第三章DNA是遗传物质.docx
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第三章DNA是遗传物质
3.1DNA是主要的遗传物质
教学目标:
1.知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”是研究噬菌体侵染细菌所采用的方法,也是目前自然科学研究的主要方法。
2.分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路,提高逻辑思维的能力。
3.用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验,说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。
教学重点:
(1)肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
(2)噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
教学难点:
(1)肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
(2)如何理解DNA是主要的遗传物质
学法指导:
1.阅读课本第42-46页的内容,独立完成导学案;
2.不会的或有疑问的地方用双色笔标出,留到课堂解决;
3.正课结束后及时整理导学案,
进行纠错反思。
阅读指南:
1.第一章和第二章所涉及到的四位科学家:
______→性状由遗传因子决定;______→提出遗传因子位于染色体上的假说;______→把遗传因子改为基因;______→证实基因位于染色体上。
但是基因到底是什么?
通过第三章——基因的本质的学习,就可以解决这个问题。
染色体在遗传上有重要的作用,染色体主要由哪两种物质组成呢?
和,在这两种物质中,究竟哪一种是遗传物质呢?
2.DNA的基本单位要,包括、、、和。
每分子脱氧核苷酸包括、和各一分子。
3.肺炎双球菌的类型和特点:
菌落(光滑、粗糙)
有无荚膜
有无毒性
S型细菌
R型细菌
4.格里菲思通过实验证明了;
艾弗里通过实验证明了肺炎双球菌的是遗传物质不是遗传物质。
5.T2噬菌体和大肠杆菌之间是关系,T2噬菌体侵入大肠杆菌的是,利用的合成噬菌体的DNA和蛋白质。
6.实验中用标记噬菌体的DNA,用标记噬菌体的。
为了完成对噬菌体有关物质的标记,先分别用含和的培养基培养,再分别用没被标记的侵染被标记的,从而分别获得和
的两种噬菌体。
7.烟草花叶病毒感染烟叶的实验证明。
8.遗传物质小结:
一切生物的遗传物质是;主要的遗传物质是(包括);不含的生物遗传物质是(如)。
合作探究:
一、对遗传物质的早期推测
根据性状的遗传推测遗传物质的特点:
(1)分子结构有性;
(2)前后代保持性;
(3)产生;(4)能控制的合成
科学家要通过实验来确定哪个是遗传物质,要解决的第一个问题就是选材,选择合适的实验材料是实验成败的关键。
无论是高等的、复杂的生物,还是低等的、简单的生物,一般都含有核酸和蛋白质,你觉得选择什么样的生物做实验材料才比较合适呢?
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
二.肺炎双球菌的转化实验
1.体内转化实验(1928年,英国,格里菲思)根据P43实验过程和结果思考:
(1)对比分析第一、二组说明什么?
_____________________________________________________________________________。
(2)对比分析第二、三组说明,第三组中被加热杀死的S型细菌还有没有毒性?
原因是什么_______________________。
(3)在第四组中是谁导致小鼠死亡?
_______________________。
理由是:
,
第四组小鼠体内能分离出S型活细菌,是如何产生的?
_____________________________。
(4)对比分析第三、四组又说明什么?
_____________________________________________________________________________。
(5)实验先进行第一、二组,与第三、四组相比,起________作用。
(6)该实验能否证明DNA是遗传物质?
该实验的结论是什么?
_____________________________________________________________________________。
这种转化因子是什么呢?
?
2.体外转化实验(1944年,美国,艾弗里)
在肺炎双球菌中有蛋白质、DNA、荚膜多糖等物质,你可以和其他同学共同讨论寻找有效的方法,来证明哪一种成分是转化因子。
①实验材料:
________________、_________________和细菌培养基。
②假 设:
________________________________________________________。
③实验的思路是:
________________________________________________________。
④实验结果:
R型细菌+S型细菌DNA→_____________________________。
R型细菌+S型细菌蛋白质(或多糖)→_____________________________。
R型细菌+S型细菌DNA+DNA酶→___________________。
(此步的目的是)
⑤分析结论:
:
是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质,也就是说, 是遗传物质,不是。
3.艾弗里实验不严谨之处
①因为艾弗里实验中提取出的DNA,纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。
因此,仍有人对实验结论表示怀疑。
②
三、噬菌体侵染细菌的实验(1952年,赫尔希和蔡斯)
1.T2噬菌体的介绍:
噬菌体是一种寄生在细菌体内的病毒,它的外壳是蛋白质,头部内含有DNA,它侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,进行大量的增殖。
2.实验方法:
___________________________________________。
3.实验过程:
(见教材)
思考与讨论:
①噬菌体有DNA和蛋白质两种组分,用35S和32P分别标记噬菌体的,用14C和18O等同位素可行吗,为什么?
______________________________________________________________________________。
②实验过程中搅拌的目的是,离心的目的是___________________。
③离心后沉淀物是,上清液含有。
④结果
亲代噬菌体
寄主细胞内
子代噬菌体
实验结论
32P标记DNA
35S标记蛋白质
⑤用被35S标记的噬菌体侵染没标记的大肠杆菌,经离心分离后,沉淀物中有放射性物质的原因可能是。
用被32P标记的噬菌体侵染没标记的大肠杆菌,经离心分离后,上清液中有放射性物质的原因可能是,。
四、思考:
是不是所有生物都含有DNA?
1.通过烟草花叶病毒感染烟草实例,说明。
2.因为绝大多数生物的遗传物质是,所以说DNA是遗传物质。
五、自主提问
应用创新:
1.格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了()
A.DNA是遗传物质B.RNA是遗传物质
C.蛋白质不是遗传物质D.加热杀死的S型菌中含有“转化因子”
2.艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法是()
A.杂交实验法B.同位素标记法
C.病毒侵染法D.单独直接观察不同成分的作用
3.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程,你认为如何选择同位素标记的方案()
A.用14C或3H培养噬菌体,再去侵染细菌
B.用180或15N培养噬菌体,再去侵染细菌
C.将一组噬菌体用32P和35s标记
D.一组用32P标记DNA,另一组用35S标记蛋白质外壳
4.噬菌体侵染细菌的实验证明()
A.RNA是遗传物质B.DNA是遗传物质
C.蛋白质是遗传物质D.多糖是遗传物质
5.噬菌体的各种性状能传递给后代是通过()
A.噬菌体的DNAB.细菌的DNAC.噬菌体的蛋白质D.细菌的核糖体
6.关于病毒遗传物质的叙述,下列哪一项是正确的()
A.都是脱氧核糖核酸B.都是核糖核酸
C.同时存在脱氧核糖核酸和核糖核酸D.有的是脱氧核糖核酸,有的是核糖核酸
7.噬菌体在增殖过程中利用的原料是()
A.细菌的核苷酸和自己的氨基酸B.自己的核苷酸和细菌的氨基酸
C.细菌的脱氧核苷酸和氨基酸D.自己的氨基酸和细菌的核苷酸
8.用噬菌体去感染体内含有32P的细菌,在细菌解体后含32P的是()
A.子代噬菌体DNAB.子代噬菌体蛋白质外壳
C.子代噬菌体所有部分D.子代噬菌体不含32P
9.用甲种病毒的RNA与乙种病毒的蛋白质外壳组装成一种病毒丙,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.都不是
10.1944年,美国科学家艾弗里和他的同事,从S型活细菌中提取了DNA、蛋白质和多糖等物质,然后将他们分别加入培养R型细菌的培养基中,结果发现加入DNA的培养基中,R型细菌转化成了S型细菌,而加入蛋白质、多糖等物质的培养基中,R型细菌不能发生这种转化。
这一现象说明:
()
①在转化过程中,S型细菌DNA进入到了R型细菌中②DNA是转化因子
③蛋白质和多糖在实验中正好起了对照作用④DNA是遗传物质
A.①③B.②③C.②③④D.①②③④
11.某科学家做“噬菌体侵染细菌的实验”时,分别用放射性同位素做了如下标记,产生的100个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。
实验前的情况见下表:
噬菌体
细菌
核苷酸
标记32P
31P
氨基酸
32S
标记35S
(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的_________和_________元素。
(2)子代噬菌体的蛋白质分子中都没有_________元素,由此说明_____________________。
子代噬菌体的蛋白质分子中都有_________元素,这是因为___________________________。
(3)此实验证明了_____________________________________________________________。
3.2DNA分子的结构
教学目标:
1、概述DNA分子的结构的主要特点
2、制作DNA分子的双螺旋结构模型
3、讨论DNA双螺旋结构模型构建历程
4、对科学探索基因的本质的过程进行分析和讨论,领悟假说——演绎和模型方法在这些研究中的应用
教学重点:
1、DNA分子结构的主要特点
2、制作DNA分子双螺旋结构模型
教学难点:
DNA分子结构的主要特点
学法指导:
1.阅读课本第47-50页的内容,思考“本节聚焦”中的问题;
2.独立完成导学案;不会的或有疑问的地方用双色笔标出,留到课堂解决;
3.正课结束后及时整理导学案,进行纠错反思,课后认真完成练习题。
阅读指南:
十年前还鲜为人知的DNA,现在已经达到家喻户晓的程度,现在DNA的双螺旋结构模型已经成为分子生物学的象征,甚至成为高科技的象征。
但是DNA是由什么构成?
他们是如何连接?
以及有什么样的特点?
这是我们今天要探讨的话题。
一、DNA双螺旋模型的构建
1、最大贡献的三位科学家是:
、、
2、探究历程中沃森和克里克利用了他人的哪些成果?
(1)DNA由组成,
(2)DNA分子的图谱,
(3)DNA的4种碱基的比例关系是。
3.DNA的化学组成
DNA是由种组成,每种脱氧核苷酸由一分子、一分子、一分子组成。
二、DNA分子结构主要特点
(1)DNA分子是由条长链盘旋而成的结构。
(2)交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;在内侧。
(3)两条链上的碱基通过连接起来,A与T、G与C形成碱基对,遵循。
三、下图为DNA分子大平面结构图:
请用文字写出图中1—10的名称
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、
9、
10、
合作探究:
一、制作DNA双螺旋结构模型并思考:
1.DNA双螺旋模型的制作步骤
脱氧核苷酸.
2.DNA分子的立体结构的主要特点
条链按方式盘旋成结构
主要特点
外侧——基本骨架:
内侧——
碱基对遵循原则,即
3.DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸,但由于使DNA能够储存大量的遗传信息。
4.DNA分子通过来维系它的遗传稳定性。
5.根据DNA分子的结构特点,请你设想DNA分子的复制方式
二、DNA碱基量的关系:
整个双链DNA分子中:
①A=T;G=C
②A+G=T+C;A+G=T+C=A+C=T+G=1/2(A+G+C+T)
③(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1
即:
DNA分子中任一非互补碱基之和恒等,=1/2DNA碱基总数
1.已知1个DNA分子中有1800个碱基对,其中胞嘧啶有1000个,这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是:
()
A.1800个和800个B.1800个和l800个
C.3600个和800个D.3600个和3600个
2.若DNA分子中一条链的碱基A:
C:
T:
G=l:
2:
3:
4,则另一条链上A:
C:
T:
G的值为()
A.l:
2:
3:
4 B.3:
4:
l:
2C.4:
3:
2:
1 D.1:
3:
2:
4
3.在DNA两条互补链之间
A链中(A+G)/(T+C)=B链中的该比值的倒数
A链中(A+T)/(G+C)=B链中的该比
某DNA分子中,当A+T/G+C在一单链中为0.4时,在其互补链中这个比例是( )
A.0.4B.0.6C.1D.2.5
若DNA分子的一条链中(A+G)/(C+T)=0.4,则其互补链中该比值是( )
A.0.4B.0.6C.1D.2.5
4.某DNA分子含有5000个碱基对,其中T为4000个,则G为_______________个,脱氧核苷酸为_______________个,磷酸为_______________个。
三、自主提问
应用创新:
1.下列哪一组物质是DNA的组成成分()
A.核糖、嘧啶、嘌呤、磷酸B.脱氧核糖、磷酸、碱基
C.核糖、碱基、磷酸D.脱氧核糖、核酸、磷酸
2.四种脱氧核苷酸的不同取决于()
A.五碳糖的种类B.含氮碱基的种类
C.磷酸分子的多少D.碱基对的排列顺序
3.能够组成脱氧核苷酸的三个小分子物质的连接方式是()
A.脱氧核糖-腺嘌呤-磷酸B.尿嘧啶-脱氧核糖-磷酸
C.磷酸-脱氧核糖-胞嘧啶D.鸟嘌呤-磷酸-脱氧核糖
4.DNA分子的基本骨架是()
A.磷脂双分子层B.规则的双螺旋结构
C.脱氧核糖和磷酸交替排列D.碱基间的连接
5.在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中,相邻的碱基A与T之间的连接结构是()
A.氢键B.—磷酸—脱氧核糖—磷酸
C.肽键D.—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
6.根据碱基互补配对原则,在A≠G时,双链DNA分子中,下列四个式子正确的是()
A.(A+C)/(G+T)=1B.(A+G)/(G+C)=1
C.(A+T)/(G+C)=1D.(A+C)/(G+C)=1
7.某细胞DNA分子的碱基中,腺嘌呤的的分子数占18%,那么鸟嘌呤的分子数占()
A.9%B.18%C.32%D.36%
8.从某一生物的组织中提取DNA进行分析,其中C+G=46%,又知该DNA分子的一条链中A为28%,问另一条链中A占该链全部碱基的()
A.26%B.24%C.14%D.11%
9.下列关于DNA结构的描述错误的是()
A.每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成的螺旋结构
B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架,内部是碱基
C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连,且A与T配对、G与C配对
D.DNA的两条链等长,但是反向平行
3.3DNA的复制
教学目标:
1.概述DNA分子的复制
2.探讨DNA复制的生物学意义
教学重点:
DNA分子复制的条件、过程和特点
教学难点:
DNA分子复制过程
学法指导:
1.阅读课本第52-54页的内容,思考“本节聚焦”中的3个问题;
2.独立完成导学案;不会的或有疑问的地方用双色笔标出,留到课堂解决;
3.正课结束后及时整理导学案,进行纠错反思,课后认真完成练习题。
阅读指南:
细胞在增殖的同时遗传物质也从亲代传递到了子代,生物体的主要遗传物质—DNA是如何保持前后代的一致?
一、对DNA分子复制的推测
沃森、克里克提出遗传物质自我复制的假说:
复制方式为
二、DNA分子复制的过程
1.什么是DNA的复制(DNA复制的概念)?
2.时间和场所:
时间是____________________________场所主要是中。
在________酶的作用下,把DNA解开,为复制提供精确
的.
3.过程
在________酶的作用下,分别以为模板,
为原料,按照原则合成DNA子链。
盘绕成螺旋结构,形成新的DNA分子。
4..结果:
1分子DNA通过复制产生____________________________。
模板:
___________________
5.条件:
原料:
_________________
能量:
__________________
酶:
___________________
三、复制方式:
从上述过程可以看出DNA复制的方式是,DNA分子独特的能为复制提供,通过碱基互补配对保证复制。
四、复制的意义:
通过DNA复制,将从传到,从而保证了。
合作探究:
一、DNA半保留复制的实验证据
1.要分析DNA是全保留还是半保留的,就要区分亲代与子代的DNA。
1958年,科学家以____为实验材料,运用____,设计了实验。
2.实验过程
同位素:
,标记NH4Cl培养液培养大肠杆菌
培养基类型
结果
在试管中位置
亲代
子一代
子二代
方法:
分析:
①离心处理后,为什么子一代DNA只有杂合链带?
②子二代DNA出现了轻链带和杂合链带,说明了什么?
结论:
上述实验证明,在新合成的每个DNA分子中,都保留了
这种复制方式是:
二、含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可参与DNA分子的组成,但32P比31P质量大。
现将某哺乳动物的细胞移至含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。
然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第1、2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。
再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA,经密度梯度离心后得到结果如图。
由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。
若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置,请回答:
1.G0、G1、G2三代DNA离心后得试管分别是
图中的G0__,G1___,G2___。
2.G2代在①、②、③三条带中DNA数的比
例是_______。
3.图中①、②两条带中DNA分子所含的同
位素磷分别是:
条带①_______,条带②___________
4.上述实验结果证明DNA的复制方式是______。
DNA的自我复制能使生物的__的_保持相对稳定。
三、DNA分子半保留复制的应用
亲代DNA分子复制n代后,新形成的DNA分子总数为个。
其中含有亲代DNA分子母链的只有个,占子代DNA分子总数的比值为:
;亲代母链只有两条,占子代DNA总的脱氧核苷酸链数的即1/2n。
新合成的全部DNA分子的碱基顺序是的。
四、自主提问
应用创新:
1.下列关于DNA复制的叙述,正确的是()
A.DNA分子在解旋酶的作用下,水解成脱氧核苷酸
B.在全部解旋之后才开始碱基配对
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.复制后,每个新DNA分子中含有一条母链和一条子链
2.DNA分子能自我复制的根本原因(分子基础)是()
DNA具有独特的双螺旋结构
连接两条链的碱基有互补配对能力
磷酸和脱氧核糖交互排列
DNA有特异性和多样性
A.①②B.②③C.③④D.①④
3.某DNA分子复制三次后,所得到的第四代DNA分子中,含有第一代DNA中脱氧核苷酸链的条数是()
A.1条B.2条C.4条D.8条
4.一个被放射性元素32P标记的双链DNA噬菌体侵染细菌,若此细菌破裂后释放出n个噬菌体,则其中具有放射性元素32P的噬菌体占总数的()
A.1/nB.1/2nC.2/nD.1/2
5.将一个DNA分子用14N进行标记,在普通培养基上让其连续复制3次,在最后得到的DNA分子中,被标记的DNA的脱氧核苷酸链占DNA总的脱氧核苷酸链的比例是()
A.1/32B.1/16C.1/8D.1/4
6.某DNA分子片断含有100个碱基对,其中A为60个,该片段连续复制三次所需C的数量为()
A.180个B.280个C.320个D.360个
7.某DNA分子含有腺嘌呤200个,该DNA复制数次后,消耗了周围环境中3000个含腺嘌呤的脱氧核苷酸,则该DNA分子已经复制了多少次?
()
A.3次B.4次C.5次D.6次
8.1个DNA复制成2个DNA,这两个携带完全相同遗传信息的DNA分子彼此分离发生在()
A.细胞分裂间期B.减数第一次分裂后期
C.减数第一次分裂后期和有丝分裂后期D.减数第二次分裂后期和有丝分裂后期
3.4基因是有遗传效应的DNA片段
教学目标:
1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。
2.应用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。
3.说明基因和遗传信息的关系。
教学重点:
1.基因是有遗传效应的DNA片段。
2.DNA分子的多样性和特异性。
教学难点:
脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。
学法指导:
1阅读课本第55-57页的内容,思考“本节聚焦”中的3个问题;同学间讨论P56和P57的“讨论”部分
2独立完成导学案;不会的或有疑问的地方用双色笔标出,留到课堂解决;
3正课结束后及时整理导学案,进行纠错反思,课后认真完成练习题。
阅读指南:
引言:
DNA分子是怎样控制遗传性状的呢?
现代遗传学的研究认为,基因是决定生物性状的基本单位。
那么,基因与DNA有什么关系呢?
基因等于DNA吗?
一、说明基因与DNA关系的实例
阅读课文P55-56“资料分析”,看懂图A、B、
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