第3章基因的本質 第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質 1.閱讀教材，了解人類對遺傳物質的早期猜測。2.結合教材圖文，分析肺炎雙球菌的轉化實驗。3.結合教材圖36，分析噬菌體侵染細菌的實驗，歸納實驗結論。4.歸納DNA是生物主要的遺傳物質。學習導航重難點擊1.肺炎雙球菌的轉化實驗。2.噬菌體侵染細菌的實驗。 課堂導入從圖中我們可以看出，親屬之間在某些方面上具有一定的相似性，這就是我們平常所說的遺傳。其實，早在公元前3世紀，呂氏春秋中就記載著“夫種麥而得麥，種稷而得稷，人不怪也。”也就是我們常說的“種瓜得瓜，種豆得豆?！闭巧锏倪z傳特性，才使生物界的物種能夠保持相對穩(wěn)定。那么生物之間的這種相似性是由什么物質起作用，而在親子代之間連續(xù)傳遞的呢？本節(jié)課我們就一起學習生物的遺傳物質。 內容索引 一、肺炎雙球菌的轉化實驗二、噬菌體侵染細菌的實驗三、生物的遺傳物質當堂檢測 一、肺炎雙球菌的轉化實驗 知識梳理 答案 1.對遺傳物質的早期推測20世紀20年代，大多數(shù)科學家認為 是生物體的遺傳物質。20世紀30年代，人們認識到 的重要性，但是認為 是遺傳物質的觀點仍占主導地位。2.肺炎雙球菌類型 種類項目S型細菌R型細菌菌落表面_表面_菌體有無毒性_ _蛋白質DNA光滑粗糙有無蛋白質 3.體內轉化實驗格里菲思的實驗(1)實驗過程及現(xiàn)象 答案 不死亡死亡S型活細菌不死亡死亡S型活細菌(2)結論：加熱殺死的S型細菌中含有某種 ，將R型活細菌轉化為S型活細菌。轉化因子 4.體外轉化實驗艾弗里的轉化實驗(1)實驗結果及現(xiàn)象 答案(2)結論： 是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質。R型菌S型菌DNA 答案 1.已知在80100 溫度范圍內，蛋白質將失去活性，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55 左右時，DNA的結構會恢復，但蛋白質卻不能恢復。由此我們可以推斷：在格里菲思的實驗中，加熱殺死的S型細菌中的“轉化因子”應該是哪種物質？答案是DNA。2.在艾弗里的轉化實驗中，最后用S型菌的DNA和DNA酶混合作用后，再和R型菌混合培養(yǎng)，該實驗的目的是什么？答案從反面證實DNA是遺傳物質，也證實DNA的分解產物不是轉化因子。合作探究 答案 3.將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌混合后，注射到小鼠體內，兩種細菌含量變化如圖所示。(1)從免疫學角度解釋曲線ab段下降的原因是什么？答案R型細菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所殺滅。(2)S型活細菌是怎樣產生的？答案加熱殺死的S型細菌的DNA將R型細菌轉化為S型活細菌。(3)S型細菌是有毒性的，據(jù)此推測曲線bc段上升的原因是什么？答案有毒的S型細菌在小鼠體內增殖，導致小鼠的免疫力降低，R型細菌、S型細菌數(shù)量都增加。 活學活用1.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，結果如表所示。由表可知() 解析答案 實驗組號接種菌型加入S型細菌的物質培養(yǎng)皿長菌情況R蛋白質R型R莢膜多糖R型R DNA R型、S型R DNA(經DNA酶處理) R型A.不能證明S型細菌的蛋白質不是轉化因子B.說明S型細菌的莢膜多糖有酶活性C.和說明S型細菌的DNA是轉化因子D.說明DNA是主要的遺傳物質 解析第組實驗說明蛋白質和莢膜多糖與R型細菌轉化為S型細菌無關，A、B項錯誤。第組實驗說明DNA與R型細菌轉化為S型細菌有關。第組實驗說明DNA被水解后的產物不能使R型細菌轉化為S型細菌，C項正確。只能說明DNA是遺傳物質，而不能說明DNA是主要的遺傳物質，D項錯誤。答案C 判斷正誤(1)格里菲思和艾弗里分別用不同的方法證明DNA是遺傳物質()(2)艾弗里實驗中S型菌DNAR型菌培養(yǎng)基上生存的細菌都是S型菌()(3)肺炎雙球菌轉化實驗證明DNA是主要的遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質() 返回答案 一題多變 二、噬菌體侵染細菌的實驗 知識梳理 答案 1.實驗者： 。2.實驗方法： 法。3.實驗材料：T2噬菌體(圖示如下)及其宿主生物 。大腸桿菌赫爾希和蔡斯放射性同位素標記 答案 4.實驗過程(1)標記大腸桿菌(2)標記T2噬菌體35S32P 32P35S的大腸桿菌35S32P的大腸桿菌 答案 (3)噬菌體侵染大腸桿菌項目含35S的T2噬菌體侵染大腸桿菌含32P的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌、離心后上清液放射性_放射性_沉淀物放射性_放射性_細菌裂解后放出的T2噬菌體檢測不到 標記的蛋白質檢測到 標記的DNA高低低高35S 32P 答案 5.實驗分析(1)T2噬菌體侵染細菌時， 進入到細菌的細胞中，而 留在外面。(2)子代T2噬菌體的各種性狀是通過 來遺傳的。6.實驗結論： 才是真正的遺傳物質。DNA DNA蛋白質外殼親代的DNA 合作探究 答案 1.為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)T2噬菌體？答案因為噬菌體營寄生生活，故應先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體，而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。2.能否用14C和18O標記噬菌體？能否用32P和35S同時標記噬菌體？答案不能，因為DNA和蛋白質都含C和O；不能用32P和35S同時標記噬菌體。3.實驗中攪拌的目的是什么？答案目的是使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。 答案 4.實驗中離心的目的是什么？離心管的上清液和沉淀物中分別是什么？答案離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。 答案 5.誤差分析(1)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？答案保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中。保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放出子代，經離心后分布于上清液中。 答案 (2)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發(fā)現(xiàn)沉淀物中放射性也較高，可能是什么原因造成的？答案攪拌不充分，有少量35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。 2.為證明蛋白質和DNA究竟哪一種是遺傳物質，赫爾希和蔡斯做了“ T2噬菌體侵染大腸桿菌”的實驗(T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內)。下圖中親代噬菌體已用32P標記，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關于本實驗及病毒、細菌的敘述正確的是() 活學活用 A.圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，其內的營養(yǎng)成分中要加入32P 標記的無機鹽B.若要達到實驗目的，還要再設計一組用35S標記噬菌體的實驗，兩組相互對照C.噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律，而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離定律D.若本組實驗B(上清液)中出現(xiàn)放射性，則不能證明DNA是遺傳物質解析答案 解析由題干信息可知，圖中親代噬菌體已用32P標記，則錐形瓶中培養(yǎng)液內的營養(yǎng)成分應無放射性標記；要證明DNA是遺傳物質，還應設計一組用35S標記噬菌體的實驗，二者為相互對照實驗；大腸桿菌是原核生物，其遺傳不遵循基因分離定律；若本組實驗B(上清液)中出現(xiàn)放射性，可能是實驗時間較長，大腸桿菌裂解導致的，也可能是部分噬菌體的DNA未侵入大腸桿菌，經攪拌、離心到上清液中。答案B 一題多變判斷正誤(1)本實驗所使用的被標記的噬菌體是接種在含有32P的培養(yǎng)基中獲得的()(2)本實驗選用噬菌體作為實驗材料的原因之一是其結構組成只有蛋白質和DNA()(3)實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把DNA和蛋白質分開再分別檢測其放射性()(4)在新形成的噬菌體中沒有檢測到 35S，說明噬菌體的遺傳物質是DNA而不是蛋白質()返回答案 三、生物的遺傳物質 1.RNA是遺傳物質的實驗證據(jù)(1)實驗材料：煙草花葉病毒，只由 和 組成。(2)實驗過程知識梳理 答案 蛋白質RNA不感染病毒RNA感染病毒(3)結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是 ，不是 。2.絕大多數(shù)生物的遺傳物質是 ，只有極少數(shù)生物的遺傳物質是 。因此， 是主要的遺傳物質。RNA蛋白質DNA RNADNA 合作探究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。 答案 答案 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？答案磷酸、脫氧核糖、含氮堿基。 3.如圖是某種高等植物的病原體的遺傳過程實驗，實驗表明這種病原體()A.寄生于細胞內，通過RNA遺傳B.寄生于細胞間，通過蛋白質遺傳C.寄生于細胞內，通過蛋白質遺傳D.寄生于細胞間，通過RNA遺傳活學活用 解析答案解析從圖示可看出，用RNA接種在葉片上，葉片出現(xiàn)了病斑；而用蛋白質外殼接種到葉片上，葉片上沒有病斑；所以該病原體是通過RNA遺傳的。 A 一題多變判斷正誤(1)肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗可證明DNA是主要的遺傳物質()(2)DNA是主要遺傳物質的原因是絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA()(3)生物的遺傳物質是DNA或RNA() 答案 返回 課堂小結 答案 DNADNARNA DNA 當堂檢測 1.1928年，格里菲思的肺炎雙球菌體內轉化實驗，成功地表明了()A.已加熱殺死的S型細菌中，DNA已經失去活性而蛋白質仍具有活性B.DNA是遺傳物質C.已加熱殺死的S型細菌中，含有促使R型細菌發(fā)生轉化的活性物質D.DNA是主要的遺傳物質解析格里菲思并沒有提出轉化因子的本質。C 解析答案 2.在肺炎雙球菌的轉化實驗中，在培養(yǎng)有R型細菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質、多糖，經過培養(yǎng)，檢查結果發(fā)現(xiàn)試管內仍然有R型細菌的是()A.3和4 B.1、3和4C.2、3和4 D.1、2、3和4 解析答案解析2、3、4三支試管內只有R型細菌，因為沒有S型細菌的DNA，所以都不會發(fā)生轉化。1號試管因為有S型細菌的DNA，所以會使R型細菌發(fā)生轉化，但是發(fā)生轉化的R型細菌只是一部分，故試管內仍然有R型細菌存在。 D 3.為研究噬菌體侵染細菌的詳細過程，你認為同位素標記的方案應為()A.用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細菌B.用18O或32P培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細菌C.將一組噬菌體用32P和35S標記D.一組用32P標記DNA，另一組用35S標記蛋白質外殼解析用32P和35S分別標記DNA和蛋白質外殼，35S僅存在于噬菌體的蛋白質外殼中，32P僅存在于噬菌體的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白質和DNA中都含有，無法區(qū)別是哪一種成分發(fā)揮作用，同時用 32P、35S標記蛋白質和DNA，沉淀物和上清液中都有放射性，也無法判斷是哪一種成分發(fā)揮作用。 D 解析答案 4.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C.T2噬菌體的遺傳物質含有硫元素D.HIV的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸解析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。B 解析答案 5.為驗證“遺傳物質是DNA，而不是蛋白質”，一位同學設計了如下實驗步驟：第一步：從S型細菌中提取DNA；第二步：用提取的DNA培養(yǎng)R型細菌。預測結果：R型細菌轉化為S型細菌。實驗結論：遺傳物質是DNA，而不是蛋白質。有關專家認為，上述實驗步驟的設計欠嚴謹，不能達到實驗目的，請回答：(1)上述實驗步驟設計的不嚴謹之處是：_。_。 _。(2)為達到該實驗目的，你對上述實驗步驟的補充是：_。結果預測：R型細菌并沒有轉化為S型細菌。_。結果預測：R型細菌沒有轉化為S型細菌。_。結果預測：發(fā)現(xiàn)有莢膜的性狀代代相傳。 返回解析答案 解析驗證性實驗是先有結論，然后設計實驗驗證結論。實驗前已知實驗原理，對實驗現(xiàn)象有一定的認識，實驗設計應體現(xiàn)出嚴密性和科學性，并遵循一定的原則。該實驗的自變量是從S型細菌分離出的DNA、蛋白質分別直接作用于R型細菌，因變量為是否產生有莢膜的S型細菌，故應設計相互對照；為排除R型細菌自身轉化成S型細菌，應設計空白對照；為增加實驗的說服力，應對轉化成的S型細菌繼續(xù)進行培養(yǎng)，觀察其后代的性狀，說明DNA是遺傳物質。 解析答案 返回 答案(1)該實驗沒有證明蛋白質不是遺傳物質沒有設置對照(即沒有排除R型細菌自身轉化成S型細菌)沒有證明DNA引起的轉化是可遺傳的(2)從S型細菌中提取蛋白質，用提取的蛋白質培養(yǎng)R型細菌單獨培養(yǎng)R型細菌，觀察其變化讓轉化成的S型細菌繼續(xù)繁殖，觀察子代性狀