18版高中生物第四章遗传的分子基础第一节探索遗传物质的过程第课时教学案苏教版必修.docx

第2课时DNA是主要的遗传物质、DNA的粗提取和鉴定学习导航1.结合教材P6263，理解DNA是主要的遗传物质的含义。2.结合教材P64，尝试DNA粗提取和鉴定。重难点击1.辨析各种生物的遗传物质。2.DNA粗提取和鉴定的实验过程。通过前面两个实验我们知道：很多生物的遗传性物质是DNA，那是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？我们又该如何从生物体中提取和鉴定DNA呢？本节课我们就来解决这两个问题。一、DNA是主要的遗传物质1RNA是遗传物质的证据(1)烟草花叶病毒(TMV)的实验烟草花叶病毒结构：实验过程结论：控制烟草花叶病毒性状的物质是RNA，而不是蛋白质。(2)TMV(烟草花叶病毒)与HRV(车前草病毒)的病毒重建实验实验过程重建病毒烟草HRV的病斑HRV。重建病毒烟草TMV的病斑TMV。结论：控制TMV、HRV性状的物质是RNA，而不是蛋白质。2绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。1人、噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？答案分别是DNA、DNA、RNA、DNA。2下列有关遗传物质的叙述，哪些说法是正确的？DNA是所有生物的遗传物质核酸是一切生物的遗传物质酵母菌的遗传物质主要是DNA病毒的遗传物质是DNA或RNA艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA答案。3蚕豆细胞内的遗传物质彻底水解的产物有哪些？答案磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。知识整合细胞生物同时含有DNA 和RNA，其中DNA是遗传物质；病毒只含有一种核酸，含有DNA(如噬菌体)的，DNA是遗传物质，含有RNA(如艾滋病病毒、烟草花叶病毒等)的，RNA 是遗传物质。1科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验结果(见下表)中，不可能出现的是()实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出的病毒类型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型组合病毒(a型TMV的蛋白质b型TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋白质a型TMV的RNA)感染植物a型a型A实验 B实验 C实验 D实验答案C解析因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。2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DNAB酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素DHIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸答案B解析A中豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸。二、DNA的粗提取和鉴定1实验目的初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。2实验原理(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。(2)DNA不溶于乙醇溶液，但是细胞中的某些物质则溶于乙醇溶液，利用这一原理可以进一步提取含杂质较少的DNA。(3)DNA二苯胺蓝色。3实验材料：鸡血细胞液。4DNA粗提取的实验步骤(1)制备鸡血细胞液(2)提取鸡血细胞核(3)溶解DNA：取物质的量浓度为2 mol/L的氯化钠溶液40 mL加入滤液中，用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌。(4)析出含DNA的丝状物：加入适量蒸馏水，边加边搅拌。(5)DNA的纯化将粗提取出的DNA黏稠物在NaCl溶液中再溶解、再过滤。向滤液中，加入冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液50 mL，并用玻璃棒搅拌，溶液中会出现丝状物，用玻璃棒将丝状物挑起，并用滤纸吸取上面的水分，即得到含杂质较少的DNA。5DNA鉴定的实验步骤(1)取两支20 mL的试管，各加入物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液5 mL。(2)取提取到的丝状物少许，将其放入一支试管中，并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，使其溶解，另一支试管不加任何物质，作为对照。(3)再向两支试管中各加入4 mL二苯胺试剂，并将其混合均匀。(4)将试管置于沸水浴中加热5 min，待试管冷却后，观察两支试管中溶液颜色的变化。1制备鸡血细胞液时要在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂的目的是什么？答案防止血液凝固，使血液分层，便于取下层血细胞。2两种NaCl溶液浓度分别是多少？分别有什么作用？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粗提取的实验步骤中，两次用到蒸馏水的目的是什么？答案步骤(2)中加蒸馏水，目的是让血细胞发生渗透吸水涨破而释放DNA；步骤(4)中加蒸馏水，目的是降低NaCl溶液的浓度，析出DNA。4两种颜色变化：析出的DNA是白色丝状物；DNA中加入二苯胺试剂，加热后呈蓝色。5三次过滤：第一次和第三次要用其滤液，使用的纱布为12层，第二次要用其滤出的黏稠物，使用纱布为多层。知识整合(1)纯化DNA的方法反复溶解和析出，起到纯化作用项目溶解规律2 mol/L NaCl溶液0.14 mol/L NaCl溶液DNA溶解析出蛋白质NaCl溶液浓度从2 mol/L降低的过程中，蛋白质溶解度逐渐增大部分发生盐析沉淀溶解将含有杂质的DNA溶解于2 mol/L的NaCl溶液中，然后缓缓加入冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液，DNA因溶解度降低而析出，DNA中的部分杂质溶解于乙醇中，从而进一步提纯DNA。(2)实验中五次搅拌的目的次数目的第一次搅拌新鲜鸡血和柠檬酸钠溶液，使鸡血细胞液混合均匀第二次搅拌加入蒸馏水的鸡血细胞液，加速细胞破裂第三次搅拌含DNA的高浓度NaCl溶液，加速DNA的溶解第四次搅拌加入蒸馏水的NaCl溶液，均匀稀释以析出更多的DNA第五次搅拌含DNA的乙醇溶液，提取含杂质较少的DNA3在DNA的粗提取与鉴定实验中，有两次DNA的沉淀析出，其依据的原理是()DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低DNA在冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液中能沉淀析出A两次都是 B第一次是，第二次是C两次都是 D第一次是，第二次是答案B解析第一次利用DNA、蛋白质在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度不同，可将DNA析出；冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液能使DNA沉淀析出，而杂质溶解，故可利用此方法进一步提纯DNA。4DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而改变。请回答下列问题：(1)在下列NaCl溶液的浓度中选出能使DNA析出最彻底的一种物质的量浓度为_。A0.14 mol/LB2 mol/LC0.3 mol/L(2)DNA不溶于冷乙醇，但细胞中的某些物质却可以溶于冷乙醇，利用这一原理可以_，可以推测溶于冷乙醇中的物质可能有_。(3)利用DNA遇_变蓝色的特性，将该物质作为鉴定_的试剂。鉴定过程：向放有_的试管中加入4 mL的_试剂，混合均匀后，将试管置于_中加热5 min，待试管_后，观察试管中溶液颜色的变化。答案(1)A(2)除去杂质某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质(3)二苯胺DNADNA二苯胺沸水浴冷却解析 DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。 利用DNA不溶于冷乙醇的特点，可以除去杂质。 利用DNA与二苯胺会发生蓝色反应的特性，可以鉴定提取的DNA。一题多变在“DNA粗提取”实验中，为得到含DNA的黏稠物，某同学进行了如下操作，最后所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行，请指出该同学在实验操作上的错误并改正。(1)在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠，经离心后，除去血浆留下血细胞备用。(2)取510 mL血细胞放入50 mL的塑料烧杯中，并立即注入 20 mL 2 mol/L的氯化钠溶液，轻缓搅拌5 min后，经滤纸过滤，取得其滤液。(3)滤液中加入40 mL 2 mol/L的氯化钠溶液，并用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌1 min。(4)往上述溶液中缓慢加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌，直到溶液中丝状物出现为止，再进行过滤得含DNA的黏稠物。答案(2)中2 mol/L的氯化钠溶液应改为蒸馏水；滤纸应改为纱布；(4)中直到溶液中丝状物出现为止应改为直到溶液中丝状物不再增加为止。解析将鸡血细胞中的核物质析出，要用蒸馏水，因血细胞在低浓度溶液中吸水破裂；而过滤不能用滤纸，滤纸的孔太小，DNA分子不能通过，应改用纱布；实验最后要得到尽可能多的丝状物(DNA)，就需要搅拌至溶液中丝状物不再增加为止。1用甲种病毒的RNA和乙种病毒的蛋白质外壳组成一种杂种病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是()A甲种病毒的特征 B乙种病毒的特征C丙种病毒的特征 D子代病毒特有的特征答案A解析子代病毒的特征只与其遗传物质有关，由于该子代病毒的RNA是由甲种病毒提供的，因此，子代病毒表现为甲种病毒的性状特征。2下列关于遗传物质的叙述，正确的是()A蛙的成熟红细胞中不含有遗传物质DNAB自然界中生物遗传物质的基本单位是脱氧核苷酸CHIV的遗传物质是RNAD噬菌体中的DNA分布在拟核中答案C解析蛙的成熟红细胞具有细胞核，其中含有遗传物质DNA，A错误；自然界中生物遗传物质的基本单位大多数是脱氧核苷酸，少数是核糖核苷酸，B错误；HIV的遗传物质是RNA，C正确；噬菌体是由蛋白质的外壳和其中的DNA构成的，D错误。3下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是()ADNA是绝大多数生物的遗传物质B有些生物的遗传物质是RNAC在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质D核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质答案C解析具有细胞结构的生物含有 DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质；病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。4下列关于“DNA 粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是()A洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度B将 DNA 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝C常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 DNA 的提取D用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致 DNA 获得量减少答案C解析洗涤剂可瓦解植物细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，不会影响DNA的提取量，D项错误。5下图为“DNA的粗提取”的实验装置。(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的_。(2)在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是_，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是_；图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是_。答案(1)DNA(2)使血细胞破裂使滤液中的DNA溶解于浓NaCl溶液使DNA析出解析题图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂，并释放出内容物。图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA收集到滤液中(将大量胶状物滤出)，再在滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。DNA在不同浓度的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溶液中的溶解度为水中的2倍。图C中，在DNA的浓NaCl溶液中加入蒸馏水(大量)，可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小，则DNA溶解度将增大)，使DNA低渗析出，经过过滤等手段可以收集到DNA。课时作业学考达标12013年4月，禽流感卷土重来，这次的病毒是甲型H7N9，研究发现，甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒。有关患者体内甲型H7N9流感病毒的遗传物质，下列说法正确的是()A人体细胞中的DNAB甲型H7N9流感病毒中的DNAC人体细胞中的RNAD甲型H7N9流感病毒中的RNA答案D解析甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒，说明其遗传物质为RNA。该病毒虽寄生在患者的细胞中，但其遗传物质是病毒的RNA。2能证明RNA是遗传物质的实验是()A烟草花叶病毒侵染实验B噬菌体侵染细菌实验C豌豆杂交实验D肺炎双球菌的转化实验答案A解析烟草花叶病毒的核酸是RNA，通过侵染实验证明RNA起遗传物质的作用；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的病毒；豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律；肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。3下列有关叙述正确的是()A含有RNA的生物，其遗传物质一定是RNAB只含有DNA的生物，其遗传物质不一定是DNAC既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA和RNAD既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA而不是RNA答案D4如图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是()答案D解析图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来自病毒乙，而蛋白质外壳来自病毒甲。由于病毒丙侵染植物细胞的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。5下列关于遗传物质的说法中，正确的是()A肺炎双球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质B在噬菌体侵染细菌的实验中，最关键的设计思路是让DNA和蛋白质混合作用于细菌C真核生物的遗传物质都是DNA，原核生物的遗传物质是DNA或RNA中的一种D在小肠内，食物中的DNA主要是以核糖核苷酸形式通过主动运输被吸收进入血液的答案A解析噬菌体侵染细菌实验，最关键的设计思路是用35S、32P分别标记蛋白质和DNA，单独研究二者的作用。原核生物和真核生物的遗传物质均为DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。6下列操作中对DNA提取量影响较小的是()A使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等物质B搅拌时，要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动C在析出DNA黏稠物时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中黏稠物不再增多 D在酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却答案B解析搅拌时沿一个方向是为了防止DNA被破坏。高考提能7下列关于遗传物质的说法中，错误的是()真核生物的遗传物质是DNA原核生物的遗传物质是RNA细胞核的遗传物质是DNA细胞质的遗传物质是RNAHIV的遗传物质是DNA或RNAA B C D答案C解析凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA；HIV的遗传物质是RNA。8将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl溶液、体积分数为95%的乙醇溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是()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，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的乙醇溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。9在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，若需进一步提取含杂质较少的DNA，可以依据的原理是()A在物质的量浓度为0.14 mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小BDNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会呈现蓝色CDNA不溶于乙醇溶液而细胞中的一些物质易溶于乙醇溶液D质量浓度为0.1 gmL1的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用答案C解析由于DNA不溶于乙醇溶液，而混杂在DNA中的某些物质易溶于乙醇溶液，因此向含有杂质的DNA中加入95%的冷乙醇溶液能进一步提纯DNA。10下图中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是() 答案C解析依据DNA粗提取的原理，在NaCl的浓度为0.14 mol/L时DNA分子溶解度最小，利于DNA分子的析出，浓度过大或过小，DNA分子的溶解度都会增大。11烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同(如下图A)，试分析图B中a、b、c三个实验并回答问题。(1)a表示用_感染烟草叶，结果_。(2)b表示用_感染烟草叶，结果_。(3)c表示用_感染烟草叶，结果_。(4)d表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是_型。(5)整个实验说明_。答案(1)TMV的蛋白质外壳无病斑(2)HRV的RNA出现HRV感染烟草叶的病斑(3)TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新病毒出现HRV感染烟草叶的病斑(4)HRV(5)RNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质12研究发现少数病毒(如烟草花叶病毒，简称TMV)体内仅有蛋白质和RNA两种化学成分，这类生物的性状(如TMV能感染正常烟草的叶片，使之出现相应的病斑)的遗传是受RNA还是蛋白质控制？请设计实验探究TMV的遗传物质。(1)实验原理利用水苯酚溶液可以将TMV分离，获得TMV的蛋白质和RNA。_。_。(2)实验材料：烟草花叶病毒、正常生长的烟草、苯酚、试管、玻璃棒等必需的实验器材。(3)主要实验步骤：获得TMV的RNA和蛋白质：_。选择材料并分组：取正常生长的烟草植株，选取_的三张叶片，分别编号A、B、C。实验处理ABC用_感染用_感染用_感染正常培养烟草植株，并注意观察_。(4)结果预测与结论：A、B叶出现病斑，C叶正常，并且用B叶病斑组织感染正常叶片，仍出现相同病斑，说明_。_，说明TMV中RNA是遗传物质。答案(1)TMV能感染正常烟草使之出现相应病斑遗传物质能使生物性状保持相对稳定(3)水苯酚溶液分离TMV，获得纯净的TMV蛋白质和RNA生长状况基本相同完整的TMVTMV的蛋白质TMV的RNA相应叶片的表现症状(4)TMV中蛋白质是遗传物质A、C叶出现病斑，B叶正常，并且用C叶病斑组织感染正常烟草叶，仍出现相同病斑13某生物兴趣小组在学习了DNA的粗提取和鉴定实验后，尝试开展RNA的粗提取和鉴定实验。通过查阅资料，制订了以下的实验方案：实验课题：酵母菌RNA的提取和鉴定。实验目的：从酵母菌中提取RNA，并且鉴定RNA。实验原理：微生物是工业上大量生产RNA的原料，其中以酵母菌尤为理想，因为酵母菌核酸中主要是RNA，DNA很少，菌体易收集，RNA易分离。RNA不溶于乙醇和无水乙醚。利用稀碱法(稀碱能使细胞壁溶解)或高盐法(高浓度的盐改变细胞膜的通透性)来释放RNA。RNA水解液(加硫酸、加热)苔黑酚FeCl3试剂加热直到沸腾1分钟，会出现墨绿色。实验材料：干酵母菌、离心机、烧杯、试管、玻璃棒等；0.2%氢氧化钠、冷却的95%的乙醇、无水乙醚、乙酸、10%硫酸溶液、苔黑酚FeCl3试剂等。实验步骤：称6克干酵母；加0.2%氢氧化钠45 mL，沸水加热20分钟，搅拌，后加乙酸7滴；离心10分钟后取上清液；边搅拌边缓慢加冷却的95%的乙醇并静置10分钟；离心后先用冷却