生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第一節(jié) 探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程 第1課時(shí) 蘇教版必修2

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1、第1課時(shí)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 第四章第一節(jié)探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.結(jié)合教材，闡明肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及結(jié)論。2.結(jié)合教材，闡明肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及結(jié)論。3.結(jié)合教材，闡明噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。重難點(diǎn)擊1.肺炎雙球菌體內(nèi)、體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較。2.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及誤差分析。課堂導(dǎo)入從圖中我們可以看出，親屬之間在某些方面上具有一定的相似性，這就是我們平常所說(shuō)的遺傳。其實(shí)，早在公元前3世紀(jì)，呂氏春秋中就記載著“夫種麥而得麥，種稷而得稷，人不怪也?！币簿褪俏覀兂Ｕf(shuō)的“種瓜得瓜，種豆得豆?！闭巧锏倪z傳特性，才使生物界的物種能夠保持相對(duì)穩(wěn)定。那么

2、生物之間的這種相似性是由什么物質(zhì)控制，并在親子代之間連續(xù)傳遞的呢？本節(jié)課我們就一起學(xué)習(xí)生物的遺傳物質(zhì)。一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)當(dāng)堂檢測(cè)二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容索引一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理1.肺炎雙球菌類型肺炎雙球菌類型 種類項(xiàng)目 S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落表面_表面_菌體有無(wú)毒性_光滑粗糙有無(wú)2.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思的實(shí)驗(yàn)格里菲思的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象存活死亡S型活細(xì)菌存活死亡S型活細(xì)菌(2)結(jié)論加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種，將R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以 的。遺傳物質(zhì)遺傳3.體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)象

3、(2)結(jié)論： 是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。R型細(xì)菌S型細(xì)菌DNA格里菲思將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡，并從死亡小鼠體內(nèi)分離到了活的S型菌，請(qǐng)分析：1.已知在80100 溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)將失去活性，DNA的結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞，但當(dāng)溫度降低到55 左右時(shí)，DNA的結(jié)構(gòu)會(huì)恢復(fù)，但蛋白質(zhì)卻不能恢復(fù)。由此我們可以推斷：在格里菲思的實(shí)驗(yàn)中，加熱殺死的S型細(xì)菌中的“轉(zhuǎn)化因子”應(yīng)該是哪種物質(zhì)？_。問(wèn)題探究答案DNA答案答案R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所殺滅。(1)從免疫學(xué)角度解釋曲線ab段下降的原因是什么？答案答案加熱殺死的S型細(xì)菌的DNA將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。(2

4、)S型活細(xì)菌是怎樣產(chǎn)生的？答案2.研究表明，小鼠體內(nèi)的兩種細(xì)菌含量變化如圖所示：答案答案有毒的S型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)增殖，導(dǎo)致小鼠的免疫力降低，R型細(xì)菌、S型細(xì)菌數(shù)量都增加。(3)S型細(xì)菌是有毒性的，據(jù)此推測(cè)曲線bc段上升的原因是什么？答案知識(shí)知識(shí)整合整合加熱殺死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌一起注射到小鼠體內(nèi)時(shí)， 開始時(shí)R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所殺滅，數(shù)量下降，隨著S型細(xì)菌的DNA將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌， S型活細(xì)菌逐漸增多，毒性導(dǎo)致小鼠的免疫力降低，R型細(xì)菌、S型細(xì)菌數(shù)量都增加。拓展應(yīng)用1.格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論不正確的是A.說(shuō)明了肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)

5、是DNAB.說(shuō)明了R型活細(xì)菌在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌C.說(shuō)明了R型活細(xì)菌是無(wú)毒性的D.說(shuō)明了加熱殺死的S型細(xì)菌是無(wú)毒性的答案解析解析格里菲思實(shí)驗(yàn)只證明了S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，并沒有證明DNA是遺傳物質(zhì)。解析2.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示。由表可知答案解析實(shí)驗(yàn)組號(hào) 接種菌型 加入S型細(xì)菌的物質(zhì)培養(yǎng)皿長(zhǎng)菌情況R蛋白質(zhì)R型R莢膜多糖R型RDNAR型、S型RDNA(經(jīng)DNA酶處理)R型A.不能證明S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子B.說(shuō)明S型細(xì)菌的莢膜多糖有酶活性C.和說(shuō)明S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子D.說(shuō)明DNA是主要的遺傳物質(zhì)解析解析第組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明蛋白質(zhì)和莢膜多

6、糖與R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌無(wú)關(guān)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。第組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明DNA與R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌有關(guān)。第組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明DNA被水解后的產(chǎn)物不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，C項(xiàng)正確。只能說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)，而不能說(shuō)明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)提醒易錯(cuò)提醒肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)轉(zhuǎn)化過(guò)程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而只是小部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。(2)加熱殺死S型細(xì)菌的過(guò)程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性。(3)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)論是S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”，沒有證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，體外

7、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA。二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理1.實(shí)驗(yàn)者實(shí)驗(yàn)者： 。2.實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法： 。3.實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料(1)T2噬菌體蛋白質(zhì)DNA赫爾希和蔡斯放射性同位素標(biāo)記法結(jié)構(gòu)(如圖)：頭部和尾部的外殼都是由_構(gòu)成的，頭部?jī)?nèi)含有 。蛋白質(zhì)DNA特點(diǎn)：營(yíng) 生活，在宿主細(xì)胞外 (有、沒有)獨(dú)立代謝能力。生活史：T2噬菌體侵染大腸桿菌后，會(huì)在 的作用下，利用 體內(nèi)的物質(zhì)來(lái)合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌 ，釋放出子代的噬菌體。(2)大腸桿菌：?jiǎn)渭?xì)胞 核生物。 寄生沒有自身遺傳物質(zhì)大腸桿菌裂解原4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)標(biāo)記T2噬菌體大腸桿

8、菌噬菌體噬菌體大腸桿菌(2)侵染細(xì)菌高低低高5.實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析(1)T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)， 進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而_留在外面。(2)子代T2噬菌體的各種性狀是通過(guò) 來(lái)遺傳的。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 才是真正的遺傳物質(zhì)。DNA蛋白質(zhì)外殼親代的DNADNA問(wèn)題探究答案答案噬菌體營(yíng)寄生生活，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析：1.標(biāo)記噬菌體時(shí)，為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)T2噬菌體？答案答案不能，因?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)都含C和O；不能用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體。2.能否用14C和18O標(biāo)記噬菌體？能否用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體？答案答案答案目的是使吸附在細(xì)菌

9、上的噬菌體與細(xì)菌分離。3.實(shí)驗(yàn)中攪拌的目的是什么？答案答案答案離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。4.實(shí)驗(yàn)中離心的目的是什么？離心管的上清液和沉淀物中分別是什么？答案答案攪拌不充分，有少量35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。5.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)沉淀物中放射性也較高，可能是什么原因造成的？答案答案(1)保溫時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中。(2)保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代，經(jīng)離心后分布于上清液中。6.用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)

10、上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？答案知識(shí)知識(shí)整合整合噬菌體營(yíng)寄生生活，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體；攪拌是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離，經(jīng)過(guò)離心，噬菌體顆粒進(jìn)入上清液中，大腸桿菌留在沉淀物中；如果攪拌不充分，有少量35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，會(huì)隨細(xì)菌離心到沉淀物中。保溫時(shí)間要適當(dāng)，時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代，經(jīng)離心后分布于上清液中。拓展應(yīng)用3.為證明蛋白質(zhì)和DNA究竟哪一種是遺傳物質(zhì)，赫爾希和蔡斯做了“T2噬菌體侵染大腸桿菌”的實(shí)驗(yàn)(T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內(nèi))。下圖中親代噬

11、菌體已用32P標(biāo)記，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)及病毒、細(xì)菌的敘述正確的是A.圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來(lái)培養(yǎng)大腸桿菌的，其內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分中要 加入32P標(biāo)記的無(wú)機(jī)鹽B.若要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模€要再設(shè)計(jì)一組用35S標(biāo)記噬菌體的實(shí)驗(yàn)，兩組相 互對(duì)照C.噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律，而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離 定律D.若本組實(shí)驗(yàn)B(上清液)中出現(xiàn)放射性，則不能證明DNA是遺傳物質(zhì) 答案解析解析解析由題干信息可知，圖中親代噬菌體已用32P標(biāo)記，則錐形瓶中培養(yǎng)液內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分應(yīng)無(wú)放射性標(biāo)記；要證明DNA是遺傳物質(zhì)，還應(yīng)設(shè)計(jì)一組用35S標(biāo)記噬菌體的實(shí)驗(yàn)，二者為相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)；大腸桿菌是原核生物，其

12、遺傳不遵循基因分離定律；若本組實(shí)驗(yàn)B(上清液)中出現(xiàn)放射性，可能是實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，大腸桿菌裂解導(dǎo)致的，也可能是部分噬菌體的DNA未侵入大腸桿菌，經(jīng)攪拌、離心到上清液中。4.如果用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染大腸桿菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)中，能夠找到的標(biāo)記元素為A.在外殼中找到15N和35SB.在DNA中找到15N和32PC.在外殼中找到15ND.在DNA中找到15N、32P和35S答案解析解析解析用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體，15N標(biāo)記了噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼，32P標(biāo)記了噬菌體的DNA，35S標(biāo)記了噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，噬菌體侵染細(xì)菌過(guò)程中蛋白質(zhì)外殼留在

13、細(xì)菌外面，DNA進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，在細(xì)菌中以噬菌體DNA為模板，利用細(xì)菌的原料合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA，由于DNA復(fù)制，故在子代噬菌體中能找到15N和32P標(biāo)記的DNA，不能找到35S和15N標(biāo)記的蛋白質(zhì)。方法鏈接方法鏈接“二看法二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況判斷子代噬菌體標(biāo)記情況課堂小結(jié)體內(nèi)體外DNADNA當(dāng)堂檢測(cè)1.1928年，格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，成功地表明了A.已加熱殺死的S型細(xì)菌中，DNA已經(jīng)失去活性而蛋白質(zhì)仍具有活性B.DNA是遺傳物質(zhì)C.已加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有促使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)D.DNA是主要的遺傳物質(zhì)23451答案解析解析格里菲思并沒有提出遺

14、傳物質(zhì)的本質(zhì)。解析2.在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，在培養(yǎng)有R型細(xì)菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細(xì)菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質(zhì)、多糖，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)仍然有R型細(xì)菌的是答案23415解析A.3和4 B.1、3和4C.2、3和4 D.1、2、3和423415解析解析2、3、4三支試管內(nèi)只有R型細(xì)菌，因?yàn)闆]有S型細(xì)菌的DNA，所以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號(hào)試管因?yàn)橛蠸型細(xì)菌的DNA，所以會(huì)使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的R型細(xì)菌只是一部分，故試管內(nèi)仍然有R型細(xì)菌存在。234153.在探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程中，赫爾希和蔡斯做了T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)敘述正確的

15、是A.用32P、35S標(biāo)記同一組T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)B.該實(shí)驗(yàn)的步驟是標(biāo)記、培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測(cè)C.用含有充足有機(jī)物的完全培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體D.該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)答案解析23415解析解析32P、35S分別標(biāo)記不同組T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)先標(biāo)記噬菌體，然后用標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體，之后進(jìn)行攪拌和離心，最后檢測(cè)上清液和沉淀物的放射性，B正確；T2噬菌體只能用活的細(xì)胞培養(yǎng)，不能用培養(yǎng)基培養(yǎng)，C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。234154.噬菌體在繁殖過(guò)程中所利用的原料是A.細(xì)菌的核苷酸和氨基酸B.自身的

16、核苷酸和細(xì)菌的氨基酸C.自身的核苷酸和氨基酸D.自身的氨基酸和細(xì)菌的核苷酸答案解析解析噬菌體只能寄生在活的細(xì)胞中，在繁殖過(guò)程中以自己的遺傳物質(zhì)為模板，用宿主細(xì)胞的核苷酸和氨基酸作原料，進(jìn)行遺傳物質(zhì)的復(fù)制和蛋白質(zhì)外殼的合成，A正確。解析5.下圖是噬菌體侵染細(xì)菌示意圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：23415答案解析(1)噬菌體侵染細(xì)菌的正確順序應(yīng)是_。BDAEC解析解析噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程可以分為五個(gè)步驟：吸附：噬菌體用尾部的末端吸附在細(xì)菌表面；侵入：噬菌體通過(guò)尾軸把DNA全部注入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外面不起作用；生物合成在細(xì)菌體內(nèi)，以噬菌體的DNA為模板，利用細(xì)菌的化學(xué)成分合成噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)分子；組裝：新合成的DNA和蛋白質(zhì)外殼組裝成與親代一模一樣的子代噬菌體(結(jié)構(gòu)、成分相同)； 23415釋放：子代噬菌體由于細(xì)菌的裂解而釋放出來(lái)，再去侵染其他細(xì)菌(功能相同)。由此可見，在子代噬菌體的復(fù)制過(guò)程中，只有親代的DNA參與(蛋白質(zhì)未參與)，說(shuō)明親代的性狀通過(guò)DNA傳給后代，所以說(shuō)DNA是遺傳物質(zhì)。23415(2)圖中D表明噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，留在細(xì)菌外的是_，注入細(xì)菌體內(nèi)的物質(zhì)是_。(3)圖中E表明_。(4)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)得出了_是遺傳物質(zhì)的結(jié)論。 23415答案蛋白質(zhì)外殼噬菌體DNA噬菌體復(fù)制完成(產(chǎn)生性狀完全相同的噬菌體后代)DNA