学年高中生物苏教版必修二学案文档第四章 第一节 第二课时 DNA是主要的遗传物质 Ⅱ.docx

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学年高中生物苏教版必修二学案文档第四章第一节第二课时DNA是主要的遗传物质Ⅱ

第二课时　DNA是主要的遗传物质（Ⅱ）

【目标导航】　1.结合病毒重建实验，理解DNA是主要的遗传物质的含义。

2.结合实践活动，掌握DNA粗提取与鉴定的过程与方法。

一、DNA是主要的遗传物质

1．RNA是遗传物质的证据

（1）烟草花叶病毒（TMV）的实验：

①烟草花叶病毒结构：

②实验过程：

③结论：

控制烟草花叶病毒性状的物质是RNA而不是蛋白质。

（2）TMV（烟草花叶病毒）与HRV（车前草病毒）的病毒重建实验：

①实验过程：

―→重建病毒

烟草―→HRV的病斑

HRV

―→重建病毒

烟草―→TMV的病斑

TMV

②结论：

控制TMV、HRV性状的物质是RNA而不是蛋白质。

二、DNA的粗提取与鉴定

1．实验目的

初步掌握DNA的粗提取与鉴定的方法。

2．实验原理

（1）DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。

（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些物质则溶于酒精，利用这一原理可以进一步提取含杂质较少的DNA。

（3）DNA＋二苯胺

蓝色。

3．实验材料：

鸡血细胞液。

判断正误

（1）具有细胞结构的生物既有DNA也有RNA，遗传物质是DNA或RNA。

（　　）

（2）在只有RNA而无DNA的一些病毒中，RNA是遗传物质。

（　　）

（3）由于绝大多数细胞生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

（　　）

（4）用放射性同位素示踪法可探究T2噬菌体的遗传物质。

（　　）

（5）DNA在NaCl溶液中的溶解度会随NaCl浓度的变大而变小。

通过改变NaCl溶液的浓度，溶解在NaCl溶液中的DNA会析出来。

（　　）

（6）DNA遇二苯胺可染成蓝色，因此，二苯胺可作为鉴定DNA的试剂。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√

一、DNA是主要的遗传物质

1．生物的遗传物质归纳

生物

所含核酸

遗传物质

细胞生物

DNA、RNA

DNA

病毒

DNA病毒

DNA

DNA

RNA病毒

RNA

RNA

病毒的遗传物质是DNA或RNA

所有生物

绝大多数生物的遗传物质为DNA，极少数病毒（RNA病毒）的遗传物质为RNA——生物的遗传物质主要是DNA

2.生物遗传物质化学本质的四种常用探究方法

（1）分离提纯：

肺炎双球菌的转化实验。

缺点是物质纯度不能保证是100%。

（2）同位素标记法：

噬菌体侵染细菌的实验。

方法是分别标记两者的特有元素；目的是把DNA与蛋白质区分开，单独、直接地观察它们各自的作用。

（3）病毒重组法：

烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。

方法是将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。

（4）水解酶法：

利用酶的专一性，控制起作用的物质，从而判断出起作用的物质种类。

3．探索遗传物质的经典实验归纳

1．“遗传物质是核酸但主要是DNA”“遗传物质是DNA”“遗传物质是RNA”，以上说法应分别针对何种生物而言？

答案　所有生物的遗传物质均为核酸（无核酸的朊病毒除外），其中绝大多数生物的遗传物质是DNA；凡含DNA的生物（包括所有细胞生物及DNA病毒）其遗传物质是DNA；在无DNA，只含RNA的病毒中，RNA是遗传物质。

2．有某种新发现的病毒，为确认其类型，科学家用RNA水解酶处理，发现仍具有感染能力，而用DNA酶处理时，却丧失了感染能力，你能推测它属于哪类病毒吗？

答案　若使用RNA水解酶处理病毒，病毒仍具感染能力，表明该病毒的遗传物质不是RNA；当用DNA酶处理病毒时，该病毒丧失感染能力，这表明该病毒的遗传物质应是DNA，为DNA病毒。

1．如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体（　　）

A．寄生于细胞内，通过RNA遗传

B．寄生于细胞间，通过蛋白质遗传

C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传

D．寄生于细胞间，通过RNA遗传

【问题导析】

从图示可看出，用RNA接种在叶片上，叶片出现了病斑；而用蛋白质外壳接种到叶片上，叶片上没有病斑；所以该病原体是通过RNA遗传的。

答案　A

【一题多变】

判断正误

（1）肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验可证明DNA是主要的遗传物质。

（　　）

（2）DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA。

（　　）

（3）生物的遗传物质是DNA或RNA。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√

二、DNA的粗提取与鉴定

1．实验原理

（1）如图所示，DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的变化而改变。

当NaCl的质量浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最低。

利用这一原理，可以使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。

（2）DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可以溶解在酒精中。

根据这一原理可以提取出含杂质较少的DNA。

（3）DNA遇二苯胺呈蓝色。

利用这一原理可以鉴定DNA。

2．DNA粗提取的实验步骤

（2）提取鸡血细胞核

（3）溶解核DNA：

取物质的量浓度为2mol/L的氯化钠溶液40mL加入滤液中，用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌。

（4）析出含DNA的丝状物：

加入适量蒸馏水，边加边搅拌。

（5）DNA的纯化

①将粗提取出的DNA黏稠物在NaCl溶液中再溶解、再过滤。

②利用DNA不溶于酒精，而细胞中的某些物质可以溶于酒精的性质，可进一步提纯DNA。

向上一步滤液中，加入冷却的、体积分数为95%的酒精溶液50mL，并用玻璃棒搅拌，溶液中会出现丝状物，用玻璃棒将丝状物卷起，并用滤纸吸取上面的水分，即得到含杂质较少的DNA。

3．DNA的鉴定

（1）实验原理：

DNA＋二苯胺

蓝色

（2）实验步骤

①取两支20mL的试管，各加入物质的量浓度为0.015mol/L的NaCl溶液5mL。

②取提取到的丝状物少许，将其放入一支试管中，并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，使其溶解，另一支试管不加任何物质，作为对照。

③再向两支试管中各加入4mL二苯胺试剂，并将其混合均匀。

④将试管置于沸水浴中加热5min，待试管冷却后，观察两支试管中溶液颜色的变化。

（3）实验图示：

1．制备鸡血细胞液时要在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂的目的是什么？

答案　防止血液凝固，使血液分层，便于取下层血细胞。

2．三种NaCl溶液浓度分别是多少？

分别有什么作用？

答案　0.14mol/LNaCl溶液用于析出DNA；2mol/LNaCl溶液用于溶解DNA；0.015mol/LNaCl溶液用于鉴定DNA。

3．两次用到蒸馏水的目的是什么？

答案　步骤①中加蒸馏水，目的是让血细胞发生渗透吸水涨破而释放DNA；步骤②中加蒸馏水，目的是降低NaCl溶液的浓度，析出DNA。

4．两种颜色变化：

析出的DNA是白色丝状物；DNA中加入二苯胺试剂，加热后呈蓝色。

5．三次过滤：

第一次和第三次要用其滤液，使用的纱布为1～2层，第二次要用其滤出的黏稠物，使用纱布为多层。

2．DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而改变。

（1）请在下列NaCl溶液的浓度中选出能使DNA析出最彻底的一种是物质的量浓度为________。

A．0.14mol/LB．2mol/L

C．0.15mol/LD．0.3mol/L

（2）DNA不溶于酒精，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精，利用这一原理可以________，可以推测溶于酒精中的物质可能有________。

（3）利用DNA遇________变蓝色的特性，将该物质作为鉴定________的试剂。

鉴定过程：

向放有________的试管中加入4mL的________试剂，混合均匀后，将试管置于________中加热5min，待试管________后，观察试管中溶液颜色的变化。

【问题导析】

（1）DNA在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。

（2）为了把DNA和其他物质分开，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去杂质。

（3）利用DNA与二苯胺会发生蓝色反应的特性，可以鉴定提取的DNA。

答案　

（1）A　

（2）除去杂质　某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质　（3）二苯胺　DNA　DNA　二苯胺　沸水浴　冷却

【一题多变】

在“DNA粗提取”实验中，为得到含DNA的黏稠物，某同学进行了如下操作，最后所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行，请指出该同学在实验操作上的错误并改正。

（1）在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠，经离心后，除去血浆留下血细胞备用。

（2）取5～10mL血细胞放入50mL的塑料烧杯中，并立即注入20mL0.015mol/L的氯化钠溶液，轻缓搅拌5min后，经滤纸过滤，取得其滤液。

（3）滤液中加入40mL2mol/L的氯化钠溶液，并用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌1min。

（4）往上述溶液中缓慢加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌，直到溶液中丝状物出现为止，再进行过滤得含DNA的黏稠物。

答案　0.015mol/L的氯化钠溶液应改为蒸馏水；滤纸应改为纱布；直到溶液中丝状物出现为止应改为直到溶液中丝状物不再增加为止。

解析　将鸡血细胞中的核物质析出，要用蒸馏水，因血细胞在低浓度溶液中吸水破裂；而过滤不能用滤纸，滤纸的孔太小，DNA分子不能通过，改用纱布；实验最后要得到尽可能多的丝状物（DNA），就需要搅拌至溶液中丝状物不再增加为止。

1．用甲种病毒的RNA和乙种病毒的蛋白质外壳组成一种转基因病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是（　　）

A．甲种病毒的特征B．乙种病毒的特征

C．丙种病毒的特征D．子代病毒特有的特征

答案　A

解析　子代病毒的特征只与其遗传物质有关，由于该子代病毒的RNA是由甲种病毒提供的，因此，子代病毒表现为甲种病毒的性状特征。

2．下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是（　　）

A．豌豆的遗传物质主要是DNA

B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上

C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素

D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸

答案　B

解析　A中豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸。

3．下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是（　　）

A．DNA是绝大多数生物的遗传物质

B．有些生物的遗传物质是RNA

C．在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质

D．核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质

答案　C

解析　具有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质；病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。

总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。

4．下图为“DNA的粗提取”的实验装置。

（1）实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的___________________________。

（2）在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是________________________，

通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是________________；

图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是________________。

答案　

（1）DNA　

（2）使血细胞破裂　使滤液中的DNA溶解于浓NaCl溶液　使DNA析出

解析　题图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。

图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂，并释放出内容物。

图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA收集到滤液中（将大量胶状物滤出），再在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。

DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度只有水中的1%，而在1mol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。

图C中，在DNA的浓NaCl溶液中加入蒸馏水（大量），可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低（在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小，则DNA溶解度将增大），使DNA低渗析出，经过过滤等手段可以收集到DNA。

【基础巩固】

1．2013年4月，禽流感卷土重来，这次的病毒是甲型H7N9，研究发现，甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒。

有关患者体内甲型H7N9流感病毒的遗传物质，下列说法正确的是（　　）

A．人体细胞中的DNA

B．甲型H7N9流感病毒中的DNA

C．人体细胞中的RNA

D．甲型H7N9流感病毒中的RNA

答案　D

解析　甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒，说明其遗传物质为RNA。

该病毒虽寄生在患者的细胞中，但其遗传物质是病毒的RNA。

2．能证明RNA是遗传物质的实验是（　　）

A．烟草花叶病毒侵染实验

B．噬菌体侵染细菌实验

C．豌豆杂交实验

D．肺炎双球菌的转化实验

答案　A

解析　烟草花叶病毒的核酸是RNA，通过侵染实验证明RNA起遗传物质的作用；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的病毒；豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律；肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。

3．下列叙述正确的是（　　）

A．含有RNA的生物，其遗传物质一定是RNA

B．只含有DNA的生物，其遗传物质不一定是DNA

C．既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA和RNA

D．既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA而不是RNA

答案　D

4．下图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是（　　）

答案　D

解析　图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来自乙病毒，而蛋白质外壳来自甲病毒。

由于病毒丙侵染植物细胞中的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。

5．下列关于遗传物质的说法中，正确的是（　　）

A．肺炎双球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质

B．在噬菌体侵染细菌的实验中，最关键的设计思路是让DNA和蛋白质混合作用于细菌

C．真核生物的遗传物质都是DNA，原核生物的遗传物质是DNA或RNA中的一种

D．在小肠内，食物中的DNA主要是以核糖核苷酸形式通过主动运输被吸收进入血液的

答案　A

解析　噬菌体侵染细菌实验，最关键的设计思路是用35S、32P分别标记蛋白质和DNA，单独研究二者的作用。

原核生物和真核生物的遗传物质均为DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。

构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。

6．下列操作中对DNA提取量影响较小的是（　　）

A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等物质

B．搅拌时，要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动

C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中黏稠物不再增多

D．在酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却

答案　B

解析　搅拌时沿一个方向是为了防止DNA被破坏。

【巩固提升】

7．噬菌体在细菌细胞内合成自己的蛋白质需要（　　）

A．噬菌体的DNA和氨基酸

B．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

C．细菌的DNA和氨基酸

D．细菌的DNA和噬菌体的氨基酸

答案　B

8．下列关于遗传物质的说法中，错误的是（　　）

①真核生物的遗传物质是DNA　②原核生物的遗传物质是RNA　③细胞核的遗传物质是DNA　④细胞质的遗传物质是RNA　⑤HIV的遗传物质是DNA或RNA

A．①②③B．②③④

C．②④⑤D．③④⑤

答案　C

解析　凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。

HIV的遗传物质是RNA。

9．用TMV（烟草花叶病毒）的RNA与HRV（车前草病毒）的蛋白质外壳组装成的新品系侵染烟草后，烟草所患病的症状是（　　）

A．TMV型病症B．HRV型病症

C．两种类型的综合症D．两种症状都不出现

答案　A

解析　RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，所以烟草会患TMV型病症。

10．在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，若需进一步提取含杂质较少的DNA，可以依据的原理是（　　）

A．在物质的量浓度为0.14mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小

B．DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会染成蓝色

C．DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精

D．质量浓度为0.1g·mL－1的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用

答案　C

解析　由于DNA不溶于酒精，而混杂在DNA中的某些物质易溶于酒精，因此向含有杂质的DNA中加入95%的冷酒精能进一步提纯DNA。

11．下图中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是（　　）

答案　C

解析　依据DNA粗提取的原理，在NaCl的浓度为0.14mol/L时DNA分子溶解度最小，利于DNA分子的析出，浓度过大或过小，DNA分子的溶解度都会增大。

12．烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同（如下图A），试分析图B中（a）、（b）、（c）三个实验并回答问题。

（1）（a）表示用________感染烟草叶，结果________________。

（2）（b）表示用________感染烟草叶，结果_______________。

（3）（c）表示用________感染烟草叶，结果_______________。

（4）（d）表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是________型。

（5）整个实验说明____________________。

答案　

（1）TMV的蛋白质外壳　无病斑　

（2）HRV的RNA　出现HRV感染烟草叶的病斑　（3）TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新病毒　出现HRV感染烟草叶的病斑　（4）HRV　（5）RNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质

13．研究发现少数病毒（如烟草花叶病毒，简称TMV）体内仅有蛋白质和RNA两种化学成分，这类生物的性状（如TMV能感染正常烟草的叶片，使之出现相应的病斑）的遗传是受RNA还是蛋白质控制？

请设计实验探究TMV的遗传物质。

（1）实验原理：

①利用水—苯酚溶液可以将TMV分离，获得TMV的蛋白质和RNA。

②_____________________________________________。

③______________________________。

（2）实验材料：

烟草花叶病毒、正常生长的烟草、苯酚、试管、玻璃棒等必需的实验器材。

（3）主要实验步骤：

①获得TMV的RNA和蛋白质：

_______________________。

②选择材料并分组：

取正常生长的烟草植株，选取________的三张叶片，分别编号A、B、C。

③实验处理

A

B

C

用________感染

用________感染

用________感染

④正常培养烟草植株，并注意观察__________________________________。

（4）结果预测与结论：

①A、B叶出现病斑，C叶正常，并且用B叶病斑组织感染正常叶片，仍出现相同病斑，说明________________________________________。

②_______________________________________，

说明TMV中RNA是遗传物质。

答案　

（1）②TMV能感染正常烟草使之出现相应病斑

③遗传物质能使生物性状保持相对稳定

（3）①水—苯酚溶液分离TMV，获得纯净的TMV蛋白质和RNA　②生长状况基本相同　③完整的TMV　TMV的蛋白质　TMV的RNA　④相应叶片的表现症状

（4）①TMV中蛋白质是遗传物质　②A、C叶出现病斑，B叶正常，并且用C叶病斑组织感染正常烟草叶，仍出现相同病斑

【走进高考】

14．（2014·江苏卷，16）下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是（　　）。

A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料

B．DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水

C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物

D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝

答案　C

解析　理论上只要含DNA的生物材料都行，只是从操作难易程度上分，最好选择容易操作的，所以酵母和菜花可作为提取DNA的材料，A正确；DNA在2mol/LNaCl溶液和蒸馏水中都能溶解，只不过溶解度不同，B正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会破裂，DNA在蒸馏水中溶解度较大，不会析出，C错误；DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝，D正确。

15．（2012·江苏，18）下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是（　　）

A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度

B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝

C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取

D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少

答案　C

解析　洗涤剂能够瓦解细胞膜，但不能增加DNA的溶解度，A错；将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴中变蓝，不需要冷却，B错；常温下菜花匀浆中有些酶类可破坏DNA，而影响DNA的提取，C正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液并不影响DNA的含量，而在粗提取时，缓慢搅拌有利于DNA附着，D错。