高中生物第四章遺傳的分子基礎第一節(jié)探索遺傳物質的過程時教學案蘇教必修

1、第2課時DNA是主要的遺傳物質、DNA的粗提取和鑒定學習導航1.結合教材P6263，理解DNA是主要的遺傳物質的含義。2.結合教材P64，嘗試DNA粗提取和鑒定。重難點擊1.辨析各種生物的遺傳物質。2.DNA粗提取和鑒定的實驗過程。通過前面兩個實驗我們知道：很多生物的遺傳性物質是DNA，那是不是所有生物的遺傳物質都是DNA呢？我們又該如何從生物體中提取和鑒定DNA呢？本節(jié)課我們就來解決這兩個問題。一、DNA是主要的遺傳物質1RNA是遺傳物質的證據(1)煙草花葉病毒(TMV)的實驗煙草花葉病毒結構：實驗過程結論：控制煙草花葉病毒性狀的物質是RNA，而不是蛋白質。(2)TMV(煙草花葉病毒)與HR

2、V(車前草病毒)的病毒重建實驗實驗過程重建病毒煙草HRV的病斑HRV。重建病毒煙草TMV的病斑TMV。結論：控制TMV、HRV性狀的物質是RNA，而不是蛋白質。2絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有極少數生物的遺傳物質是RNA。因此，DNA是主要的遺傳物質。1人、噬菌體、煙草花葉病毒及大腸桿菌的遺傳物質分別是什么？答案分別是DNA、DNA、RNA、DNA。2下列有關遺傳物質的敘述，哪些說法是正確的？DNA是所有生物的遺傳物質核酸是一切生物的遺傳物質酵母菌的遺傳物質主要是DNA病毒的遺傳物質是DNA或RNA艾滋病病毒的遺傳物質是DNA或RNA答案。3蠶豆細胞內的遺傳物質徹底水解的產物有哪些？答案

3、磷酸、脫氧核糖、含氮堿基。知識整合細胞生物同時含有DNA 和RNA，其中DNA是遺傳物質；病毒只含有一種核酸，含有DNA(如噬菌體)的，DNA是遺傳物質，含有RNA(如艾滋病病毒、煙草花葉病毒等)的，RNA 是遺傳物質。1科學家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個不同品系，它們感染植物產生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗結果(見下表)中，不可能出現的是()實驗編號實驗過程實驗結果病斑類型病斑中分離出的病毒類型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型組合病毒(a型TMV的蛋白質b型TMV的RNA)感染植物b型a型組合病毒(b型TMV的蛋白質a型TMV的RNA)感染植物a型a型A實驗

4、 B實驗 C實驗 D實驗答案C解析因為煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，所以決定病毒類型和病斑類型的是RNA，而不是蛋白質。中的RNA是b型TMV的，分離出的病毒類型就應該是b型。2下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是()A豌豆的遺傳物質主要是DNAB酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上CT2噬菌體的遺傳物質含有硫元素DHIV的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸答案B解析A中豌豆的遺傳物質只有DNA；B中酵母菌的遺傳物質DNA主要分布在染色體上，細胞質中也有；C中T2噬菌體的遺傳物質是DNA，不含S元素；D中HIV的遺傳物質是RNA，初步水解后產生4種核糖核苷酸。二、DNA的粗提取和鑒定1實驗目的初

5、步掌握DNA的粗提取和鑒定的方法。2實驗原理(1)DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同。(2)DNA不溶于乙醇溶液，但是細胞中的某些物質則溶于乙醇溶液，利用這一原理可以進一步提取含雜質較少的DNA。(3)DNA二苯胺藍色。3實驗材料：雞血細胞液。4DNA粗提取的實驗步驟(1)制備雞血細胞液(2)提取雞血細胞核(3)溶解DNA：取物質的量濃度為2 mol/L的氯化鈉溶液40 mL加入濾液中，用玻璃棒沿同一方向輕輕攪拌。(4)析出含DNA的絲狀物：加入適量蒸餾水，邊加邊攪拌。(5)DNA的純化將粗提取出的DNA黏稠物在NaCl溶液中再溶解、再過濾。向濾液中，加入冷卻的、體積分數為95%的乙醇

6、溶液50 mL，并用玻璃棒攪拌，溶液中會出現絲狀物，用玻璃棒將絲狀物挑起，并用濾紙吸取上面的水分，即得到含雜質較少的DNA。5DNA鑒定的實驗步驟(1)取兩支20 mL的試管，各加入物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液5 mL。(2)取提取到的絲狀物少許，將其放入一支試管中，并用玻璃棒沿一個方向輕輕攪拌，使其溶解，另一支試管不加任何物質，作為對照。(3)再向兩支試管中各加入4 mL二苯胺試劑，并將其混合均勻。(4)將試管置于沸水浴中加熱5 min，待試管冷卻后，觀察兩支試管中溶液顏色的變化。1制備雞血細胞液時要在取新鮮雞血的同時加入抗凝劑的目的是什么？答案防止血液凝固，使血液分層，便于取

7、下層血細胞。2兩種NaCl溶液濃度分別是多少？分別有什么作用？答案0.14 mol/L NaCl溶液用于析出DNA；2 mol/L NaCl溶液用于溶解DNA。3在DNA粗提取的實驗步驟中，兩次用到蒸餾水的目的是什么？答案步驟(2)中加蒸餾水，目的是讓血細胞發(fā)生滲透吸水漲破而釋放DNA；步驟(4)中加蒸餾水，目的是降低NaCl溶液的濃度，析出DNA。4兩種顏色變化：析出的DNA是白色絲狀物；DNA中加入二苯胺試劑，加熱后呈藍色。5三次過濾：第一次和第三次要用其濾液，使用的紗布為12層，第二次要用其濾出的黏稠物，使用紗布為多層。知識整合(1)純化DNA的方法反復溶解和析出，起到純化作用項目溶解規(guī)

8、律2 mol/L NaCl溶液0.14 mol/L NaCl溶液DNA溶解析出蛋白質NaCl溶液濃度從2 mol/L降低的過程中，蛋白質溶解度逐漸增大部分發(fā)生鹽析沉淀溶解將含有雜質的DNA溶解于2 mol/L的NaCl溶液中，然后緩緩加入冷卻的、體積分數為95%的乙醇溶液，DNA因溶解度降低而析出，DNA中的部分雜質溶解于乙醇中，從而進一步提純DNA。(2)實驗中五次攪拌的目的次數目的第一次攪拌新鮮雞血和檸檬酸鈉溶液，使雞血細胞液混合均勻第二次攪拌加入蒸餾水的雞血細胞液，加速細胞破裂第三次攪拌含DNA的高濃度NaCl溶液，加速DNA的溶解第四次攪拌加入蒸餾水的NaCl溶液，均勻稀釋以析出更多的

9、DNA第五次攪拌含DNA的乙醇溶液，提取含雜質較少的DNA3在DNA的粗提取與鑒定實驗中，有兩次DNA的沉淀析出，其依據的原理是()DNA在物質的量濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低DNA在冷卻的、體積分數為95%的乙醇溶液中能沉淀析出A兩次都是 B第一次是，第二次是C兩次都是 D第一次是，第二次是答案B解析第一次利用DNA、蛋白質在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度不同，可將DNA析出；冷卻的、體積分數為95%的乙醇溶液能使DNA沉淀析出，而雜質溶解，故可利用此方法進一步提純DNA。4DNA在NaCl溶液中的溶解度隨著NaCl溶液濃度的變化而改變。請回答下列問題：

10、(1)在下列NaCl溶液的濃度中選出能使DNA析出最徹底的一種物質的量濃度為_。A0.14 mol/LB2 mol/LC0.3 mol/L(2)DNA不溶于冷乙醇，但細胞中的某些物質卻可以溶于冷乙醇，利用這一原理可以_，可以推測溶于冷乙醇中的物質可能有_。(3)利用DNA遇_變藍色的特性，將該物質作為鑒定_的試劑。鑒定過程：向放有_的試管中加入4 mL的_試劑，混合均勻后，將試管置于_中加熱5 min，待試管_后，觀察試管中溶液顏色的變化。答案(1)A(2)除去雜質某些脂質、蛋白質、糖類或其他大分子物質(3)二苯胺DNADNA二苯胺沸水浴冷卻解析 DNA在物質的量濃度為0.14 mol/L的N

11、aCl溶液中溶解度最低。 利用DNA不溶于冷乙醇的特點，可以除去雜質。 利用DNA與二苯胺會發(fā)生藍色反應的特性，可以鑒定提取的DNA。一題多變在“DNA粗提取”實驗中，為得到含DNA的黏稠物，某同學進行了如下操作，最后所得含DNA的黏稠物極少，導致下一步實驗無法進行，請指出該同學在實驗操作上的錯誤并改正。(1)在新鮮雞血中加入適量的檸檬酸鈉，經離心后，除去血漿留下血細胞備用。(2)取510 mL血細胞放入50 mL的塑料燒杯中，并立即注入 20 mL 2 mol/L的氯化鈉溶液，輕緩攪拌5 min后，經濾紙過濾，取得其濾液。(3)濾液中加入40 mL 2 mol/L的氯化鈉溶液，并用玻璃棒沿一

12、個方向輕緩攪拌1 min。(4)往上述溶液中緩慢加入蒸餾水，同時用玻璃棒沿一個方向不停地輕輕攪拌，直到溶液中絲狀物出現為止，再進行過濾得含DNA的黏稠物。答案(2)中2 mol/L的氯化鈉溶液應改為蒸餾水；濾紙應改為紗布；(4)中直到溶液中絲狀物出現為止應改為直到溶液中絲狀物不再增加為止。解析將雞血細胞中的核物質析出，要用蒸餾水，因血細胞在低濃度溶液中吸水破裂；而過濾不能用濾紙，濾紙的孔太小，DNA分子不能通過，應改用紗布；實驗最后要得到盡可能多的絲狀物(DNA)，就需要攪拌至溶液中絲狀物不再增加為止。1用甲種病毒的RNA和乙種病毒的蛋白質外殼組成一種雜種病毒丙，以病毒丙侵染宿主細胞，在宿主細

13、胞中產生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是()A甲種病毒的特征 B乙種病毒的特征C丙種病毒的特征 D子代病毒特有的特征答案A解析子代病毒的特征只與其遺傳物質有關，由于該子代病毒的RNA是由甲種病毒提供的，因此，子代病毒表現為甲種病毒的性狀特征。2下列關于遺傳物質的敘述，正確的是()A蛙的成熟紅細胞中不含有遺傳物質DNAB自然界中生物遺傳物質的基本單位是脫氧核苷酸CHIV的遺傳物質是RNAD噬菌體中的DNA分布在擬核中答案C解析蛙的成熟紅細胞具有細胞核，其中含有遺傳物質DNA，A錯誤；自然界中生物遺傳物質的基本單位大多數是脫氧核苷酸，少數是核糖核苷酸，B錯誤；HIV的遺傳物質是RNA，C正確；噬

14、菌體是由蛋白質的外殼和其中的DNA構成的，D錯誤。3下列有關核酸與遺傳物質關系的敘述，不正確的是()ADNA是絕大多數生物的遺傳物質B有些生物的遺傳物質是RNAC在真核生物中，DNA和RNA都是遺傳物質，其中DNA是主要的遺傳物質D核酸是所有生物的遺傳物質，其中DNA是主要的遺傳物質答案C解析具有細胞結構的生物含有 DNA和RNA兩種核酸，但DNA是遺傳物質；病毒只含有DNA或RNA一種核酸，其含有的這種核酸就是該病毒的遺傳物質?？傊?，大多數生物的遺傳物質是DNA，即DNA是主要的遺傳物質。4下列關于“DNA 粗提取與鑒定”實驗的敘述，正確的是()A洗滌劑能瓦解細胞膜并增加 DNA 在 NaC

15、l 溶液中的溶解度B將 DNA 絲狀物放入二苯胺試劑中沸水浴后冷卻變藍C常溫下菜花勻漿中有些酶類會影響 DNA 的提取D用玻璃棒緩慢攪拌濾液會導致 DNA 獲得量減少答案C解析洗滌劑可瓦解植物細胞膜，有利于釋放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A項錯誤；含DNA的絲狀物應先溶解在物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液中，再用二苯胺試劑在沸水浴條件下檢測，冷卻后變成藍色，B項錯誤；常溫下菜花勻漿中某些酶如DNA水解酶，其活性較高，會影響DNA的提取，C項正確；用玻璃棒緩慢攪拌濾液可防止DNA分子斷裂，不會影響DNA的提取量，D項錯誤。5下圖為“DNA的粗提取”的實驗裝置。(1

16、)實驗材料選用雞血細胞液，而不用雞全血，主要原因是雞血細胞液中有較高含量的_。(2)在圖A所示的實驗步驟中加蒸餾水的目的是_，通過圖B所示的步驟取得濾液，再在溶液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是_；圖C所示實驗步驟中加蒸餾水的目的是_。答案(1)DNA(2)使血細胞破裂使濾液中的DNA溶解于濃NaCl溶液使DNA析出解析題圖A、B、C所示為本實驗的三個關鍵步驟。圖A通過添加蒸餾水，血細胞與蒸餾水相混合而使血細胞處于極度低滲的環(huán)境之中，細胞因大量吸水而最終破裂，并釋放出內容物。圖B通過紗布過濾使血細胞釋放出的DNA收集到濾液中(將大量膠狀物濾出)，再在濾液中加入2 mol/L的NaCl

17、溶液使DNA的溶解度增加。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度只有水中的1%，而在1 mol/L的NaCl溶液中的溶解度為水中的2倍。圖C中，在DNA的濃NaCl溶液中加入蒸餾水(大量)，可使溶液的NaCl濃度降至較低，由于DNA在較低濃度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，濃度再變小，則DNA溶解度將增大)，使DNA低滲析出，經過過濾等手段可以收集到DNA。課時作業(yè)學考達標12013年4月，禽流感卷土重來，這次的病毒是甲型H7N9，研究發(fā)現，甲型H7N9流感病毒是一種RNA病毒。有關患者體內甲型

18、H7N9流感病毒的遺傳物質，下列說法正確的是()A人體細胞中的DNAB甲型H7N9流感病毒中的DNAC人體細胞中的RNAD甲型H7N9流感病毒中的RNA答案D解析甲型H7N9流感病毒是一種RNA病毒，說明其遺傳物質為RNA。該病毒雖寄生在患者的細胞中，但其遺傳物質是病毒的RNA。2能證明RNA是遺傳物質的實驗是()A煙草花葉病毒侵染實驗B噬菌體侵染細菌實驗C豌豆雜交實驗D肺炎雙球菌的轉化實驗答案A解析煙草花葉病毒的核酸是RNA，通過侵染實驗證明RNA起遺傳物質的作用；噬菌體是由蛋白質和DNA組成的病毒；豌豆雜交實驗研究的是真核生物核內基因的傳遞規(guī)律；肺炎雙球菌的轉化實驗證明DNA是遺傳物質。3

19、下列有關敘述正確的是()A含有RNA的生物，其遺傳物質一定是RNAB只含有DNA的生物，其遺傳物質不一定是DNAC既含有DNA又含有RNA的生物，其遺傳物質是DNA和RNAD既含有DNA又含有RNA的生物，其遺傳物質是DNA而不是RNA答案D4如圖甲、乙表示兩種不同的植物病毒，經重建形成“雜種病毒丙”，用病毒丙侵染植物細胞，在植物細胞內增殖后產生的新一代病毒是()答案D解析圖中重建的“雜種病毒丙”的核酸來自病毒乙，而蛋白質外殼來自病毒甲。由于病毒丙侵染植物細胞的是乙病毒核酸，所以在植物細胞內增殖后產生的新一代病毒的核酸和蛋白質外殼均與乙病毒相同。5下列關于遺傳物質的說法中，正確的是()A肺炎雙

20、球菌的體外轉化實驗證明了DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質B在噬菌體侵染細菌的實驗中，最關鍵的設計思路是讓DNA和蛋白質混合作用于細菌C真核生物的遺傳物質都是DNA，原核生物的遺傳物質是DNA或RNA中的一種D在小腸內，食物中的DNA主要是以核糖核苷酸形式通過主動運輸被吸收進入血液的答案A解析噬菌體侵染細菌實驗，最關鍵的設計思路是用35S、32P分別標記蛋白質和DNA，單獨研究二者的作用。原核生物和真核生物的遺傳物質均為DNA，病毒的遺傳物質是DNA或RNA。構成DNA的基本單位是脫氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。6下列操作中對DNA提取量影響較小的是()A使雞血細胞在蒸餾水中充分破裂，釋放

21、出DNA等物質B攪拌時，要用玻璃棒沿一個方向輕緩攪動C在析出DNA黏稠物時，要緩緩加蒸餾水，直至溶液中黏稠物不再增多 D在酒精沉淀DNA時，要使用冷酒精，甚至再將混合液放入冰箱中冷卻答案B解析攪拌時沿一個方向是為了防止DNA被破壞。高考提能7下列關于遺傳物質的說法中，錯誤的是()真核生物的遺傳物質是DNA原核生物的遺傳物質是RNA細胞核的遺傳物質是DNA細胞質的遺傳物質是RNAHIV的遺傳物質是DNA或RNAA B C D答案C解析凡具有細胞結構的生物的遺傳物質都是DNA；HIV的遺傳物質是RNA。8將粗提取的DNA絲狀物分別加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl溶液

22、、體積分數為95%的乙醇溶液中，然后用放有紗布的漏斗過濾，分別得到濾液P、Q、R以及存留在紗布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丟棄的是()AP、Q、R Bp、q、r CP、q、R Dp、Q、r答案C解析DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最小，過濾后DNA在黏稠物p中，可以丟棄P；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解過濾后，DNA在濾液中，可以丟棄q；DNA不溶于體積分數為95%的乙醇溶液，所以過濾后DNA在黏稠物r中，可以丟棄R。9在采用雞血為材料對DNA進行粗提取的實驗中，若需進一步提取含雜質較少的DNA，可以依據的原理是()A在物質的量濃度為0.14 mo

23、l/L的氯化鈉溶液中DNA的溶解度最小BDNA遇二苯胺在沸水浴的條件下會呈現藍色CDNA不溶于乙醇溶液而細胞中的一些物質易溶于乙醇溶液D質量濃度為0.1 gmL1的檸檬酸鈉溶液具有抗凝血作用答案C解析由于DNA不溶于乙醇溶液，而混雜在DNA中的某些物質易溶于乙醇溶液，因此向含有雜質的DNA中加入95%的冷乙醇溶液能進一步提純DNA。10下圖中能反映DNA溶解度與NaCl溶液濃度之間關系的是() 答案C解析依據DNA粗提取的原理，在NaCl的濃度為0.14 mol/L時DNA分子溶解度最小，利于DNA分子的析出，濃度過大或過小，DNA分子的溶解度都會增大。11煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(

24、HRV)都能感染煙草葉，但二者致病病斑不同(如下圖A)，試分析圖B中a、b、c三個實驗并回答問題。(1)a表示用_感染煙草葉，結果_。(2)b表示用_感染煙草葉，結果_。(3)c表示用_感染煙草葉，結果_。(4)d表示由人工合成的新病毒，其產生的后代是_型。(5)整個實驗說明_。答案(1)TMV的蛋白質外殼無病斑(2)HRV的RNA出現HRV感染煙草葉的病斑(3)TMV的蛋白質外殼和HRV的RNA合成的新病毒出現HRV感染煙草葉的病斑(4)HRV(5)RNA是遺傳物質而蛋白質不是遺傳物質12研究發(fā)現少數病毒(如煙草花葉病毒，簡稱TMV)體內僅有蛋白質和RNA兩種化學成分，這類生物的性狀(如TM

25、V能感染正常煙草的葉片，使之出現相應的病斑)的遺傳是受RNA還是蛋白質控制？請設計實驗探究TMV的遺傳物質。(1)實驗原理利用水苯酚溶液可以將TMV分離，獲得TMV的蛋白質和RNA。_。_。(2)實驗材料：煙草花葉病毒、正常生長的煙草、苯酚、試管、玻璃棒等必需的實驗器材。(3)主要實驗步驟：獲得TMV的RNA和蛋白質：_。選擇材料并分組：取正常生長的煙草植株，選取_的三張葉片，分別編號A、B、C。實驗處理ABC用_感染用_感染用_感染正常培養(yǎng)煙草植株，并注意觀察_。(4)結果預測與結論：A、B葉出現病斑，C葉正常，并且用B葉病斑組織感染正常葉片，仍出現相同病斑，說明_。_，說明TMV中RNA是

26、遺傳物質。答案(1)TMV能感染正常煙草使之出現相應病斑遺傳物質能使生物性狀保持相對穩(wěn)定(3)水苯酚溶液分離TMV，獲得純凈的TMV蛋白質和RNA生長狀況基本相同完整的TMVTMV的蛋白質TMV的RNA相應葉片的表現癥狀(4)TMV中蛋白質是遺傳物質A、C葉出現病斑，B葉正常，并且用C葉病斑組織感染正常煙草葉，仍出現相同病斑13某生物興趣小組在學習了DNA的粗提取和鑒定實驗后，嘗試開展RNA的粗提取和鑒定實驗。通過查閱資料，制訂了以下的實驗方案：實驗課題：酵母菌RNA的提取和鑒定。實驗目的：從酵母菌中提取RNA，并且鑒定RNA。實驗原理：微生物是工業(yè)上大量生產RNA的原料，其中以酵母菌尤為理想，因為酵母菌核酸中主要是RNA，DNA很少，菌體易收集，RNA易分離。RNA不溶于乙醇和無水乙醚。利用稀堿法(稀堿能使細胞壁溶解)或高鹽法(高濃度的鹽改變細胞膜的通透性)來釋放RNA。RNA水解液(加硫酸、加熱)苔黑酚FeCl3試劑加熱直到沸騰1分鐘，會出現墨綠色。實驗材料：干酵母菌、離心機、燒杯、試管、玻璃棒等；0.2%氫氧化鈉、冷卻的95%的乙醇、無水乙醚、乙酸、10%硫酸溶液、苔黑酚FeCl3試劑等。實驗步驟：稱6克干酵母；加0.2%氫氧化鈉45 mL，沸水加熱20分鐘，攪拌，后加乙酸7滴；離心10分鐘后取上清液；邊攪拌邊緩慢加冷卻的95%的乙醇并靜置10分鐘；離心后先用冷卻的9