第六单元 遗传的物质基础.docx

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第六单元遗传的物质基础

第六单元　遗传的物质基础

学案23　DNA是主要的遗传物质

考纲要求

　人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）。

一、肺炎双球菌的转化实验

1．体内转化实验

（1）实验过程

（2）结论：

加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的________。

2．体外转化实验：

（1）方法：

将S型细菌的________、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）过程

（3）结果：

只有加入S型细菌的________，R型细菌才能转化为S型细菌。

（4）结论：

______才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

二、噬菌体侵染细菌实验

1．实验材料——T2噬菌体

3．结论：

________是遗传物质。

思考　为什么用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA？

三、证明RNA是遗传物质的实验

1．烟草花叶病毒组成：

________和蛋白质。

2.

　烟草花叶病毒—

＋

3．结论：

____是遗传物质。

四、DNA是主要的遗传物质：

因为绝大多数生物的遗传物质是________，所以说________是主要的遗传物质。

探究点一　肺炎双球菌的转化实验

1．肺炎双球菌比较填空：

种类

项目

S型细菌

R型细菌

菌落

________

________

菌体

有__________

无__________

毒性

有毒性，使小鼠患______死亡

______

2.格里菲思转化实验（体内转化）填空：

（1）实验过程及结果

（2）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“________”。

3．艾弗里转化实验（体外转化）填空

（1）原理：

对S型细菌的成分提取、分离、鉴定，并与____________混合培养，以观察各成分的作用。

（2）过程

（3）结论：

________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。

思维拓展

1．格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是遗传物质。

最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。

2．格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里S型菌的DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。

3．S型菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活菌

只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。

探究示例1

　（2011·温州十校联考）在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生长。

设置本实验步骤的目的是（　　）

A．证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA

B．用以补充R型菌生长过程中所需要的营养物质

C．直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素

D．与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照

听课记录：

探究点二　噬菌体侵染细菌的实验

分析完成下表：

实验

材料

T2噬菌体、大肠杆菌

实验

方法

放射性同位素标记法（或示踪法）

设计

思路

S是蛋白质特有元素，P是DNA特有元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接单独地去观察它们的作用

过

程

·

结

果

实验

分析

35S标记的噬菌体__________并未进入细菌内部，而32P标记的噬菌体____进入了细菌内部

实验

结论

____是真正的遗传物质

思维拓展

1．上清液中含未浸染的T2噬菌体和侵染后T2噬菌体外壳，沉淀物中含被感染的细菌。

2．该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面，其作用不能证明。

3．该实验可同时证明DNA能控制蛋白质的合成。

探究示例2

　（2010·上海生物，25）若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体（　　）

A．一定有35S，可能有32PB．只有35S

C．一定有32P，可能有35SD．只有32P

听课记录：

探究点三　肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

相

同

点

实验

思路

均使________________，单独处理，观察它们各自的作用，

但两类实验中____与______分开的方式不同

设计

原则

都遵循了________

结论相

同点

能证明________________，但不能证明DNA是主要的遗传物质

不

同

点

方法

不同

艾弗里

实验

________：

分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，

分别与R型细菌混合培养

噬菌体

侵染细

菌实验

____________：

分别标记DNA和蛋白质的特殊元素（32P和35S）

结论

不同

①肺炎双球菌转化实验的结论：

证明________________，

蛋白质____________；

②噬菌体侵染细菌实验的结论：

证明______________，

不能证明蛋白质____________，因蛋白质没有进入细菌体内

思维拓展

1．噬菌体侵染细菌的实验还能间接证明的结论

（1）DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；

（2）DNA能控制蛋白质的生物合成，从而能够控制新陈代谢的过程和性状。

2．噬菌体侵染细菌的实验误差分析：

上清液和沉淀物中为何都有放射性

（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上在上清液中不含放射性，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验最终结果显示在离心后的上清液中，也有一定的放射性，而下层的放射性强度却比理论值略低。

原因有二：

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，也会使上清液的放射性含量升高。

（2）若用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但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，使沉淀物也有一定放射性。

3．肺炎双球菌转化实验

（1）加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性。

（2）R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于基因重组。

探究示例3

　（2011·广州检测）肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，证明了（　　）

A．DNA是主要的遗传物质

B．蛋白质是遗传物质

C．RNA是遗传物质

D．DNA是遗传物质

听课记录：

题组一　肺炎双球菌转化及噬菌体侵染细菌实验

1．（2011·南京摸底）下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的叙述中，错误的是（　　）

A．需对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定

B．配制的培养基应适合肺炎双球菌的生长和繁殖

C．转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系

D．实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是

2．（原创题）将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。

下列有关叙述中正确的是（多选）（　　）

A．死亡的小鼠体内只存在着S型活细菌

B．死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种活细菌

C．死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是两种细菌细胞融合的结果

D．死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是R型活细菌转化的结果

3．（2011·广东卷，2）艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。

从表可知（　　）

实验组号

接种菌型

加入S型菌物质

培养皿长菌情况

①

R

蛋白质

R型

②

R

荚膜多糖

R型

③

R

DNA

R型、S型

④

R

DNA（经DNA酶处理）

R型

A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子

B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性

C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子

D．①～④说明DNA是主要的遗传物质

4．噬菌体侵染细菌的实验能证明（　　）

①DNA分子结构的相对稳定　②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性、稳定性　③DNA能指导蛋白质合成　④DNA能产生可遗传变异　⑤DNA是遗传物质

⑥DNA是主要的遗传物质

A．①②③④B．②③⑤

C．①④⑥D．④⑥

5．（原创题）将噬菌体用15N进行标记，放在未被标记的大肠杆菌中培养一段时间，子代噬菌体所含标记元素的情况是（　　）

A．外壳中含有15N

B．子代噬菌体DNA都含有15N

C．子代噬菌体外壳部分含15N

D．子代噬菌体DNA部分含有15N

6．（2011·江苏卷，12）关于“噬菌体侵染细胞的实验”的叙述，正确的是（　　）

A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体

B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养

C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致

D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

题组二　DNA是主要的遗传物质

7．（改编题）下列关于遗传物质的说法，错误的是（　　）

①真核生物的遗传物质是DNA　②原核生物的遗传物质是RNA　③细胞核中的遗传物质是DNA　④细胞质中的遗传物质是RNA　⑤甲型流感病毒的遗传物质是DNA或RNA　⑥细胞生物的遗传物质是DNA　⑦细胞生物的遗传物质主要是DNA

A．①②③B．②③④

C．②④⑤⑦D．③④⑤

8．下列有关生物体遗传物质的叙述，不正确的是（多选）（　　）

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

题组三　应用提升

9．有人试图通过实验来了解H5N1型禽流感病毒侵染家禽的过程，设计实验如下：

一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是（　　）

选项

放射性

S元素

P元素

A

全部无

全部32S

全部31P

B

全部有

全部35S

多数32P、少数31P

C

少数有

全部32S

少数32P、多数31P

D

全部有

全部35S

少数32P、多数31P

10.甲、乙为两种不同的病毒，经病毒重建形成“杂交病毒”丙，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内产生的新一代病毒可表示为（　　）

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

11.1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染大肠杆菌的实验，下图是实验的部分过程：

（1）写出以上实验的部分操作过程：

第一步：

用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。

如何实现对噬菌体的标记？

请简要说明实验的设计方法。

________________________________________________________________________。

第二步：

用被35S标记的噬菌体与没有标记的大肠杆菌混合。

第三步：

一定时间后，在搅拌器中搅拌后再进行离心。

（2）以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？

为什么？

________________________________________________________________________。

（3）噬菌体侵染大肠杆菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要（　　）

A．大肠杆菌的DNA及其氨基酸

B．噬菌体的DNA及其氨基酸

C．噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸

D．大肠杆菌的DNA及其噬菌体的氨基酸

12．下图是肺炎双球菌转化实验的一部分图解，请据图回答：

（1）该实验是在______________________实验的基础上进行的，其目的是证明________的化学成分。

（2）在对R型细菌进行培养之前，首先进行的工作是____________________________

________________________________________________________________________。

（3）依据上面图解的实验，可以作出________________________________的假设。

（4）为验证上面的假设，他们设计了下面的实验：

该实验中加入DNA酶的目的是__________________________________，他们观察到的实验现象是________________________________。

（5）通过上面两步实验，仍然不能说明________________________________，为此他们设计了下面的实验：

他们观察到的实验现象是__________________，该实验能够说明______________。

学案23　DNA是主要的遗传物质

课前准备区

一、1.

（2）转化因子

2．

（1）DNA　（3）DNA　（4）DNA

二、1.

（1）DNA　头部　蛋白质　

（2）寄生　大肠杆菌　不能　2.高　低　未检测到　低　高　检测到　3.DNA

思考　通过对噬菌体中蛋白质和DNA的研究表明，仅在蛋白质中含有S，而P几乎都存在于DNA分子中。

三、1.RNA　2.RNA　蛋白质　3.RNA

四、DNA　DNA

课堂活动区

探究点一

1．表面光滑　表面粗糙　多糖类荚膜　多糖类荚膜　败血症　无毒性

2．

（1）加热后杀死的S细菌　不死亡　不死亡　

（2）转化因子

3．

（1）活的R型细菌　

（2）R型、S型　R型　（3）DNA

探究示例1　D　[本实验设置了对照，实验变量是有无DNA。

无DNA采取的措施是用DNA酶水解DNA。

]

探究点二

培养基　培养基　细菌　细菌　高　低　低　高　蛋白质外壳　DNA　DNA

探究示例2　A　[本题考查同位素标记法研究噬菌体侵染细菌的过程。

由于噬菌体以自身的DNA作为遗传物质，以大肠杆菌的核苷酸和氨基酸为原料合成子代的DNA和蛋白质，所以合成的子代的DNA中，含有母链的DNA含32P，不含母链的DNA不含32P，而合成子代的蛋白质外壳则都含有35S。

]

探究点三

DNA和蛋白质分开　DNA　蛋白质　对照原则　DNA是遗传物质　直接分离　同位素标记法　DNA是遗传物质　不是遗传物质　DNA是遗传物质　不是遗传物质

探究示例3　D　[这两个实验只能证明DNA为遗传物质。

得出“DNA是主要的遗传物质”的结论，是由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物如某些病毒的遗传物质是RNA。

]

构建知识网络

DNA　RNA　噬菌体侵染细菌实验　DNA　蛋白质　DNA　RNA　蛋白质

课后练习区

1．C　[由艾弗里的肺炎双球菌转化实验过程可知，提取的S型细菌的DNA纯度越高，转化的有效性越强，说明转化的有效性与S型细菌的DNA纯度有密切关系。

]

2．BD　[根据实验分析，死亡的小鼠体内既有S型活细菌，也有R型活细菌。

S型活细菌是R型活细菌转化而来的，不是细胞融合的结果。

]

拓展提升　肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较

体内转化实验

体外转化实验

实验者

格里菲思

艾弗里及其同事

培养细菌

用小鼠（体内）

用培养基（体外）

实验

结论

S型细菌体内含有“转化因子”

S型细菌的DNA是遗传物质，

蛋白质等其它物质不是

联系

（1）所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌

（2）两实验都遵循对照原则、单一变量原则

3.C　[第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A、B项错误。

第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。

第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确。

①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。

]

4．B　[噬菌体侵染细菌的实验能说明DNA分子能自我复制，使前后代保持一定的连续性和稳定性，进一步也能说明DNA是遗传物质，另外噬菌体能利用细菌的物质合成蛋白质外壳，因此也能证明DNA能指导蛋白质合成。

]

5．D　[亲代噬菌体的DNA、蛋白质中含有15N，大肠杆菌没有被标记。

噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞内，蛋白质外壳没有进入，所以子代噬菌体DNA部分含有15N。

]

解题方法　噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系

DNA

蛋白质

DNA和蛋白质

噬菌体

32P

35S

14C、3H、18O、15N

细菌

31P

32S

12C、1H、16O、14N

子代

噬菌体

32P、31P

32S

C、H、O、N

两种都有

注意　

（1）解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌。

（2）噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：

CH2NH®——35S存在部位COOH

6．C　[噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，D项错误。

]

7．C　[细胞生物（包括真核和原核生物）的遗传物质是DNA，细胞核和细胞质中的遗传物质也是DNA，流感病毒的遗传物质是RNA。

]

知识链接　辨析区别生物体所含遗传物质和所含核酸

生物的遗传物质是DNA或RNA：

所具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA，对于病毒来说，有一部分是DNA，如噬菌体等；有一部分是RNA，如HIV、SARS病毒、禽流感病毒、烟草花叶病毒等，问题大多出在对常见病毒的遗传物质不熟悉。

归纳如下：

生物类型

核酸种类

遗传物质

实例

有细胞结

构的生物

真核生物

DNA和RNA

DNA

玉米、小麦、人

原核生物

乳酸菌、蓝藻

无细胞结

构的生物

DNA病毒

DNA

DNA

噬菌体

RNA病毒

RNA

RNA

烟草花叶病毒

注意　①细胞质中的核酸主要是RNA，而细胞质中的遗传物质是DNA。

②绝大多数DNA存在于染色体上，少数存在于细胞质中的叶绿体和线粒体中。

8．ACD　[豌豆、酵母菌均为真核生物，其遗传物质均为DNA，且DNA主要分布于细胞核染色体上。

T2噬菌体的遗传物质为DNA，HIV的遗传物质为RNA，DNA、RNA的组成元素均为C、H、O、N、P。

RNA水解产生4种核糖核苷酸。

]

9．D　[由题干可获取的主要信息有：

①家禽体细胞被32P标记，H5N1病毒寄生后也被32P标记；②家禽体细胞被35S标记，H5N1病毒寄生后也被35S标记。

解答本题可先根据图解明确标记元素所标记的化合物，及病毒的结构特点和侵染过程，然后作出选择。

病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞，由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养（其RNA被32P标记），然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。

病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P（不具放射性），也有自身核酸（含32P），故子代病毒的核酸大多含31P，少数含32P；病毒合成蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。

]

10．D　[杂交病毒丙的遗传物质来自乙病毒，因此子代病毒的蛋白质外壳和核酸都与乙病毒相同。

]

11．

（1）先将大肠杆菌在含35S的培养基上培养，再用噬菌体去侵染该大肠杆菌

（2）不能。

它只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内（要证明遗传物质是DNA，还要用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌）

（3）C

12．

（1）格里菲思肺炎双球菌转化　“转化因子”

（2）分离提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质

（3）DNA是遗传物质

（4）分解从S型细菌中提取的DNA　培养基中只长R型细菌

（5）蛋白质、多糖等不是遗传物质　培养基中只长R型细菌　蛋白质、多糖不是遗传物质