2021-2022高中生物 第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质

第 3 章基因的本质 第1节DNA是主要的遗传物质 自主学习 新知突破 1掌握肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的过程及结论。2理解证明DNA是遗传物质的实验设计思路。3知道不同生物的遗传物质。 1肺炎双球菌的类型肺炎双球菌转化实验光滑粗糙有无 S型活细菌 S型细菌和R型细胞 加热杀死的S型细菌 3艾弗里实验(1)设计思路：设法把DNA和蛋白质分开，排除干扰，单独地、直接地去观察它们在遗传中的作用。(2)实验过程及结果：(3)结论：_才是使R型细菌产生稳定遗传的物质。DNA 思考探讨1.R型菌转化为S型菌的实质是什么？2格里菲思的实验能否证明S型菌体内的哪种物质是转化因子？提示：1.转化的实质是基因重组。2不能。由于格里菲思没有将细菌中各组分分开，所以他只能证明S型菌体内含有转化因子。 1肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较 2.肺炎双球菌转化实验中的相互对照相互对照时每组均既是实验组又是对照组，每个实验组除要探究的因素各不相同外，其他条件均相同，最终结论必须由几组实验结果对比得出。 (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恢复又逐渐恢复其活性。(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 1实验材料T2噬菌体(1)(2)增殖特点：在自身_的作用下，利用大肠杆菌_合成自身的组成成分，进行增殖。2实验方法：_。噬菌体侵染细菌的实验遗传物质体内的物质放射性同位素标记法 3实验过程被35S标记的噬菌体细菌培养,子代噬菌体中没有35S。被32P标记的噬菌体细菌培养,子代噬菌体中_32P。结果：噬菌体侵染细菌时，_进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面，子代噬菌体的各种性状是通过亲代_来遗传的。4结论：_是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。有DNADNA DNA RNA 正常感染RNA DNA 思考探讨3.为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？4噬菌体侵染细菌时，合成自身的组成物质利用的原料、能量、模板各来自哪里？5噬菌体侵染细菌实验除了证明DNA是遗传物质外，还可以证明什么问题？ 提示：3.因为噬菌体营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。4原料、能量来自细菌，模板来自噬菌体的DNA。5证明DNA能够控制蛋白质的合成，DNA能够自我复制。 1同位素标记T2噬菌体(1)在含有放射性同位素35S(或32P)的培养基中培养大肠杆菌，使大肠杆菌的氨基酸标记上35S(或脱氧核苷酸标记上32P)。(2)用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，则可得到蛋白质中含有35S(或DNA中含有32P)标记的噬菌体。 2噬菌体侵染细菌的过程 (1)噬菌体注入细菌的物质是DNA，它指导噬菌体的蛋白质合成。(2)复制、合成过程中是以细菌体内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以细菌细胞内的氨基酸为原料合成噬菌体的蛋白质外壳。 3实验结论DNA是遗传物质，除此之外还能证明：(1)DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。(2)DNA能控制蛋白质的合成。 记知识纲要 背关键语句1格里菲思的体内转化实验证明了加热杀死的S型细菌中，含有促进R型细菌转化为S型细菌的活性物质“转化因子”。2艾弗里的体外转化实验，证明了DNA是遗传物质，同时也证明了蛋白质不是遗传物质。 3T2噬菌体是寄生在大肠杆菌体内的病毒，由蛋白质和DNA组成。噬菌体侵染细菌过程中，是以噬菌体的DNA为模板，由细菌提供氨基酸、核苷酸、能量和核糖体，合成子代噬菌体。4噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，还能证明DNA控制蛋白质的合成，DNA能自我复制。5具有细胞结构的生物(真核、原核生物)的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。 合作探究 课堂互动 肺炎双球菌转化实验某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：R型细菌的DNADNA酶加入S型细菌注射小鼠S型细菌的DNADNA酶加入R型细菌注射小鼠R型细菌DNA酶高温加热后冷却加入S型细菌的DNA注射小鼠S型细菌DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA注射入小鼠 以上4个实验中小鼠的情况依次是()A存活、存活、存活、死亡B死亡、存活、存活、存活C死亡、死亡、存活、存活 D存活、死亡、存活、死亡自主解答_ 解析：含有S型细菌的会使小鼠死亡，不含有S型细菌的不会使小鼠死亡。中含有S型细菌；中的S型细菌的DNA被DNA酶分解掉，所以只含有R型细菌；中经高温加热后R、S型两种细菌均死亡，含有的DNA不会使小鼠细胞转化，所以小鼠不死亡。答案：B 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。从表中可知() A.不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性C和说明S型细菌的DNA是转化因子D说明DNA是主要的遗传物质 解析：组：R型细菌S型细菌的蛋白质/荚膜多糖，只长出R型细菌，说明蛋白质和荚膜多糖不是转化因子。组：R型细菌S型细菌的DNA，结果既有R型细菌又有S型细菌，说明DNA可以使R型细菌转化为S型细菌；组：用DNA酶将DNA水解，结果只长出R型细菌，说明DNA的水解产物不能使R型细菌转化为S型细菌，从反面说明了只有DNA才能使R型细菌发生转化。答案：C 为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验(T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内)。下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。下列关于本实验及病毒、细菌的叙述正确的是() 噬菌体侵染细菌的实验 A图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐B若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记的噬菌体的侵染实验，两组相互对照，都是实验组C噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律D若本组实验b(上清液)中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质自主解答_ 解析：图中锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记，A错误；要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记的噬菌体的侵染实验，两组相互对照，都是实验组，B正确；大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律，C错误；若本组实验b(上清液)中出现放射性，可能是实验时间较长，细菌裂解导致的，D错误。答案：B (1)若用32P和35S标记病毒而寄主细胞未被标记，相当于间接地将核酸和蛋白质分开，只在子代病毒的核酸中有32P标记。(2)若用32P和35S标记寄主细胞而病毒未被标记，则在子代病毒的核酸和外壳中均有标记元素。(3)若用C、H、O、N等标记病毒而寄主细胞未被标记，则只在子代病毒的核酸中有标记元素。(4)若用C、H、O、N等标记寄主细胞而病毒未被标记，则在子代病毒的核酸和外壳中均可找到标记元素。 A31P、32P、32S B31P、32P、35SC31P、32P、32S、35S D32P、32S、35S解析：观察题中表格，发现不仅噬菌体内的物质被标记，细菌成分也被标记。噬菌体只把DNA注入细菌内，其蛋白质外壳没有进入细菌内而留在细菌外，在细菌内以噬菌体DNA为模板，以细菌中的化学成分为原料，合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。由此可以判断，子代噬菌体只含细菌的标记元素31P、35S和进入细菌内部的32P。答案：B 高效测评 知能提升 1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DNAB补充R型菌生长过程中所需要的营养物质 C可以直接证明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”的实验形成对照解析：该步骤是艾弗里完成肺炎双球菌的体外转化实验的重要步骤，其目的是与S型菌中完整DNA进行转化作对照，说明遗传物质是DNA，而不是DNA的水解物，为理解DNA的功能打下基础。答案：D 2下面为肺炎双球菌转化实验中基本步骤的图示。有关说法正确的是() A要加热处理，要将提取物分别加入不同培养基，要转入固体培养基B不加热处理，要将提取物分别加入同一培养基，要用液体培养基C要转入固体培养基培养，加入DNA提取物的结果可能有S型和R型两种菌落D要转入固体培养基培养，结果只有S型或R型一种菌落答案：C 3生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，如下图。下列有关分析不正确的是()A理论上，b中不应具有放射性Bb中含放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关C若b中含有放射性，与过程中培养时间的长短有关D上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质 解析：用35S只能标记噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳只能留在细菌的细胞外，而搅拌的目的是使吸附在细菌细胞外的噬菌体及蛋白质外壳与细菌分离，离心是让上清液中析出噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，因此，搅拌越充分，蛋白质外壳与细菌分离得越彻底，b中放射性越低，如果使蛋白质外壳与细菌彻底分离，则b中不含放射性。上述实验并没有“示踪”DNA在遗传中的作用，因此不能证明DNA是遗传物质。b中理论上不含放射性，与过程中培养时间的长短无关。答案：C 4用32P和35S分别标记的噬菌体侵染细菌，经短时间保温后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中35S和32P的放射性以及被侵染细菌的存活率，得到如图所示的实验结果。下列说法不正确的是() A搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离B搅拌时间小于1 min时，沉淀物中的放射性增高C在实验过程中细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来D若被侵染细菌的存活率下降，细胞外35S放射性会增高解析：由图可知，被侵染细菌全部存活，没有子代噬菌体释放出来。如果被侵染细菌的存活率下降，细胞外32P放射性会增高。答案：D 5用正常噬菌体(31P、32S)去感染大肠杆菌(含32P、35S)，得到的子代噬菌体所含的放射性元素是()A31P、32P、32SB31P、32P、35SC31P、32S、35S D32P、32S、35S解析：合成噬菌体的蛋白质和DNA的原料及合成场所均来自细菌，噬菌体注入细菌体内的只是其DNA，而32P、35S分别标记大肠杆菌的DNA和蛋白质，那么，子代噬菌体的蛋白质中含35S，DNA中含31P和32P。答案：B 6下列关于DNA是遗传物质的相关实验，请回答相关问题。 (1)过程和表明，将S型细菌的_和_与R型活细菌混合培养，其后代为_型细菌。(2)过程表明，将S型细菌的_与R型活细菌混合培养，_型细菌转化成_型细菌。(3)过程表明，转化成的_型细菌的后代也是有_性的_型细菌。(4)实验最关键的设计思路是_。(5)通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质等不是遗传物质吗？_。 解析：分别表示用多糖、蛋白质、DNA与R型细菌混合培养，从图解中可以发现只有用S型细菌的DNA与R型细菌混合培养才会出现S型细菌，同时把转化成的S型细菌单独培养时，其后代都是S型细菌。本实验最关键的设计思路是把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。通过上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。 答案：(1)多糖蛋白质R(2)DNA部分RS(3)S毒S(4)把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用(5)不能上述实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，但不能得出DNA是主要遗传物质的结论