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第 3 章 基因的本质 第 1 节 DNA 是主要的遗传物质 学 习 目 标 思 维 脉 络 1 . 说出对遗传物质的 早期推测。 2 . 分析肺炎双球菌的 转化实验的过程及结 论。 3 . 分析噬菌体侵染细 菌实验的方法、过程 及结论。 4 . 说明 DNA 是主要 遗传物质的原因。 一 二 三 四 一、对遗传物质的早期推测 一 二 三 四 二、肺炎双球菌的转化实验 一 二 三 四 一 二 三 四 三、噬菌体侵染细菌的实验 一 二 三 四 四、 DNA 是主要的遗传物质 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 肺炎双球菌的转化实验 肺炎双球菌的体外转化实验和体内转化实验的区别有哪些 ? 请回答下列问题。 1.格里菲思的体内转化实验能否证明 DNA是遗传物质 ? 答案： 不能。只能证明 S型细菌含有使 R型活细菌转化为有毒 性的 S型活细菌的转化因子。 2.请分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的 关系。 答案： 肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思的体内转化实验和 艾弗里的体外转化实验 ,其中格里菲思的实验证明了 S型细菌体内 含有使 R型活细菌转化为 S型活细菌的转化因子 ,但并没有证明转 化因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化因子是 S型细菌 体内的 DNA。前者是后者的基础。 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 1.体内转化实验和体外转化实验的对比 体内转化实验 体外转化实验 实验者 格里菲思 艾弗里 培养 细菌 用小鼠 ( 体内 ) 用培养基 ( 体外 ) 实验 原则 R 型细菌与 S 型细菌的毒性 对照 S 型细菌各成分作用的相互 对照 实验 结果 加热杀死的 S 型细菌能使 R 型细菌转化为 S 型细菌 S 型细菌的 DNA 使 R 型细 菌转化为 S 型细菌 实验 结论 S 型细菌体内有 “ 转化因子 ” S 型细菌的 DNA 是遗传物质 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 体内转化实验 体外转化实验 联系 所用材料相同 , 都是肺炎双球菌 (R 型和 S 型 ); 体内转化实验是基础 , 仅说明 S 型细菌体内有 “ 转化因 子 ” , 体外转化实验进一步证明 “ 转化因子 ” 是 D N A ; 两实 验都遵循对照原则、单一变量原则 2.S型菌和 R型菌转化的实质 (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活性。 (2)肺炎双球菌转化作用的实质是外源 DNA与受体细胞 DNA之 间的重组 ,使受体细胞获得了新的遗传信息。 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体侵染细菌的实验中有哪些需要注意的问题 ? 尝试完成下列问题。 (1)噬菌体侵染细菌的实验中用 32P和 35S同时标记噬菌体 ,能否判 断蛋白质是遗传物质 ,还是 DNA是遗传物质 ? 答案： 不能。如果同时用 32P和 35S标记噬菌体 ,在上清液和沉淀 物中都能检测到放射性 ,不能形成对照 ,无法判断是哪种成分侵入 了大肠杆菌。 (2)离心后沉淀物与上清液各有什么成分 ? 答案： 离心后沉淀物中有被感染的大肠杆菌 ,上清液中有重量较 轻的噬菌体颗粒。 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 (3)完成下表中不同情况下实验的结果分析 (4)艾弗里的肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验能否 证明 DNA是主要的遗传物质 ? 答案： 不能。两个实验均只能证明 DNA是遗传物质。 标记元素 放射性存在部位 结果分析 35 S 主要是 上清液 噬菌体的蛋白质外壳未进入大肠杆菌 32 P 主要是 沉淀物 噬菌体的 DNA 进入大肠杆菌 ,D N A 是遗传物质 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 1.噬菌体侵染细菌的实验结果中放射性物质的分析 (1)用 32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时 ,理论上讲 ,32P标记的 DNA 全部存在于沉淀物中 ,上清液的放射性为 0;实际上 ,上清液中有少量 放射性 ,原因有以下两种。 原因 分析 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 保温时 间过长 噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体 , 经离心后 分布于上清液 , 也会使上清液出现放射性 (2)用 35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时 ,沉淀物中也有少量放射 性的原因 :由于搅拌不充分 ,有少量 35S 标记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 ,使沉淀物中出现少量的放 射性。 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 2.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 (1)设计思路 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 思路相同 设法将 DNA 与其他物质分开 , 单独、直接地研究它们 各自不同的遗传功能 处理方 式区别 直接分离 : 分离 S 型细菌的 D N A 、多糖、蛋白质等 , 分 别与 R 型细菌混合培养 同位素标记法 : 分别标记 DNA 和蛋白质的特殊元 素 ( 32 P 和 35 S) 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 (2)对照实验 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 S 型 细 菌 D NA 蛋白质 多糖 D NA 水解物 +R 型 细 菌 a . D NA 是遗传物质 b . 蛋白质、多糖不是遗 传物质 c . D NA 水解物也不是 遗传物质 探究点一 探究点二 问题导引 归纳提升 噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 (3)实验结论 肺炎双球菌体外转化实验的结论 :证明 DNA是遗传物质 ,蛋白 质不是遗传物质。 噬菌体侵染细菌实验的结论 :证明 DNA是遗传物质 ,不能证明 蛋白质不是遗传物质。 类型一 类型二 类型三 类型一 肺炎双球菌的转化实验 例 1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 R 蛋白质 R 型 R 荚膜多糖 R 型 R D N A R 型、 S 型 R D N A ( 经 D N A 酶 处理 ) R 型 A. 不能证明 S型菌的蛋白质不是转化因子 B. 说明 S型菌的荚膜多糖有酶活性 C. 和 说明 S型菌的 DNA是转化因子 D. 说明 DNA是主要的遗传物质 类型一 类型二 类型三 解析： 中 R型菌中加入 S型菌的蛋白质 ,培养皿中没有 S型菌生 长 ,证明蛋白质不是转化因子 ; 中加入 S型菌的荚膜多糖 ,培养皿中 没有 S型菌生长 ,证明荚膜多糖不是转化因子 ; 中加入 DNA,培养 皿中长出了 S型菌 ,证明 DNA是转化因子 ; 中加入经 DNA酶处理的 DNA,DNA酶分解 DNA,培养皿中无 S型菌生长 ,进一步证明 DNA是 转化因子。 说明 DNA是遗传物质 ,但不能说明其是主要的遗 传物质。 答案： C 类型一 类型二 类型三 类型二 噬菌体侵染细菌的实验 例 2导学号 52240025用 32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 ,经培养、 搅拌、离心、检测 ,上清液的放射性占 10%,沉淀物的放射性占 90%。 上清液带有放射性的原因可能是 ( ) A.离心时间过长 ,上清液中析出较重的大肠杆菌 B.搅拌不充分 ,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离 C.噬菌体侵染大肠杆菌后 ,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳 ,离心后存在于上清液中 类型一 类型二 类型三 解析： 噬菌体侵染大肠杆菌时 ,经过搅拌、离心 ,上清液含较轻 的噬菌体 ,沉淀物含被侵染的大肠杆菌 ,A项错误 ;搅拌不充分 ,噬菌 体与细菌未分离 ,放射性应出现在沉淀物中 ,B项错误 ;32P标记的是 噬菌体的 DNA,噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的 DNA,子代噬菌 体的 DNA会含 32P,上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大 肠杆菌后 ,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 ,C项正确、 D项错误。 答案： C 类型一 类型二 类型三 类型三 生物的遗传物质 例 3下列有关核酸与遗传物质关系的叙述 ,不正确的是 ( ) A.DNA是绝大多数生物的遗传物质 B.有的生物的遗传物质是 RNA C.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 解析： 就整个生物界而言 ,绝大多数生物的遗传物质是 DNA,所 以说 DNA是主要的遗传物质。就某种生物而言 ,其遗传物质是 DNA或 RNA。如原核生物和真核生物中虽然既有 DNA,又有 RNA, 但只有 DNA是遗传物质 ;而有的病毒 (如噬菌体 )的遗传物质是 DNA, 有的病毒 (少数 ,如烟草花叶病毒 )的遗传物质是 RNA。总之 ,核酸是 一切生物的遗传物质。 答案： C 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 1 2 3 4 5 1.肺炎双球菌的转化实验中 ,将加热杀死的有毒的 S型细菌和无毒 的 R型细菌混合后注入小鼠体内 ,结果在小鼠体内找到了下列哪种 类型的细菌 ? ( ) A.有毒的 S型细菌 B.有毒的 R型细菌 C.无毒的 S型细菌 D.有毒的 S型细菌和无毒的 R型细菌 答案： D 1 2 3 4 5 2.在肺炎双球菌的转化实验中 ,在培养有 R型细菌的 1、 2、 3、 4四 支试管中 ,依次分别加入从 S型活细菌中提取的 DNA、 DNA和 DNA 酶、蛋白质、多糖 ,经过培养 ,检查结果发现试管内仍然有 R型细菌 的是 ( ) A.3和 4 B.1、 3和 4 C.2、 3和 4 D.1、 2、 3和 4 解析： 2、 3、 4三支试管内的 R型细菌因为没有 S型细菌的 DNA,所 以都不会发生转化。 1号试管因为有 S型细菌的 DNA,所以会使 R型 细菌发生转化 ,但是发生转化的 R型细菌只是一部分 ,故试管内仍然 有 R型细菌存在。 答案： D 1 2 3 4 5 3.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程 ,你认为同位素标记的方案应 为 ( ) A.用 14C或 3H培养噬菌体 ,再去侵染细菌 B.用 18O或 32P培养噬菌体 ,再去侵染细菌 C.将一组噬菌体用 32P和 35S标记 D.一组用 32P标记 DNA,另一组用 35S标记蛋白质外壳 解析： 用 32P和 35S分别标记噬菌体的 DNA和蛋白质外壳 ,35S仅存于 噬菌体的蛋白质外壳中 ,32P仅存在于噬菌体的 DNA中 ,而 14C、 18O 和 3H在蛋白质和 DNA中都含有 ,无法区别是哪一种成分发挥作用 , 同时用 32P、 35S标记噬菌体 ,DNA和蛋白质都有放射性 ,也无法判断 是哪一种成分发挥作用。 答案： D 1 2 3 4 5 4.导学号 52240026下图所示为同位素 32P、 35S分别标记 DNA和蛋 白质的噬菌体侵染细菌 (未标记 )的实验 ,侵染后产生的子噬菌体的 DNA分子和蛋白质分子应含有的元素分别是 ( ) A.31P、 32P;32S B.31P、 32P;35S C.31P、 32P;32S、 35S D.32P;32S、 35S 解析： DNA的复制方式为半保留复制 ,子噬菌体的 DNA中含有 31P 和 32P,而合成蛋白质外壳所用原料由细菌提供 ,不会含有 35S。 答案： A 1 2 3 4 5 5.甲、乙两种不同的 RNA病毒 ,经病毒重建形成 “杂交病毒 ”丙 ,用丙 病毒侵染植物细胞 ,在植物细胞内产生的新一代病毒可表示为 ( ) 解析： “杂交病毒 ”丙的蛋白质外壳来自甲病毒 ,核酸来自于乙病毒。 丙在侵染植物细胞时 ,蛋白质外壳留在细胞外 ,只有核酸进入植物 细胞 ,指导合成相应的蛋白质。因此乙病毒的核酸在植物细胞内可 以大量地指导合成乙病毒。 答案： D
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