苏教必修2探索遗传物质的过程 学案.docx

苏教必修2探索遗传物质的过程 学案.docx

《苏教必修2探索遗传物质的过程 学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苏教必修2探索遗传物质的过程 学案.docx（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

苏教必修2探索遗传物质的过程学案

探索遗传物质的过程教学案苏教版

1．涵盖范围

本单元包括必修2第四章遗传的分子基础中的第一节、第二节和第三节。

2．考情分析

（1）考查力度：

本单元在高考中所占比重较大、易与其他单元的内容相联系。

（2）热点考向

①遗传物质探索的两个经典实验。

②DNA的结构、复制及相关计算。

③转录、翻译过程与中心法则的综合考查。

④DNA和RNA的区别及判断。

（3）考查形式

①选择题考查以上各考点。

②简答题主要考查DNA的复制及中心法则，多以图解的形式出现。

3．复习指导

（1）复习线索

①以“DNA的发现—结构—复制—功能”为主线，系统复习两个经典实验、DNA的结构及与RNA的比较，DNA的复制及相关计算。

②以“中心法则”为纽带，比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别，尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。

（2）特别关注

①两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。

②碱基互补配对原则相关的计算。

③DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。

④转录和翻译过程的比较。

（3）复习方法

①借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。

②采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。

③列表比较和图文结合法理解基因的表达。

第17讲　探索遗传物质的过程

[考纲要求]　人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）。

考点一　肺炎球菌转化实验[重要程度：

★★☆☆☆]

1．格里菲思体内转化实验

（1）过程

（2）结论：

加热杀死的S型球菌中，含有某种促成R型球菌转化为S型球菌的“转化

因子”。

2．艾弗里体外转化实验

（1）过程

（2）结论：

DNA才是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是“转化因子”，是遗传物质。

1．培养基中的R型和S型球菌的区分

（1）制作装片，显微观察是否有荚膜结构。

（2）培养形成菌落——培养基中两种细菌不断增殖形成菌落，肉眼观察培养基上形成的菌落表面光滑的为S型细菌，表面粗糙的为R型细菌。

2．利用表格区分两个转化实验

体内转化实验

体外转化实验

操作人

格里菲思

艾弗里及其同事

细菌培养场所

小鼠体内

培养基（体外）

实施的对照

R型球菌与S型球菌的毒性对照

S型球菌各成分作用的相互

对照

结果观察

小鼠是否死亡

培养基中菌落类型

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

3．体内转化实验与体外转化实验的关系

体内转化实验说明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。

易错警示　有关肺炎球菌转化实验的4个误区

（1）体内转化实验不能简单地说成S型球菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型球菌使小鼠致死。

（2）在转化过程中并不是所有的R型球菌均转化成S型球菌，而是只有少部分R型球菌转化为S型球菌。

（3）在加热杀死的S型球菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。

DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。

（4）转化的实质并不是基因发生突变，而是S型球菌的DNA片段整合到了R型球菌的DNA中，即实现了基因重组。

1．格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验，下列关于此实验的分析，错误的是（　　）

第一组

第二组

第三组

第四组

实验处理

注射R型活球菌

注射S型活球菌

注射加热后杀死的S型球菌

注射R型活球菌与加热杀死的S型球菌混合液

实验结果

小鼠

不死亡

小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活球菌

小鼠不死亡

小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活球菌

A．对实验结果的分析，四组实验必须相互对照

B．实验说明活R型肺炎球菌发生了某种类型的转化

C．该实验结论为“DNA是使R型球菌转化为S型球菌的转化因子”

D．获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出S型活球菌

答案　C

解析　四组实验必须相互对照，说明活R型肺炎球菌发生了某种类型的转化；该实验结论为加热杀的S型球菌必然含有某种促成R型球菌转化的“转化因子”，而获得该实验结论的关键步骤是第四组实验结果，即小鼠死亡并分离出S型活细菌。

2．肺炎球菌有许多类型，有荚膜的有毒性，能使人患肺炎或使小鼠患败血症，无荚膜的无毒性。

如图是所做的细菌转化实验，下列相关说法错误的是（　　）

A．能导致小鼠死亡的有a、d两组

B．通过d、e两组对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

C．d组产生的有毒性的肺炎球菌能将该性状遗传给后代

D．d组产生的后代只有有毒性的肺炎球菌

答案　D

解析　a组有荚膜菌，注射到小鼠体内，使小鼠死亡；b组加热煮沸的有荚膜菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡；c组无荚膜菌，不会导致小鼠死亡；d组无荚膜菌与加热杀死的有荚膜菌的DNA混合培养，在有荚膜菌DNA的作用下，无荚膜菌转化为有荚膜菌，并遗传给后代，产生有荚膜的活菌，导致小鼠死亡；e组，加热杀死的有荚膜菌的蛋白质与无荚膜菌混合培养，不会发生转化，也不会导致小鼠死亡。

所以d、e两组对照，说明促使无荚膜菌发生转化的是有荚膜菌的DNA，而不是蛋白质。

但这种转化率是比较低的，大部分无荚膜菌不能发生转化，所以在d组产生的后代中，大部分是无毒性的，少数是有毒性的，D项错误。

肺炎球菌体内和体外转化实验中的对照

在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型球菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型球菌单独注射和与R型活球菌混合培养形成对照。

在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。

考点二　噬菌体侵染细菌实验[重要程度：

★★★☆☆]

1．实验材料：

T2噬菌体和大肠杆菌。

2．实验方法：

同位素示踪法，该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。

3．实验过程

（1）标记噬菌体

（2）侵染细菌

4．结论：

在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传

物质。

1．分析噬菌体侵染细菌实验的结果

分组

结果

结果分析

对比实验（相互对照）

含32P噬菌体＋细菌

上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主

细胞内

含35S噬菌体＋细菌

宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中

35S—蛋白质外壳未进入

宿主细胞，留在外面

2．探究结果出现异常现象的原因

（1）用35S标记的噬菌体，沉淀物中有放射性的原因

由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸咐在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

（2）用32P标记的噬菌体，上清液中含放射性的原因

①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。

②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后，细菌裂解释放出子代噬菌体，经离心后分布于上清液中，也会使上清液中出现放射性。

3．观察噬菌体的复制式增殖过程，回答相关问题

（1）模板：

进入细菌体内的噬菌体DNA。

（2）合成噬菌体DNA的原料：

大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。

（3）合成噬菌体的蛋白质

易错警示　有关标记噬菌体侵染细菌实验中的2个误区

（1）该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。

（2）35S（标记蛋白质）和32P（标记DNA）不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。

1．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解死亡。

以下说法不正确的是（　　）

A．噬菌体直接利用大肠杆菌内的ATP作为能源物质

B．噬菌体在增殖时需利用大肠杆菌提供的脱氧核糖核苷酸

C．噬菌体在增殖时需利用大肠杆菌提供的核糖核苷酸

D．噬菌体利用自身的核糖体以大肠杆菌内的氨基酸为原料合成蛋白质

答案　D

解析　噬菌体不具备细胞结构，没有核糖体，所以需要寄生在活细胞中，利用活细胞的原料和场所进行增殖，D项错误。

2．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述，正确的是

（　　）

A．本实验所使用的被标记的噬菌体是从接种在含有35S的培养基中获得的

B．本实验选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA

C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性

D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质

答案　B

解析　病毒的繁殖离不开活细胞，要标记噬菌体，应先标记培养噬菌体的细菌细胞。

实验中采用搅拌等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开。

在新形成的噬菌体中没有检测到35S，不能说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质。

3．下列关于对“以32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验的分析中，不正确的是（　　）

A．本实验使用的生物材料还应该有不含32P的大肠杆菌

B．噬菌体培养时间、温度等是本实验的无关变量

C．本实验预期的最可能结果是上清液的放射性强，而沉淀物中放射性弱

D．该实验还不足以证明DNA是噬菌体的遗传物质

答案　C

解析　获得含32P的噬菌体，需要用含32P的大肠杆菌培养噬菌体，通常需要用含32P的噬菌体侵染含31P的大肠杆菌以确定噬菌体的DNA是否进入到大肠杆菌，A项正确；实验中噬菌体培养时间过长，会导致大肠杆菌裂解，子代噬菌体进入上清液中，温度可影响噬菌体的增殖，即培养时间和温度都会影响实验的结果，但不是实验探究的因素，故都属于实验的无关变量，B项正确；32P标记的噬菌体DNA留在沉淀物中，所以实验的预期结果是沉淀物放射性强，而上清液的放射性弱，C项错误；通过该实验还不足以证明DNA是噬菌体的遗传物质，还需用35S标记T2噬菌体侵染大肠杆菌进一步实验，D项正确。

4．下列有关艾弗里的肺炎球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是（　　）

A．两者都运用了放射性同位素标记法

B．两者都运用了微生物作为实验材料

C．两者都证明了DNA是遗传物质，RNA等物质不是遗传物质

D．两者的实验思路均是设法把DNA与RNA分开，单独观察它们的作用

答案　B

解析　艾弗里的肺炎球菌转化实验没有运用同位素标记法；艾弗里选择肺炎球菌，赫尔希和蔡斯选择噬菌体、大肠杆菌作为实验材料，B项正确；噬菌体侵染细菌实验只证明了DNA是遗传物质，而不能证明RNA不是遗传物质；噬菌体侵染细菌实验的设计思路是设法将DNA与蛋白质分开，而不是将DNA与RNA分开。

1．噬菌体侵染细菌实验中子代噬菌体元素来源的判断方法

T2噬菌体侵染细菌时，用放射性元素标记的物质不同，放射性在子代出现的情况也不同：

（1）若用32P和35S标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记，相当于间接地将核酸和蛋白质分开，只在部分子代T2噬菌体的核酸中有32P标记。

（2）若用32P和35S标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记，则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。

（3）若用C、H、O、N等标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记，则只在部分子代T2噬菌体的核酸中有标记元素。

（4）若用C、H、O、N等标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记，则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。

2．肺炎球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同

肺炎球菌体外转化实验

噬菌体侵染细菌实验

不

同

点

方法不同

直接分离：

分离S型球菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型球菌混合培养

同位素标记：

分别用32P和35S标记DNA和蛋白质

结论不同

证明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

证明DNA是遗传物质

相

同

点

①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用

②都遵循了对照原则

③都能证明DNA是遗传物质，但都不能证明DNA是主要的遗传物质

考点三　生物的遗传物质[重要程度：

★★☆☆☆]

1．RNA也是遗传物质的实验

（1）实验材料：

烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的组成物质是蛋白质和RNA。

（2）实验过程及结果

（3）实验结果分析与结论：

烟草花叶病毒的RNA能自我复制，并控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。

2．生物的遗传物质[连线]

1．探究病毒的物质组成

病毒甲具有RNA甲和蛋白质甲，病毒乙具有RNA乙和蛋白质乙。

若将RNA甲和蛋白质乙组成另一病毒丙，并以丙感染寄主细胞，则寄主细胞中的病毒是由RNA甲和蛋白质甲组成的。

2．完善下表中生物体内核酸种类及遗传物质类型

生物类型

核酸种类

遗传物质

实例

有细胞结构的生物

真核生物

DNA和RNA

DNA

玉米、小麦、人

原核生物

乳酸菌、蓝藻

无细胞结构的生物

DNA病毒

DNA

DNA

噬菌体

RNA病毒

RNA

RNA

烟草花叶病毒

易错警示　关于如何确定遗传物质的2个要点

（1）细胞内既有DNA又有RNA，但只有DNA是遗传物质。

（2）病毒只含有一种核酸——DNA或RNA，遗传物质是DNA或RNA。

1．下列关于遗传物质的说法中，正确的是（　　）

A．肺炎球菌的转化实验，证明DNA是主要的遗传物质

B．病毒的遗传物质是RNA和DNA

C．DNA是噬菌体的主要遗传物质

D．生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸

答案　D

解析　肺炎球菌的转化实验能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，通过烟草花叶病毒侵染烟草实验证明RNA也是遗传物质；病毒只有一种核酸，DNA或RNA，其中所含有的核酸即为该病毒的遗传物质，所以病毒的遗传物质是RNA或DNA；生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，所以生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的，其中DNA是遗传物质。

2．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

①

a型TMV感染植物

a型

a型

②

b型TMV感染植物

b型

b型

③

组合病毒（a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA）→感染植物

b型

a型

④

组合病毒（b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA）→感染植物

a型

a型

A.实验①B．实验②

C．实验③D．实验④

答案　C

解析　因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。

③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。

3．某科研小组为探究禽流感病毒的遗传物质，进行了如下实验：

一、实验原理：

略。

二、实验目的：

探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。

三、材料用具：

显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。

四、实验步骤：

第一步：

取活鸡胚均分为两组，分别标号A、B。

第二步：

用显微注射技术，分别向A、B两组活鸡胚细胞中注射有关物质。

第三步：

在相同且适宜的条件下培养A、B两组鸡胚。

第四步：

一段时间后，分别从A、B两组鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。

（1）请将与实验相关的内容填入下表：

注射的物质

实验现象预测（有无禽流感病毒产生）

相关结论（禽流感病毒的遗传物质）

A组：

______

________是遗传物质

________是遗传物质

B组：

______

________是遗传物质

RNA是遗传物质

（2）从注射的物质看，该实验所依据的生物学原理是________________，从实验结果的检测看，该实验所依据的生物学原理是____________________________。

答案　

（1）

A组：

核酸提取液＋DNA酶

有

RNA

无

DNA

B组：

核酸提取液＋RNA酶

有

DNA

无

（2）酶具有专一性　核酸控制生物的性状

1．格里菲思实验的结论是：

加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。

2．艾弗里实验的结论是：

DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传

物质。

3．在T2噬菌体的化学组成中，仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中。

4．证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是：

设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开，单独地、直接地观察它们的生理作用。

5．病毒的遗传物质是DNA或RNA；细胞生物的遗传物质是DNA。

高考模拟　提能训练

高考题组

1．（2013·新课标全国卷Ⅱ，5）在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是（　　）

①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验　③肺炎球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

⑤DNA的X光衍射实验

A．①②B．②③C．③④D．④⑤

答案　C

解析　孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和基因的自由组合定律；摩尔根通过果蝇的杂交实验发现了伴性遗传；DNA的X光衍射实验说明了DNA分子呈螺旋结构。

证明DNA是遗传物质的实验有肺炎球菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。

2．（2013·海南卷，13）关于T2噬菌体的叙述，正确的是（　　）

A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素

B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中

C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质

D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖

答案　D

解析　核酸中不含硫元素，故A错误；T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故B错误；任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故C错误；T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，D正确。

3．（2012·上海卷，11）赫尔希和蔡斯于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。

这项实验获得成功的原因之一是噬菌体（　　）

A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞

B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中

C．DNA可用15N放射性同位素标记

D．蛋白质可用32P放射性同位素标记

答案　B

解析　本题考查了通过噬菌体侵染细菌的实验，证明DNA是遗传物质这一知识点。

噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N，故C项错误。

蛋白质的组成元素中一般没有P，故D错误。

噬菌体侵染细菌时把DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，实验结果更科学、更准确，故B项正确。

模拟题组

4．某研究人员模拟肺炎球菌转化实验，进行了以下4个实验：

①S型球菌的DNA＋DNA酶→加入R型球菌→注入小鼠体内

②R型球菌的DNA＋DNA酶→加入S型球菌→注入小鼠体内

③R型球菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型球菌的DNA→注入小鼠体内

④S型球菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型球菌的DNA→注入小鼠体内

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

答案　D

解析　只有S型球菌才能使小鼠死亡，高温会使酶失去活性而不起作用，DNA酶会水解DNA而使DNA失活，高温会使细菌死亡而不会使DNA失去活性。

5．“肺炎球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”能够说明遗传物质应具备的一些特点，有关分析正确的是（　　）

选项

实验现象

得到的结论

A

加热杀死的S型球菌仍能使R型球菌的后代转化为S型球菌

DNA的分子结构比较稳定

B

进入大肠杆菌细胞内的只有噬菌体的DNA，但是产生的子代噬菌体却具有与亲代相同的蛋白质外壳

DNA在亲子代之间具有连续性

C

用32P标记亲代噬菌体的DNA，但产生的部分子代噬菌体也具有放射性

DNA能储存遗传信息

D

将S型球菌的DNA与R型球菌一起培养，有S型球菌生成

DNA能指导蛋白质的合成

答案　A

解析　加热后蛋白质变性，细菌死亡，但是DNA仍具有转化功能，因此可证明DNA的分子结构比较稳定，故A正确；进入大肠杆菌细胞内的只有噬菌体的DNA，但是产生的子代噬菌体却具有与亲代相同的蛋白质外壳，说明DNA能指导蛋白质的合成，故B错；用32P标记亲代噬菌体的DNA，但产生的部分子代噬菌体也具有放射性，说明DNA在亲子代之间具有连续性，故C错；将S型球菌的DNA与R型球菌一起培养，有S型球菌生成，说明控制荚膜形成的遗传信息储存在DNA中，故D错。

6．已知菠菜的干叶病是干叶病毒导致的，但不清楚干叶病毒的核酸种类，试设计实验进行探究。

实验原理：

（略）

实验材料：

苯酚的水溶液（可以将病毒的蛋白质外壳和核酸分离）、健康生长的菠菜植株、干叶病毒样本、DNA水解酶、其他必需器材。

（1）实验步骤：

①选取生长状况相似的若干菠菜植株平均分为两组，编号为甲、乙；

②用苯酚的水溶液处理干叶病毒样本，并设法将其蛋白质和核酸分离，以获得其核酸；

③________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

④________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

⑤再过一段时间后，观察两组菠菜的生长情况。

（2）实验结果及结论：

①________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）③在适当条件下，用DNA水解酶处理上步中的核酸　④一段时间后，用处理过的核酸稀释液喷洒甲组植株，用等量未处理的核酸稀释液喷洒乙组植株

（2）①若甲、乙两组都出现干叶病，则病毒的核酸是RNA