2019-2020版高中生物3.1.1遗传物质的发现学案中图版必修2.doc
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1、第一节遗传物质的发现目标导航1.阅读教材,简述人类对遗传物质的探索过程。2.结合探究活动,概述DNA是遗传物质的证据。一、遗传物质在染色体上1.萨顿的假说(1)发现问题:在减数分裂时,染色体的行为与遗传因子的行为具有完全平行的现象。存在:在体细胞中遗传因子成对存在,染色体也是成对的。在配子中只有成对的遗传因子中的一个,同样,也只有成对的染色体中的一条。来源:体细胞中成对的遗传因子一个来自父方,一个来自母方。同源染色体也是如此。自由组合:非等位基因在形成配子时自由组合,非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。(2)提出假说:遗传因子位于染色体上。2.实验证据摩尔根通过果蝇杂交实验,证实了
2、特定的基因位于特定染色体的特定位置上。3.结论染色体是遗传物质的载体,染色体由蛋白质和DNA组成。二、DNA是主要的遗传物质1.格里菲思体内转化实验(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠和培养基。(2)实验原理:S型细菌使小鼠患败血病死亡。(3)实验过程及结果(4)结论:加热杀死的S型细菌中,含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“某种物质”。2.艾弗里体外转化实验(1)设计思路:设法将DNA与其他物质分开,单独研究它们各自的功能。(2)实验过程及结果(3)结论:DNA是具有转化作用的遗传物质,蛋白质和其他物质不是遗传物质。3.噬菌体侵染细菌实验(1)实验方法:放射性同位素标记法。(2)材料
3、:大肠杆菌和T2噬菌体。(3)实验过程及结果标记噬菌体:用分别含35S和32P的培养基培养细菌,再用T2噬菌体分别侵染两种不同标记的细菌,分别得到蛋白质被35S标记和DNA被32P标记的噬菌体。含35S的噬菌体细菌子代噬菌体未发现放射性含32P的噬菌体细菌产生的新噬菌体中有放射性。(4)结果分析噬菌体侵染细菌时,DNA进入到细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。(5)结论:DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。4.RNA也是遗传物质的实验(1)材料:烟草花叶病毒。(2)过程及结果(3)结论:RNA是遗传物质。5.重要结论:绝大多数生物都是以DNA作为遗
4、传物质的,只有极少数生物以RNA作为遗传物质。因此,DNA是主要的遗传物质。判断正误:(1)萨顿为基因在染色体找到了实验证据。()(2)基因和染色体行为存在着明显的平行关系。()(3)蛋白质中的氨基酸排列顺序多种多样,所以蛋白质中可能蕴含着遗传信息。()(4)S型肺炎双球菌有荚膜,有毒;R型肺炎双球菌无荚膜,无毒。()(5)加热杀死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠体内,从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌。()(6)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。()(7)艾弗里证明具有转化作用的遗传物质是DNA而不是蛋白质。()(8)DNA和RNA都可作为遗传物质。()答案(1)(2)(
5、3)(4)(5)(6)(7)(8)一、遗传物质在染色体上萨顿采用的科学方法类比推理萨顿的假说是他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比,根据其惊人的一致性,提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是,类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性,其正确与否,还需要通过观察和实验的检验。推导的简要过程:萨顿假说生物的基因都位于染色体上吗?答案不是。真核生物的绝大多数基因位于染色体上,还有一些基因位于细胞质中的线粒体、叶绿体的DNA上。1.下列各项中不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是()A.基因、染色体在生殖过程中的完整性、独立性B.体细胞中基因(染色体)成对存在,配子中成对存在C.成对的基因
6、(染色体)都是一个来自父方,一个来自母方D.减数第一次分裂后期非等位基因(非同源染色体)的自由组合问题导析(1)在生物的体细胞中,染色体、基因成对存在,并且一个来自父方,一个来自母方。(2)在减数分裂形成配子时,等位基因随同源染色体分开而分开,非等位基因随非同源染色体自由组合而自由组合,并分别进入不同的配子中,表现出一定的独立性和完整性。答案B一题多变填表:基因与染色体的行为进行类比。基因行为染色体行为独立性基因在杂交过程中保持完整性和独立性染色体在配子形成和受精过程中,具有相对稳定的形态结构存在方式在体细胞中基因成对存在,在配子中只有成对基因中的一个在体细胞中染色体成对存在,在配子中只有成对
7、的染色体中的一条来源体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方体细胞中成对的染色体(即同源染色体)一条来自父方,一条来自母方分配非等位基因在形成配子时自由组合非同源染色体在减数第一次分裂后期自由组合推出结论:基因和染色体行为存在着明显的平行关系,基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的,即基因就在染色体上。二、DNA是主要的遗传物质1.两个肺炎双球菌转化实验的比较项目内容体内转化实验体外转化实验实验者格里菲思艾弗里及同事实验原理S型细菌使人患肺炎或使小鼠患败血症对S型细菌中的物质进行提取、分离,分别单独地观察各种物质的作用实验过程及结果实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传
8、物质联系(1)所用材料相同,都是肺炎双球菌(R型和S型)(2)体内转化实验是基础,仅说明S型细菌体内有“转化因子”,体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA(3)两个转化实验都遵循对照原则2.噬菌体侵染细菌的实验分析(1)噬菌体增殖特点噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内,除噬菌体的DNA做模板起指导作用外,其余的原料脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。(2)实验思路及方法S是蛋白质特有的元素,P几乎都存在于噬菌体DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质,直接单独地观察它们的作用。(3)侵染特点及过程进入细菌体内的是噬菌体的DNA,噬
9、菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。噬菌体侵染细菌要经过吸附注入核酸合成组装释放五个过程。(4)结果及分析分组离心结果结果分析对比实验(相互对照)含32P噬菌体细菌上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内32PDNA进入了宿主细胞内含35S噬菌体细菌宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中35S蛋白质外壳未进入宿主细胞,留在外面(5)结论:DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。3.生物体内核酸的种类及遗传物质的判别生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNADNA酵母菌、玉米、人原核生物细菌、蓝藻非细胞生物大多数病毒仅有DNADNAT2噬菌体极少数病毒仅有RNARNA艾滋
10、病病毒、SARS病毒由上表可知,一切生物的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。绝大多数生物的遗传物质是DNA,DNA是主要的遗传物质。1.根据格里菲思的肺炎双球菌转化实验思考下列问题:(1)第一组和第二组对比能说明什么?第二组和第三组对比呢?答案第一组中小鼠不死亡,第二组中小鼠死亡,这两组对比可以说明S型活细菌有毒性。第二组和第三组对照说明,加热后杀死的S型细菌失去毒性。 (2)四组实验中哪一组细菌发生了转化?该组与哪一组对比可以说明S型细菌提供了转化因子?答案第四组实验细菌发生了转化,从小鼠体内分离出S型活细菌,说明R型细菌转化成了S型细菌。与第一组实验对比,该组实验加入了加热后杀死的S型细菌
11、,说明S型细菌提供了转化因子。(3)R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合注射到小鼠体内后,从死亡小鼠中是否只分离出S型活细菌?答案不是,分离出S型活细菌和R型活细菌,且R型活细菌数量多。(4)该组实验能否证明DNA是遗传物质?答案不能,只能证明S型细菌含有转化因子。2.艾弗里的体外转化实验分析(1)根据格里菲思的实验,使R型细菌转化成S型细菌的“转化因子”可能是什么?为此艾弗里设计了怎样的实验?答案“转化因子”可能是蛋白质、DNA或荚膜多糖,为此艾弗里将S型细菌的这些物质分别提取出来加入到R型细菌的培养基中,观察长出的活菌的种类,以判断哪种物质才是真正的转化因子。 (2)在艾弗里的实验中,一组实
12、验为R型细菌与S型细菌的DNADNA酶混合培养,试分析这一组实验的目的。答案DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸,水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌,说明DNA必须保持完整性才能完成其功能。同时,也从反面证明了DNA是遗传物质。 3.分析比较格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系?答案格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子,但转化因子是哪种物质并没有证明。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。 4.病毒的遗传物质是否都是RNA?细胞质中的遗传物质是什么?答案不一定,如噬菌体的遗传物质是DNA。细胞质中的遗传物质是DNA。5.如何确定某种病毒的遗传物质是DN
13、A还是RNA?答案病毒DNA酶检测能否产生子代(遗传)若能,则是RNA;若否,则是DNA病毒RNA酶检测能否产生子代(遗传)若能,则是DNA;若否,则是RNA6.在下图中注明噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位,并思考能否同时对噬菌体既标记35S又标记32P?答案必须分两组分别标记进行实验,不能同时对噬菌体既标记35S又标记32P。2.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如表所示。由表可知()实验组号接种菌型加入S型细菌的物质培养皿长菌情况R蛋白质R型R荚膜多糖R型RDNAR型、S型RDNA(经DNA酶处理)R型 A.不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B.说明S型菌的荚膜
14、多糖有酶活性C.和说明S型菌的DNA是转化因子D.说明DNA是主要的遗传物质问题导析(1)组和组的实验结果均为只长出R型细菌,所以二者分别说明蛋白质不是转化因子和荚膜多糖不是转化因子。(2)组实验说明R型细菌S型细菌。(3)组实验说明DNA的水解产物不能使R型细菌转化为S型细菌,从反面说明了只有DNA才能使R型细菌发生转化。答案C一题多变判断正误:(1)格里菲斯和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。()(2)艾弗里实验中DNAR型活菌培养基上生存的细菌都是S型菌。()(3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质,蛋白质不是遗传物质。()答案(1)(2)(3) 1.下列关于染色体与
15、基因关系的叙述,正确的是()A.染色体是由基因组成的B.一条染色体相当于一个基因C.基因的载体只能是染色体D.染色体上的基因呈线性排列答案D解析染色体由DNA分子和蛋白质组成;一条染色体上有很多基因;基因的载体有染色体、线粒体和叶绿体等,基因在染色体上呈线性排列。2.在肺炎双球菌转化实验中,将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后,注射到小鼠体内,下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有()有毒R型无毒R型有毒S型无毒S型A. B.C. D.答案B解析加热杀死的S型细菌的DNA,使部分R型细菌发生了转化,成为S型细菌。根据艾弗里的实验已经发现DNA纯度越高,转化就越有效。因此此处只有一部分发生转化。
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