DNA是主要的遗传物质教案设计

第四章第一节

遗传的分子基础

单元思维导图

第1讲 探索遗传物质的过程

考点聚焦

素养要求

考点解读

（1）科学家们通过肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌实验和烟草花叶病毒侵染烟草及病毒的拆分和重建实验，证明了核酸（DNA或RNA）在生物体的传宗接代过程中具有连续性并控制生物的性状，得出DNA是主要的遗传物质这一科学结论。

（2）近3年，江苏高考对“人类对遗传物质的探索过程”的考查有3次，如2014江苏单科第4题、2015江苏单科第4题、2016江苏单科第1 题；江苏高考对这部分的考查基本以选择题的形式，如2016江苏单科第1题，考查了格里菲思实验的原理和结论、赫尔希和蔡斯实验的标记方法和结论，考查学生对于“人类对遗传物质的探索过程”中的经典实验的分析。

学习建议

（1）会分析“肺炎双球菌的转化实验” “噬菌体侵染细菌的实验” “烟草花叶病毒的感染实验”的过程和原理，得出相应的结论。

（2）用列表比较法，概述人类对遗传物质的探索过程，并得出“DNA是主要的遗传物质”结论。

（3）养成理性思维的习惯，能够运用归纳与概括、批判性思维等方法探讨生命现象及规律。

（4）针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论，掌握科学探究的思路和方法。

人类对遗传物质的探索过程

学讲过程

活动一 肺炎双球菌的转化实验

【自主先学】

阅读教材59~61页，分别说出格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌转化实验的实验材料、实验方法、步骤以及得出的结论，梳理以下概念：

1．染色体在生物的遗传中具有重要作用，染色体主要是由

和

组成的。

2．对比体内转化和体外转化实验，得出结论

科学

家

实验

材料

体内转化实验

1928年，英国科学家

。

体外转化实验

1944年，美国科学家

和他的同事。

R型菌体

多糖荚膜，菌落表面

，

毒性

培养R型活菌的培养基、S型细菌的化学成S型菌体有多糖荚膜，菌落表面

，有毒性

分（

、蛋白质、多糖）

注射

①活的S型细菌

小鼠

；

注射

②活的R型细菌

小鼠

；

注射

③加热杀死的S型细菌

小鼠

；

注射

④活的R型+加热杀死的S型细菌

小鼠

。

加热杀死的S型细菌中含有使R型细菌发生转化的“

”，这种性状转化是可以遗传的。

实验

过程

（1）方法：将S型细菌的DNA、蛋白质和多糖等物质分开，分别加入到培养R型细菌的培养基中。

（2）实验结果：只有加入S型细菌的________，R型细菌才能转化为S型细菌。

实验

结论

______是转化因子，也就是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。

【合作探究】

1．加热杀死的S型细菌体内DNA和蛋白质的活性如何？

2．R型细菌转化成S型细菌的实质是什么？

3．R型菌是否全部转化成了S型菌？

【检测反馈】

完成“巩固练习”1。

活动二

噬菌体侵染细菌的实验

【自主先学】

阅读教材62页，说出噬菌体侵染细菌实验的原理、方法步骤和结论，梳理以下概念：

1．实验方法：

。

2．过程：

①标记噬菌体：分别用含35S和32P的培养基培养细菌，再用细菌分别培养噬菌体

②将2种标记的噬菌体分别进行侵染细菌的实验（如下图所示）。

③分析实验结果：

用35S标记蛋白质的一组噬菌体的侵染实验，放射性同位素主要分布在

中；

用32P标记DNA的一组噬菌体的侵染实验，放射性同位素主要分布在试管的

中。

④实验结论：

。

【合作探究】

1．分析子代噬菌体的放射性

用35S标记蛋白质的一组噬菌体的侵染实验，子代噬菌体蛋白质外壳

（有/无）35S；

用32P标记DNA的一组噬菌体的侵染实验，少量子代噬菌体的DNA

（有/无）32P。

2．比较艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验，两个实验共同的设计思路是什么？

【质疑拓展】

1．噬菌体侵染细菌时间的长短（混合培养的时间）对实验结果有何影响？

2．搅拌的目的是什么？搅拌不充分、离心不彻底对实验结果有何影响？

【检测反馈】

完成“巩固练习”2、3。

活动三

烟草花叶病毒侵染烟草及病毒的拆分和重建实验

【自主先学】

阅读教材62~63页，说出“RNA是某些病毒的遗传物质”的相关实验的方法步骤和结论，梳理以下概念：

烟草花叶病毒感染烟草实验

拆分实验

重建实验

1957年，康拉特等

TMV（烟草花叶病毒）、HRV（车前草病毒）

将TMV和HRV的蛋白质和RNA分离，再重建后，感染正常烟草

TMV的蛋白质和HRV的RNA→烟草出现

的病斑→分离出

的病毒后代

HRV的蛋白质和TMV的RNA→烟草出现

的病斑→分离出

的病毒后代

时间、人物

1956年，格勒和施拉姆

实验材料

实验思路

TMV（烟草花叶病毒）、烟草、水和苯酚

将TMV的蛋白质和RNA分离分别感染正常烟草

将TMV的

感染烟草→烟草叶不发病

将TMV的

感染烟草→烟草叶____________ 实

验

过

程

Ⅰ

Ⅱ

结论

烟草花叶病毒和车前草病毒的遗传物质是

，不是蛋白质。

【合作探究】

小结生物的遗传物质

生物类型

有细胞结构的生物

无细胞结构的生物

真核生物

原核生物

DNA病毒

RNA病毒

核酸种类

遗传物质

实例

玉米、人

乳酸菌、蓝藻

噬菌体

烟草花叶病毒

【质疑拓展】

1．某一生物的遗传物质只能是DNA和RNA中的一种，不能同时是DNA和RNA。如真核细胞细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质也是DNA，分别分布于细胞核的染色质（体）、线粒体、叶绿体中，并非是RNA。

2．全部具有细胞的生物（真核生物和原核生物）的遗传物质都是DNA，只有RNA病毒的遗传物质是RNA。

【检测反馈】

完成“巩固练习”4。

巩固练习

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．噬菌体侵染细菌后，合成新噬菌体的蛋白质外壳需要

（

）

A．细菌的DNA及其氨基酸

B．噬菌体的DNA及其氨基酸

C．细菌的DNA和噬菌体的氨基酸

D．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

3．在证明DNA是遗传物质的几个著名经典实验中，在实验设计思路中最关键的是

（

）

A．设法将DNA和蛋白质分开，单独直接地观察它们各自的作用

B．要得到噬菌体和肺炎双球菌

C．要分离DNA和蛋白质

D．要用同位素标记DNA和蛋白质

4．“DNA是主要的遗传物质”是指

（

）

A．遗传物质的主要载体是染色体

B．大多数生物的遗传物质是DNA

C．细胞里的DNA大部分在染色体上

D．染色体在遗传上起主要作用

5．在肺炎双球菌的转化实验中，将提纯的

S 型细菌的DNA、蛋白质、多糖、DNA 和

DNA 酶，分别加入到培养

R 型细

菌的培养基中（如图所示）。经培养后检测，会出现

S 型细菌的是

（

）

6．“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下：

①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性

下列叙述正确的是

（

）

A．完整的实验过程需要利用分别含有35S和32P及既不含35S也不含32P的细菌

B．②中少量噬菌体未侵入细菌会导致上清液中的放射性强度都偏高

C．③的作用是加速细菌的解体，促进噬菌体从细菌体内释放出来

D．用32P标记的噬菌体进行该实验，④的结果是只能在沉淀物中检测到放射性

7．（2016江苏，1）下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是

（

）

A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果

B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质

C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的

D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质

8．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

9．关于赫尔希和蔡斯的“T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验，以下分析正确的是

（

）

A．35S标记组，培养时间过长，沉淀物放射性增高

B．32P标记组，搅拌不够充分，上清液放射性增高

C．35S标记组，培养时间越长，含35S的子代噬菌体比例越高

D．

32P标记组，培养时间越长，含32P的子代噬菌体比例越低

学后反思

知识链接

1．遗传物质的基本特性是：

相对的稳定性，

能自我复制，

前后代保持一定的连续性并能产生可遗传的变异。

因此，作为遗传物质的条件是：①在细胞的生长和繁殖过程中能够精确的复制自己；

②能储存巨大的遗传信息；

③能指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢和生物的性状；

④能在后代之间传递遗传信息；⑤结构稳定，并能产生可遗传的变异。

2．遗传物质即亲代与子代之间传递遗传信息的物质。除一部分病毒的遗传物质是RNA外，其余的病毒以及全部具典型细胞结构的生物的遗传物质都是DNA（注：高中教材中所提及的生物不包括朊病毒）。

朊病毒就是蛋白质病毒，是只有蛋白质而没有核酸的病毒。1997年诺贝尔医学或生理学奖的获得者美国生物学家斯垣利·普鲁辛纳（S. B. Prusiner）就是由于研究朊病毒作出卓越贡献而获此殊荣的。朊病毒不仅与人类健康、家畜饲养关系密切，而且可为研究与痴呆有关的其他疾病提供重要信息。

最引起当今科学家兴趣和关注的是朊病毒的复制机理。由于朊病毒是一种只含有蛋白质而不含核酸的分子生物并且只能在寄生宿主细胞内生存。因此，合成朊病毒所需的信息，有可能是存在于寄主细胞之中的，而朊病毒的作用，仅在于激活在寄主细胞中为朊病毒的编码的基因，使得朊病毒得以复制繁殖。

另一种学说认为朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息。这种假说与传统的分子生物学中的“中心法则”是相违背的，因为朊病毒没有核酸。于是人们假设朊病毒的复制可能的方法，一认为是通过逆转译过程产生为朊病毒编码的RNA或DNA（如后者情况还需要逆转录）必须存在逆转译酶，甚至还要有逆转录酶。二为蛋白质指导下的蛋白质合成，即蛋白质本身可作为遗传信息。

虽然至今朊病毒的遗传机理尚不十分明了，但就生物理论而言，朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板，这必将对探索生命的起源与生命现象的本质产生重大的影响。（改编自百度百科）