DNA是主要的遗传物质优质教案设计

2012—2013学年度大许中学高一生物教学案

§4.1探索遗传物质的过程

【目标与方法】

1.分析“肺炎双球菌的转化实验”的原理和过程，得出相应的结论

2.分析“噬菌体侵染细菌的实验”的原理和过程，得出相应的结论

3.说出“烟草花叶病毒的感染实验”的原理和过程，得出相应的结论

【自主学习】认真阅读教材P53—P56,思考以下问题：

1.格里菲斯的肺炎双球菌转化实验是如何进行的？两类肺炎双球菌有何区别？实验结果和结论分别是什么？肺炎双球菌转化的实质是什么？

2.艾弗里在格里菲斯实验的基础上如何改进实验？设计思想是什么？实验结果和结论分别是什么？为什么艾弗里实验结论不能让人完全信服？

3.噬菌体侵染细菌过程分成哪几步？赫尔希和蔡斯实验中的两种噬菌体是如何获得的？实验过程中搅拌、离心目的是什么？离心后上清液和沉淀物各有什么成分？放射性分布如何？结论是什么？若实验结果中两组离心管中上清液和沉淀物中都出现了放射性，可能的原因是什么？

4.烟草花叶病毒和车前草病毒对烟草侵染实验怎样进行的？结果和结论是什么？

5.为什么说DNA是主要的遗传物质？

【精讲释疑】

一、肺炎双球菌的转化实验

1. 体内转化实验（格里菲斯实验）：

①活的S型菌+小鼠→小鼠死亡（体内提取S型活菌）

②活的R型菌+小鼠→小鼠存活（体内提取R型活菌）

③灭活的S型菌+小鼠→小鼠存活（体内无肺炎球菌）

④灭活的S型菌（无毒）+活的R型菌+小鼠→小鼠死亡（体内提取S型活菌）

[结论]：杀死的S型菌内有（促使R型细菌转化为S型细菌的）“转化因子”

2.体外转化实验（艾弗里实验）：

设计思路：设法把DNA和蛋白质等其它物质分开，单独直接地观察它们各自的作用。

[结论]：转化因子是DNA

★艾弗里实验缺陷：提取DNA 不纯。

3.肺炎球菌体内和体外转化实验比较：

体内转化实验

体外转化实验

实验者

格里菲斯

艾弗里及其同事

培养细菌

用小鼠（体内）

用培养基（体外）

实验原则

R型细菌与S型细菌的毒性对照

S型细菌各成分作用的相互对照

实验结论

S型菌体内有“转化因子”

S型菌DNA是遗传物质，蛋白质等不是

二者联系

①

所用材料相同，都是R型和S型肺炎球菌

②

二者都遵循对照原则和单一变量原则

③

体内转化实验是基础，仅说明S型菌体内有“转化因子”，

体外转化证明DNA是“转化因子”

1

二.郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌实验：

（1）实验思路：设法将DNA和蛋白质分开（用不同放射性同位素分别标记DNA和蛋白质），直接地去观察各自的作用。

（2）试验方法：放射性同位素标记法

（3）实验材料：

噬菌体（一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒）

★噬菌体侵染细菌特点及过程：

特点：进入细菌体内的是噬菌体的DNA，

其蛋白质外壳留在外面不起作用。

过程：吸附→注入核酸→合成→组装→释放

（4）实验步骤、结果和结论

标记大

目

的

：

获得含标记元素的噬菌体寄主细胞

肠杆菌方法：

分别用含32P和35S的培养基培养大肠杆菌

结果：分别获得含32P和35S的大肠杆菌

标记噬菌体方法：分别用含32P和35S

的大肠杆菌培养噬菌体

结果：分别获得DNA含32P和蛋白质含35S的噬菌体

噬菌体

方法：分别用DNA含32P和蛋白质含35S的噬菌体侵染“未

侵染

被标记”的大肠杆菌

细菌

搅拌：使吸附于细菌上的噬菌体与细菌分离

离心：让上清液中析出重量较轻的噬菌体，而沉淀物中留下被感染的

大肠杆菌

用

35S标记的噬菌体（的蛋白质）侵染时：①上清液放射性很高

结果

②沉淀物中放射性很低③新形成的噬菌体未检测到放射性

检测

用32P标记的噬菌体（的DNA）侵染时：①上清液放射性很低②沉淀

物中放射性很高③新形成的噬菌体检测到放射性

结噬菌体侵染细菌时DNA

进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在细菌体外

子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的——DNA才是真正的遗传物质

【拓展提升】

★少量放射性出现的原因

(1)用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的

原因：一是保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；

二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液放射性含量升高。

2 论

(2)用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：

可能由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。

★两个经典实验比较如下表：

相同点

①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察他们各自的作用②都遵循对照原则③均证明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质

不

方法不同

肺炎双球菌体外转化实验

直接分离法

同

噬菌体侵染细菌实验

同位素标记法：分别标记点

DNA（32P）和蛋白质和（35S）

结论不同

①肺炎双球菌体外转化实验结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是②噬菌体侵染细菌实验：证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质（因蛋白质未进入细菌体内）

三、. RNA是遗传物质的实验验证：

实验思路：RNA是遗传物质的实验思路与细菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质的思路相同，即可将RNA与其他物质分开，单独研究各自的遗传功能。

实验验证：烟草花叶病毒侵染烟草实验

实验结论：RNA是烟草花叶病毒遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。

【例题】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

①

②

实验过程

a型TMV感染植物

b型TMV感染植物

实验结果

病斑

病斑中分离出

类型

的病毒类型

a型

a型

b型

b型

a型

③

组合病毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)感染植物

b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① B．实验② C．实验③ D．实验④

四、DNA 是主要遗传物质的证据

因为绝大多数生物的遗传物质是DNA——细胞生物（真核生物、原核生物）、DNA病毒，极少数生物的遗传物质是RNA——RNA病毒。

注意：DNA是主要遗传物质是数量分析结果，不是本节两个经典实验得出的结论。

★核酸是一切生物的遗传物质

3

【当堂达标】

1、“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键是

(

)

A. 用S型活细菌和加热杀死后的R型细菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照

B．用杀死的S型细菌与无毒的R型细菌混合后注射到小白鼠体内，测定小白鼠体液中抗体的含量

C、从死亡小白鼠体内分离获得了S型细菌

D．将S型细菌的各种物质分离并分别加入到各培养基中，培养R型细菌，观察是否发生变化

2、（08年江苏卷）某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：

①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠

②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠

③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠

④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠

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

3、(2006年江苏卷)赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明：DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：①培养噬菌体，②35S和32P分别标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。实验步骤的先后顺序为

(

)

A．①②④③

B．④②①③

C、②①④③

D．②①③④

4、（09广东卷）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( ) A．重组DNA片段，研究其表型效应 B．诱发DNA突变，研究其表型效应

C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应

D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递

5、车前草病毒(HRV)和烟草花叶病毒(TMV)都是以RNA为遗传物质的病毒，由于所含RNA不同，因而侵染后导致的植物症状不同(如下图

a、b所示)。

将病毒的RNA和蛋白质分离，使其单独感染植物；或使不同病毒的RNA与蛋白质之间重新组合形成“杂种”病毒，然后使其感染植物(感染图示如右上图)。

(1)图a、图b表现症状不同，其根本原因是

(2)画出叶片①、叶片②、叶片③表现出的感染症状。

(3)从以上感染实验可知，起感染作用的是

。

(4)画出叶片③中繁殖产生的子代病毒的图示。

(5)以上实验证明

。

4

(6)该实验的设计思路是

。

例题、C 【当堂达标】

1、D

2、D

3、C

4、C 例题3、[答案]：(1)TMV和HRV具有不同的RNA

(5)TMV和HRV的遗传物质是RNA (6)将病毒的RNA和蛋白质分离，单独研究它们各自的遗传功能

1. 注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ D

）

A．R型肺炎双球菌

B．加热杀死后的R型肺炎双球菌

C．加热杀死后的S型肺炎双球菌

D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌

2. 在肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管，依次分别放入S型细菌的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现有R型细菌转化的是（

A

）

A

B

C

D 3. 噬菌体侵染细菌的实验能证明的是（ C

）

A．DNA是主要的遗传物质

B．蛋白质是遗传物质

C．DNA是遗传物质

D．DNA能产生可遗传的变异

4. 下列生物中只含一种核酸的是（

D

）

A．玉米

B．草履虫

C．金鱼

D．流感病毒

4. 所有病毒的遗传物质（

C

)

A．都是DNA

B．都是RNA

C．是DNA或RNA

D．是DNA和RNA 6. 下列说法正确的是（C

）

A．一切生物的遗传物质都是DNA B．一切生物的遗传物质都是RNA

5

C．一切生物的遗传物质是核酸

D．一切生物的遗传物质是蛋白质

7. 噬菌体在繁殖的过程中所利用的原料是(

C

) A．自身的核苷酸和氨基酸

B．自身的核苷酸和细菌的氨基酸

C．细菌的核苷酸和氨基酸 D．自身的氨基酸和细菌的核苷酸

8. 用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记细菌的蛋白质，用这种噬菌体去侵染大肠杆菌，则新生的噬菌体可含有（

C

）

A．32P

B．35S

C．32P和35S

D．二者皆无

【例题2】下图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：

(1)根据上述实验对下列问题进行分析：锥形瓶中的培养液是用来培养

，其内的营养成分中是否含有32P?

。

(2)对下列可能出现的实验误差进行分析：

①测定发现在搅拌后的上清液中含有0.8％的放射性，最可能的原因是培养时间较短，有部分噬菌体

，仍存在于

。

②当接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中也有放射性，最可能的原因是复制增殖后的噬菌体

。

(3)请你设计一个给T2噬菌体标记上32P的实验：

①配制适合培养大肠杆菌的培养基，在培养基中加入

，作为合成DNA的原料；

②

。

③在培养液中提取出所需要的T2噬菌体，其体内的

被标记上32P。

【例题2】下图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：

(1)根据上述实验对下列问题进行分析：锥形瓶中的培养液是用来培养

大肠杆菌，其内的营养成分中是否含有32P?

不含有

。

(2)对下列可能出现的实验误差进行分析：

①测定发现在搅拌后的上清液中含有0.8％的放射性，最可能的原因是培养时间较短，有部分噬菌体

没有侵入大肠杆菌

，仍存在于

培养液中

。

②当接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中也有放射性，最可能的原因是复制增殖后的噬菌体

从大肠杆菌体内释放出来

。

(3)请你设计一个给T2噬菌体标记上32P的实验：

①配制适合培养大肠杆菌的培养基，在培养基中加入

用32P标记的脱氧核苷酸

，作为合成DNA的原料；

②

在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后再接种T2噬菌体，继续进行培养。

6

③在培养液中提取出所需要的T2噬菌体，其体内的

DNA

被标记上32P。

【答案】：(1)大肠杆菌

不含有

(2)①没有侵入大肠杆菌

培养液中

②从大肠杆菌体内释放出来

(3)①用32P标记的脱氧核苷酸

②在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后再接种T2噬菌体，继续进行培养

③DNA

（多选题）1944年，美国科学家艾弗里和他的同事，从S型细菌中提取了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后将它们分别加入培养R型细菌的培养基中。结果发现加入了DNA的培养基中，R型细菌转化成了S型细菌，而加蛋白质、多糖等物质的培养基中，R型细菌都不能发生这种转化。这一现象说明

(ABCD

)

A. S型细菌的性状是DNA控制的

B. DNA是遗传物质

C . 在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到R型细菌的细胞中

D. 蛋白质和多糖等物质在该转化实验中，正好起了对照作用

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