下列有关问题。

(1)制备含有35S、31P与32S、32P的两种噬菌体采用的方法是什么?(写出实验方案)

(2)离心后上清液与沉淀物中放射性含量不同说明了什么问题?进一步观察发现,细菌裂解释放出的与亲代相似的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,但却不能检测到35S标记的蛋白质。这一现象又说明了什么?

(3)在含32P的噬菌体侵染细菌的实验中,经过离心,沉淀物放射性很高,上清液也有放射性,原因可能是什么?噬菌体侵染细菌实验是否可以证明DNA是主要的遗传物质?

例2　如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的结构成分中,能够找到放射性元素的为(　　)。

A.可在外壳中找到15N、35S、3H　　　　　B.可在DNA中找到3H、15N、32P

C.可在外壳中找到15N和35S D.可在DNA中找到15N、32P、35S

课堂总结

板书设计

3.1DNA是主要的遗传物质

一、肺炎链球菌的转化实验

二、噬菌体侵染细菌的实验

作业布置

基础知识

①不死亡　②死亡　③加热杀死　④S　⑤转化因子　⑥R　⑦S　⑧R　⑨DNA　⑩细菌病毒　DNA　自身遗传物质　大肠杆菌体内　S　P　P　S　S和32P　上清液　DNA　RNA　DNA

合作探究

知识点一:肺炎链球菌的转化实验

1.

2.主要遵循的实验原则是对照原则,如第一组与第四组对照、第二组和第四组对照等。不能证明DNA是转化因子。

3.(1)最关键的设计思路是把DNA和蛋白质分开,单独地、直接地观察这两种物质的作用。巧妙之处是合理地控制了实验变量,将多个变量分解为单个变量进行研究,遵循了单一变量原则。

(2)在培养基中发现活的R型菌与S型菌。经DNA酶处理过的DNA用于实验的结果可以说明DNA的水解产物不是转化因子。本实验的结论是DNA是转化因子即遗传物质,而蛋白质等物质不是遗传物质。

4.格里菲思的体内转化实验提出了“转化因子”的概念,奠定了艾弗里的体外转化实验的基础,但没有证实“转化因子”是DNA,是遗传物质;而艾弗里在格里菲思的体内转化实验基础上进一步探究,设计实验证明“转化因子”是DNA,DNA是遗传物质。艾弗里实验是对格里菲思的体内转化实验的再探究。

例1　D

【解析】S型菌是有毒性的,但若将其DNA在DNA酶的作用下水解掉,则S型菌的DNA水解产物不能使R型菌发生转化,故实验①中小鼠存活;实验②中不管是否用DNA酶将R型菌的DNA水解,因后来又加入了有毒的S型菌,故小鼠会死亡;实验③中因加入DNA酶后用高温加热后冷却,DNA酶变性失活、R型细菌死亡,故再加入S型菌的DNA也不能使R型菌发生转化,所以小鼠存活;实验④中加入DNA酶后用高温加热后冷却,DNA酶变性失活,S型细菌死亡,再加入R型菌的DNA而不是活的R型菌,故也不能使小鼠死亡。

知识点二:噬菌体侵染细菌的实验

1.用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,是因为对这两种物质的分析表明仅蛋白质分子中含有硫,磷存在于DNA分子中。

2.15N既可以标记噬菌体的蛋白质外壳,也可以标记噬菌体的DNA分子,不能把DNA和蛋白质分开,单独观察。而用放射性同位素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA,能把DNA和蛋白质分开,单独观察。

3.(1)放射性同位素标记法。过程如下:

无任何标记的大肠杆菌在含35S且其他元素均无放射性的培养基中培养数代用无任何放射性的噬菌体去侵染而获得含35S、31P的噬菌体。

无任何标记的大肠杆菌在含32P且其他元素均无放射性的培养基中培养数代用无任何放射性的噬菌体去侵染而获得含32S、32P的噬菌体。

(2)噬菌体的DNA进入大肠杆菌体内,而蛋白质外壳被留在了外面。子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的。

(3)原因可能是有未发生侵染的噬菌体或侵染后释放出的子代噬菌体;噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质,但是不能证明DNA是主要的遗传物质。

例2　B

【解析】3H、15N既可标记在噬菌体的DNA分子上,又可标记在噬菌体的蛋白质外壳上,而32P只能标记在噬菌体的DNA分子上,35S只能标记在噬菌体的蛋白质外壳上。噬菌体侵染细菌时,只有其DNA进入细菌细胞,蛋白质外壳没有进入,子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳都以细菌的成分为原料合成,所以在产生的子代噬菌体的结构成分中,只能在噬菌体的DNA分子上找到3H、15N和32P,没有35S。