高中生物第二册第3章第1节DNA是主要的遗传物质.pdf

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1、第3早基因的本质7 第 1节 DNA是主要的遗传物质 学习目标 1.了解人类对遗传物质的早期猜想。2.分析肺炎链球菌转化实验的过程及结论。3.掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。4.说明DNA是主要的遗传物质的原因。知识点一肺炎链球菌的转化实验知识梳理一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代，大多数科学家认为回蛋自质是生物体的遗传物质。20世纪 30年代，人们认识到园DNA的重要性,但是认为画蛋自质是遗传物质的观点仍占主导地位。二、肺炎链球菌的转化实验1.肺炎链球菌类型种类项 目、S型细菌R型细菌菌体则有多糖类的荚膜H无多糖类的荚膜菌落表面随之遣表 面 回 典致病性国有场无易漏边角荚膜是

2、某些财蝇的细胞壁外面包围的一层胶状物质。豳无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。国直甚鹿的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。2.格里菲思的实验体内转化实验(1)实验过程及现象R型活细菌迪一注射S型 活 细 菌 工 加热致死的注射.S型细菌R型活细菌、处由加 热 致 死 的/S型细菌小鼠整 小 鼠 匝 不死亡智 小 鼠 血 死 亡2匹生园S型活细菌驾 小 鼠ta不死亡逑 小 鼠 回 死 亡 幺 地!5型活细菌SI WEI KONG JIAN思维空间问题探究 肺炎链球菌是原核生物还是真核生物?提示：肺炎链球菌是细菌，属于原核生物。问题探究

3、格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，R型活细菌与加热致死的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？提示：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。(2)结论：加热致死的S型细菌，含有某种促使国旦型活细菌转化为回&型活细菌的活性物质因 转化因子。3.艾弗里的实验体外转化实验(1)自变量：不同处理的细胞提取物因变量：培养基中活细菌的种类(2)实验过程及现象预处理：将加热致死的S型细菌破碎，去 除 国 绝大部分糖类、蛋白质和脂质,制成细胞提取物。一组：细胞提取物网R型细菌+S型细菌:组：细胞提取物+蛋白酶一三组：细胞提取物+R、A檎一四组：细胞提取物+酯 酶 一+

4、铀 型 细 菌 且 生的培养基EflR型细菌+S型细菌倒R型细菌+S型细菌画R型细菌+S型细菌五组：细胞提取物+DNA酶 L国只氏R型细菌分析细胞提取物的匹1理化特性,发现这些特性与DNA的极为相似。结论区1DNA才是使R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。三、自变量控制的原理1.加法原理与常态比较，人为何增加某种影响因素。如“比较H2O2在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴 加 FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了加法原理。2.减法原理与常态相比，人 为 何 去除某种影响因素。如“艾弗里的肺炎链球菌转化实验”中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出D

5、 N A是遗传物质，就利用了减法原理。SI WEI KONG JIAN特别提醒 肺炎链球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了 S 型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质，而艾弗里的实验则证明了转化因子是S 型细菌体内的DNA。特别提醒 细胞提取物+DNA水解酶+R 型活菌培养基中只有R 型细菌生长,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的水解产物脱氧核甘酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但这不是该实验的实验目的。典题精析 例 1 格里菲思用肺炎链球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于实验的结论错误的是（）A

6、.说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNAB.说明了 R 型活细菌在一定条件下能够转化为S 型细菌C.说明了 R 型活细菌不具有致病性，S 型活细菌具有致病性D.说明了加热致死的S 型细菌不具有致病性解题分析 格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明加热致死的S 型细菌内存在促进R 型细菌转化为S 型细菌的转化因子，不能证明DNA是遗传物质，A错误，B 正确；将R 型细菌单独注射到小鼠体内，小鼠存活，证明其没有致病性,将 S 型细菌单独注射到小鼠体内，小鼠死亡，说明S 型细菌有致病性，C 正确；将加热致死的S 型细菌注射到小鼠体内，小鼠能够存活，证明加热致死的S 型细菌不具有致病性，D 正确。答 案 A

7、 例 2 艾弗里和其同事用R 型和S 型肺炎链球菌进行实验，结果如下表。从表中内容可知（）实验组号 接种菌型加入不同处理的S型菌细胞提取物培养皿长菌情况R不作处理R型、S型R蛋白酶?RRNA酶R型、S型R酯酶R型、S型RDNA酶R型A.培养皿中只出现R 型菌B.该实验控制自变量采用了“加法原理”，因为不同组中加入了不同的酶C.该实验说明S 型菌的DNA很可能是转化因子D.说明DNA是主要的遗传物质解题分析 实验的自变量是经不同处理的S 型细菌细胞提取物，因变量是培养皿的活细菌种类。、两两对比，说明转化因子很可能是DNA,C 正确；说明DNA可能是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D

8、错误；该实验控制自变量采用了“减法原理，B 错误。答 案 C题后归纳1.格里菲思实验只能说明S 型细菌体内含有某种转化因子，不能证明DNA是遗传物质。2.R型细菌转化成S型细菌的原因是S型细菌的DNA进入了 R型细菌体内，与R型细菌的DNA发生了重组。3.体内转化实验中使小鼠致死的是具有致病性的S型细菌，不 是S型细菌的 DNAo4.转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化。知识点二噬菌体侵染细菌的实验|知识梳理1.实验者：回 赫尔希和 回 蔡斯。2.实验材料：原1T2噬菌体。(1)结构与成分T2噬菌体的模式图(2)生活方式：专 门 寄 生 在 国 大肠杆菌

9、体内。增殖方式：在 画1自身遗传物质的作用下,利用便1大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖，当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌码裂解,释放大量的噬菌体。3.实验方法：回 放射性同位素标记法。4.实验过程及现象(1)标 记T2噬菌体含3 5 s的细菌培养基+大肠杆菌+含3 2 P的细菌培养基培本含35 s的一 大肠杆菌+培本含32 P的f 大肠杆菌噬菌体一 回蛋白质含3 5 s标记的噬菌体土 立 养J圜D N A含3 2 P标记的噬菌体（2）标记的T 2噬 菌 体 侵 染 回 未被标记的细菌,检测上清液和沉淀物的放射性3 5 s标 记 的 噬 菌 体I点 小 看 儡 一（上清液放

10、射性冈很直+搅拌、离心,山果1沉淀物放射性圜很低未被标记的大肠杆菌J混合培养+短曲间.温纣I上清液放射性圈很低32 P标 记 的 噬 菌 体j搅拌、离心 口果（沉淀物放射性匝 很直搅拌的目的：使吸附在细菌上的国噬菌体与细菌分离。SI WEI KONG JIAN思维空间问题探究。本实验采用的是放射性同位素标记法，为什么用32P和3 5 s进行标记？提示：S是噬菌体蛋白质特有的元素，P几乎都存在于D N A分子中，用放射性同位素32P和3 5 s分别标记噬菌体的D N A和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用。问题探究 为什么不能直接用含3 5 s和32P的普通培养基来培养T 2噬菌体？提示：因为

11、噬菌体营寄生生活，只有在大肠杆菌体内才能进行增殖，所以应先培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养噬菌体。问题探究 用3 2 P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因是什么？提示：（1）保温时间过短，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；(2)保温时间过长，部分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中。离心的目的：让上清液中析出质量较轻的国T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的回I大肠杆菌。根据放射性结果说明：.DNA进 入 了 大 肠 杆 菌,国 蛋白质外壳留在外面。(3)检测新形成的噬菌体的放射性进一步观察，细菌裂解释放

12、出的子代噬菌体中，可 以 检 测 到 回 生 标 记 的0DNA,但却不能检测到国35s标 记 的 国 蛋白质。这一结果说明亲子代之间具有连续性的物质是DNA。5.实验结论子代噬菌体的各种性状是通过亲代的回典L遗传的。因DNA才是噬菌体的遗传物质。SI WEI KONG JIAN【思维空间:问题探究 用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因是什么？提示：由于搅拌不充分，有少量含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。|典题精析例1“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：标记噬菌体一噬菌体与细菌混合培养一搅拌、离心一检测放射性。

13、下列叙述正确的是()A.需要利用分别含有35s和32P的细菌B.中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败C.的作用是加速细菌的解体D.的结果是沉淀物中检测到放射性解题分析 标记噬菌体需要用含35s或32P的细菌培养噬菌体，A正确；少量噬菌体未侵入细菌，但大多数噬菌体仍侵入，不影响实验结果，B错误；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T 2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌，C错误；以35s标记的噬菌体侵染细菌的实验中，上清液中含有较高的放射性，以32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中，沉淀物中含有较高的放射性，D错误。答 案A 例2某研究人

14、员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下3个实验：用未标记的噬菌体侵染35s标记的细菌；用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，短时间保温后离心，检测到以上3个实验中放射性的主要位置依次是（）A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液B.沉淀物、上清液、沉淀物C.上清液、上清液、沉淀物和上清液D.沉淀物、沉淀物、沉淀物解 题 分 析 在该实验中，沉淀物的主要成分是被侵染的细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；用32P只能标记噬菌体的D N A,在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中

15、。答 案D 例3如果用3H、KN、32p、35s标记噬菌体后，让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为（）A.可在外壳中找到3H、15N和35sB.可在DNA中找到3H、L5N和32PC.可在外壳中找到I5N、35sD.可在DNA中找至LN、32p、35s解题分析 噬菌体是由DNA和蛋白质组成的，D N A中含有C、H、0、N、P,而蛋白质中含有C、H、0、N、S等元素。用3H、1 5N、32p、35s共同标记噬菌体，其D N A中含有3H,15N.3 2 p,蛋白质中含有3H、I5N、35SO在噬菌体侵染细菌的过程中，蛋白质外壳留在外面，没有进入细菌内，

16、只有D N A进入细菌内，所以在子代噬菌体的组成成分中能够找到的放射性元素为3H、I5N、32p。答 案B技法提升“二看法”判断子代噬菌体标记情况-看标记供原料，子代噬菌体都会被标记I标记DNA:子代噬苗体中会出现一噬菌体一看记素二标元标记蛋白质:子代噬帝体中不会出现标记D、A和蛋白质：子代噬菌体中会出现知 识 点 三DNA是主要的遗传物质|知 识 梳 理1.RNA是遗传物质的依据(1)实验材料 烟 草 花 叶 病 毒：组 成 为 回RNA和 圆 蛋 白质。烟草(2)侵染过程烟草花叶病毒分 离 蛋白质-R N A-分注烟别入草烟 草 豳 不感染病毒烟 草 网 感染病毒(3)结 论：烟 草 花

17、叶 病 毒 的 遗 传 物 质 是 圆 世 迨。2.不同生物体内核酸的种类及遗传物质的区别生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类画DNA或RNA应 DNA 和 RNADNA 和 RNA遗传物质圈DNA或RNAEDNAE DNA实例噬菌体或烟草花叶病毒乳酸菌、蓝细菌酵母菌、小麦、人3.结 论：绝 大 多 数 生 物 的 遗 传 物 质 是 回D N A,所 以 说 回D N A是主要的遗传 物 质。SI WEI KONG JIAN思维空间问题探究 期田胞核中的遗传物质是DNA,细胞质中的遗传物质是RNA,这种说法正确吗？提示：不正确，有细胞结构的生物，其遗传物质均是D N A,不是RNA。问题

18、探究 对于某一生物能不能说它的遗传物质主要是D N A,例如人、噬菌体、酵母菌等生物？DNA是主要的遗传物质如何理解？提示：不能。某种生物的遗传物质只能说是DNA（例如人、噬菌体、酵母菌）或是RNA（艾滋病病毒等）。DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说，绝大多数生物的遗传物质是D N A,少数是RNA。|典题精析 例 1 烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是（）A.a 过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用B.b 过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明具有侵染作用C.c、d

19、两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟叫、结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为烟叶感染HRV的症状，并能从中分离出HRVD.该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质解题分析 由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟叶，因此无法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质。答 案 D 例 2 关于遗传物质的叙述，正确的是（）噬菌体侵染细菌实验，证 明 D N A是主要遗传物质 大肠杆菌的遗传物质是R N A 核酸是一切生物的遗传物质 病毒的遗传物质是D N A 和 RNA杨树的遗传物质是DNAA.B.C.D.解 题

20、 分 析 噬菌体侵染细菌实验，不能证明D N A 是主要的遗传物质，只能证明DNA是噬菌体的遗传物质，错误；核酸包括了 DNA和 R N A,核酸是一切生物的遗传物质，正确；病毒的遗传物质是DNA或R N A,而有细胞结构的生物的遗传物质是D N A,如大肠杆菌和杨树等，、错误，正确。答 案 B 当堂检测 查漏补缺 巩固提升1.探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括（）A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异B.对 DNA的结构没有清晰的了解C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以

21、贮存大量遗传信息答 案 C解析 由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，故推测不同的氨基酸排列顺序可能贮存大量的遗传信息，不同生物体内的蛋白质结构存在差异，故推测蛋白质是遗传物质，A、D 正确；当时对生物大分子DNA的结构没有清晰的了解，而且与蛋白质相比，DNA更耐高温，故DNA的热稳定性大于蛋白质，另外蛋白质也不能自我复制，B 正确，C 错误。2.肺炎链球菌的转化实验中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是（）A.R 型细菌和S 型细菌 B.R 型细菌和R 型细菌C.S 型细菌和R 型细菌 D.S 型细菌和S 型细菌答 案 A解析 格里菲思体内转化实验证明S 型细菌中存在某种“转化因子”，能

22、将R 型细菌转化为S 型细菌，因此发生转化的细菌是R 型细菌，含转化因子的细菌是 S 型细菌。3.在肺炎链球菌的转化实验中，在培养有R 型细菌的1、2、3、4 四支试管中，依次加入经蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理的S 型细菌细胞提取物，经过培养，检查结果发现试管内有S 型细菌的是（）RNA 酶+/S型细菌细胞提取物蛋白酸+/S 型细菌细胞提取物二 一 一B.1、3 和4D.2 和 3A.3 和 4C.1、2和 3答 案C解析 根据艾弗里体外转化实验的结果可知，1、2、3试管中含有S型细菌。4.关于T 2噬菌体的叙述，正确的是（）A.T 2噬菌体的核酸和蛋白质中都含S元素B.T 2噬菌体寄

23、生于酵母菌和大肠杆菌中C.R N A和D N A都是T 2噬菌体的遗传物质D.T 2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖答 案D解 析T 2噬菌体的遗传物质是D N A不是RNA,C错误；D N A中不含S元素，A错误；T 2噬菌体不能寄生在酵母菌中，B错误。5.赫尔希和蔡斯通过T 2噬菌体侵染细菌的实验证明D N A是遗传物质，实验包括六个步骤：噬菌体侵染细菌 用35s或32P标记噬菌体 上清液和沉淀物的放射性检测离心分离子代噬菌体的放射性检测最合理的实验步骤顺序为（）A.B.C.D.答 案C解析 该实验首先要用32P和35s分 别 标 记 噬 菌 体，然后用标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，保温培养一段时间后，充分搅拌，离心分离，然后对上清液和沉淀物的放射性进行检测，最后进一步对子代噬菌体进行放射性检测，以此来判断D N A和蛋白质在亲子代之间的传递情况。6.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C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D.H1N1流感病毒的遗传物质为DNA答 案 B解 析 豌豆的遗传物质是DNA,A 错误；酵母菌属于真核生物，其遗传物质主要分布在染色体上，B 正确；T2噬菌体的遗传物质是D N A,不含有硫元素，C错误；H1N1流感病毒遗传物质是RNA,D 错误。