春生物学必修2人教版新教材山东专用第1节DNA是主要的遗传物质Word格式.docx
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菌落(光滑、粗糙)
有无荚膜
有无毒性
S型细菌
光滑
有
R型细菌
粗糙
无
两种菌在小鼠体内繁殖,毒性效果相互对照
3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
结论:
加热致死的S型细菌体内含有“转化因子”,促使R型细菌转化为S型细菌
还不知道转化因子的化学本质
4.艾弗里的肺炎链球菌转化实验 在人工培养基中繁殖
【科学方法】 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。
(1)加法原理:
与常态相比,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理,就是利用了“加法原理”。
(2)减法原理:
与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
例如,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质,就是利用了“减法原理”。
[典例1](2019·
天化中学期末)在肺炎链球菌的转化实验中,促进R型菌转化成S型菌的转化因子是S型菌的( )
A.蛋白质B.多糖
C.RNAD.DNA
答案 D
[对点练1](2019·
宁波九校联考)(多选)肺炎链球菌转化实验是证实DNA作为遗传物质的最早证据,下列相关叙述正确的是( )
A.肺炎链球菌是导致小鼠患败血症的病原体
B.肺炎链球菌的体内转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
C.肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
D.粗糙型(R)菌株是唯一能够引起败血症或肺炎的菌株
解析 肺炎链球菌是导致小鼠患败血症的病原体,A正确;
肺炎链球菌的体内转化实验证明S型细菌中含有某种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌,B错误;
肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质,C正确;
光滑型(S)菌株是引起败血病或肺炎的菌株,D错误。
答案 AC
联想质疑
菌落是由一个微生物细胞经过繁殖而产生的肉眼可见的子细胞群体,可根据菌落的大小、形态、颜色等特征鉴别微生物的种类。
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。
无荚膜的肺炎链球菌,感染人或动物体后,容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。
有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在宿主细胞内生活并繁殖。
★R型菌无荚膜,S型菌有荚膜,荚膜对细菌有保护作用。
S型细菌的细胞提取物的制备方法:
将S型细菌用氯仿抽提数次→用乙醇沉淀→将沉淀溶于盐溶液→加入水解多糖的酶,37℃消化4~6h→再用氯仿抽提→用乙醇沉淀→制得了含有转化因子的S型细菌的细胞提取物(含有核酸以及极少量的蛋白质)。
目的:
依次去掉多糖、蛋白质、RNA、脂质和DNA,看细胞提取物是否还有转化活性。
【易错提示】
(1)转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌,而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌;
(2)由于DNA的热稳定性比蛋白质要高,所以加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质永久变性失活,但其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性;
(3)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中,每个实验组都通过添加特定的酶特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质,利用了自变量控制中的“减法原理”。
(4)格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子,但并没有证明转化因子是哪种物质。
艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。
噬菌体侵染细菌的实验
(1)若保温时间过短,对第一组实验和第二组实验的结果会产生什么影响?
为什么?
提示 对第一组实验无影响,但会导致第二组实验的上清液中出现较高的放射性。
因为保温时间过短,会有大量亲代噬菌体尚未将DNA注入大肠杆菌,搅拌离心后这部分完整的亲代噬菌体一并出现在上清液中。
(2)若保温时间过长,对以上两组实验的结果又会产生什么影响?
提示 对第一组实验无影响,会导致第二组实验的上清液出现较高的放射性。
因为保温时间过长,子代噬菌体已经从裂解的大肠杆菌中释放出来,经搅拌离心,这部分完整的子代噬菌体会一并出现在上清液中。
(3)若搅拌不彻底,对以上两组实验的结果又会产生什么影响?
提示 会导致第一组实验的沉淀物中出现较高的放射性,对第二组实验无影响。
因为如果搅拌不彻底,亲代噬菌体的蛋白质外壳无法与大肠杆菌细胞体分离,经离心,会同大肠杆菌细胞体一起出现在沉淀物中。
[典例2](2019·
三明一中月考)以含(NH4)
SO4、KH
PO4的培养基培养大肠杆菌,再向大肠杆菌培养液中接种32P标记的T2噬菌体(S元素为32S),一段时间后,检测子代噬菌体的放射性及S、P元素,下表中对结果的预测,最可能发生的是( )
选项
放射性
S元素
P元素
A
全部无
全部32S
全部31P
B
全部有
全部35S
多数32P,少数31P
C
少数有
少数32P,多数32P
D
少数32P,多数31P
解析 大肠杆菌中含有35S标记的氨基酸和含31P的脱氧核苷酸,噬菌体的DNA被32P标记,侵染细菌时,蛋白质外壳不进入细菌,只有DNA进入,并以噬菌体DNA为模板,利用大肠杆菌提供的脱氧核苷酸,进行复制,合成子代噬菌体的DNA,子代噬菌体少数含32P,多数含31P;
同时利用大肠杆菌提供的氨基酸,合成噬菌体的蛋白质外壳,子代噬菌体全部含有35S。
[对点练2](2019·
都匀一中期末)某研究小组模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验,进行了如下实验:
①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌;
②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌。
短时间培养后进行搅拌离心,检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A.沉淀物、沉淀物B.沉淀物、上清液
C.上清液、沉淀物D.上清液、上清液
解析 短时间培养后,子代噬菌体在细菌体内不释放出来,离心后存在于沉淀物中。
①实验中,用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,蛋白质外壳没有进入细菌,所以离心后主要在上清液中检测到放射性。
②实验中,32P存在于子代噬菌体的DNA中,其放射性主要存在于沉淀物中。
答案 C
【归纳总结】
噬菌体侵染细菌实验过程
实验过程
实验组别
一
二
设计思路
S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特征元素,用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质,直接地、单独地观察它们的作用
标记大肠杆菌
含35S的培养基+无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌
含32P的培养基+无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌
标记噬菌体
无标记的噬菌体→侵染含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体
无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体
噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体+无标记的大肠杆菌→混合培养→搅拌后离心
含32P的噬菌体+无标记的大肠杆菌→混合培养→搅拌后离心
实验结果
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
实验分析
噬菌体侵染细菌时,含32P的噬菌体DNA进入了细菌体内,而含35S的噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内
结论
DNA是噬菌体的遗传物质
注入宿主细胞内的T2噬菌体的DNA,消耗宿主细胞内的脱氧核苷酸和氨基酸,指导宿主细胞合成T2噬菌体的DNA和蛋白质。
35S和32P不能同时标记在一个噬菌体上,因为在放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位和放射性强弱,而不能检测到是何种元素的放射性。
★噬菌体侵染细菌的电镜照片
【知识锁链】
用35S和32P作为标记元素的原因:
蛋白质的组成元素是C、H、O、N、S等,DNA的组成元素是C、H、O、N、P。
S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特征元素,分别用35S和32P作为标记元素,可单独分析两者是否具有遗传效应。
DNA作为遗传物质应具备的特点包括:
结构较为稳定;
能够精确地复制自身,保持一定的连续性;
可以储存大量的遗传信息,保证遗传信息的完整性和相对独立性;
能够指导作为性状表现者的蛋白质的合成。
烟草花叶病毒的侵染实验
1.烟草花叶病毒侵染烟草的实验
(1)实验材料
烟草花叶病毒是一种RNA病毒,只含有RNA和蛋白质,不含有DNA,能感染烟草,使其出现相应的病斑。
(2)实验过程
(3)实验结论 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2.完成下表
生物类型
细胞生物
非细胞生物
真核生物
原核生物
DNA病毒
RNA病毒
实例
真菌、原生生物、所有动植物
细菌、蓝细菌、放线菌等
噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等
HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等
核酸种类
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
归纳:
绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有极少数病毒的遗传物质是RNA。
DNA是主要的遗传物质。
横向比较得出的结论,并不是针对一种生物而言
[典例3](2019·
青岛高一检测)下列关于遗传物质的说法,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细胞核中的遗传物质是DNA ④细胞质中的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A.①②③B.②③④
C.②④⑤D.③④⑤
解析 细胞生物无论是真核生物还是原核生物,遗传物质都是DNA;
凡是有细胞结构的生物,无论是细胞核中还是细胞质中,遗传物质都是DNA;
甲型H1N1流感病毒是RNA病毒,遗传物质是RNA。
[对点练3](2019·
齐齐哈尔八中期末)(多选)下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是( )
A.大肠杆菌的遗传物质是DNA而非RNA
B.酵母菌的遗传物质分布在染色体、叶绿体和线粒体中
C.烟草花叶病毒的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质初步水解产生4种核糖核苷酸
解析 大肠杆菌为原核生物,其遗传物质是DNA,A正确;
酵母菌是真核生物,具有真正的细胞核,含有线粒体,但是没有叶绿体,B错误;
烟草花叶病毒的遗传物质为RNA,不含有
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