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第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质,【知识梳理】 一、肺炎双球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验： (1)过程及结果：,不死亡,死亡,S型活细菌,不死亡,死亡,S型活细菌和,R型活细菌,R型活细菌,R型活细菌,(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有_，将R型活细菌转化 为_。,转化因子,S型活细菌,2.艾弗里的体外转化实验： (1)实验过程：,R型和S型,R型,(2)分析实验过程。 只有加入_，R型细菌才能转化为S型细菌。 S型细菌的DNA加入_后不能使R型活细菌发生转化。 (3)得出实验结论：S型细菌的_是“转化因子”，即_ _。,S型细菌的DNA,DNA酶,DNA,DNA是遗,传物质,二、噬菌体侵染细菌的实验 1.实验方法：_，即用35S、32P分别标记_ 和_。,放射性同位素标记法,蛋白质,DNA,2.实验过程： 标记大肠杆菌：分别用含_的培养基培养大肠杆菌 标记噬菌体：分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到 _或_的噬菌体 ,35S和32P,蛋白质含35S,DNA含32P,含35S的噬菌体,未被标记的大肠杆菌,高,低,低,高,3.实验分析： (1)依据：上清液中含有_和_， 沉淀物中含有_和_。 (2)结果：噬菌体的_并未进入细菌内部，噬菌体的_进 入了细菌内部。 4.实验结论：_是遗传物质。,未侵染的T2噬菌体,侵染后T2噬菌体的外壳,被侵染的细菌,未被侵染的细菌,蛋白质外壳,DNA,DNA,三、DNA是主要的遗传物质 1.原因：绝大多数生物的遗传物质是_。 2.证明RNA是遗传物质的实验： (1)实验材料：烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的组成是 _。,DNA,蛋白质和RNA,(2)实验过程及结果： (3)实验结果分析与结论：烟草花叶病毒的_能自我复制，控制 其遗传性状，因此_是它的遗传物质。,正常,患病,RNA,RNA,RNA,【小题快练】 1.考题诊断： (1)(2014江苏高考T4D)赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体 的蛋白质和DNA，证明了DNA的半保留复制。 ( ) 【分析】赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA， 证明了DNA是遗传物质。,(2)(2013江苏高考T2C)格里菲斯(思)的肺炎双球菌转化实验直接 证明了DNA是遗传物质。 ( ) 【分析】格里菲斯(思)没有把DNA和各种物质分开，没有证明DNA是 遗传物质。 (3)(2012江苏高考T2D)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒 的遗传物质是RNA。 ( ) 【分析】烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传 物质是RNA，而不能说明所有病毒的遗传物质是RNA，有些病毒的遗 传物质是DNA。,2.易错诊断： (1)科学家通过肺炎双球菌的体内转化实验证明加热杀死的S型细菌的 DNA是转化因子。 ( ) 【分析】科学家通过肺炎双球菌的体内转化实验证明加热杀死的S型 细菌中存在一种物质能把R型细菌转化为S型细菌，并没有证明这种 转化因子的本质。,(2)可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。 ( ) 【分析】噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，所以标记噬菌体 应分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的细菌培养。 (3)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。 ( ) 【分析】细胞生物和病毒均有核酸，它们的核酸均是携带遗传信息 的物质。,3.教材研习： (必修2 P44图3-3改编)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。由表可知( ),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】选C。组：R型细菌+S型细菌的蛋白质，只长出R型细菌，说明蛋白质不是转化因子。组：R型细菌+S型细菌的荚膜多糖，只长出R型细菌，说明荚膜多糖不是转化因子，无法证明S型细菌的荚膜多糖有酶活性。组：R型细菌+S型细菌的DNA，结果既长出R型细菌又长出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。D项，此实验只涉及R型和S型肺炎双球菌两种生物，没有涉及RNA病毒，无法证明DNA是主要的遗传物质。,4.下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述中，正确的是( ) A.加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性 B.在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化 C.在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中 D.加热杀死的S型细菌也能使小鼠的体细胞发生转化,【解析】选B。加热杀死的S型细菌的DNA仍具有活性；DNA酶能将DNA水解成脱氧核苷酸，DNA不再存在，因此不能使R型细菌发生转化；加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌的细胞中，使之转化成了S型细菌；S型细菌的DNA与动物细胞内的DNA结构不同，一般不能进行转化。,5.在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混 合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有 ( ) 有毒R型 无毒R型 有毒S型 无毒S型 A. B. C. D. 【解析】选B。加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合培养，S型细菌的DNA使部分R型活细菌转化成S型活细菌，所以小鼠体内的细菌类型有有毒S型活细菌和无毒R型活细菌。,6.噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌体内合成蛋白质的错误叙述是 ( ) A.原料和酶来自细菌而模板来自噬菌体 B.模板和酶来自噬菌体，核糖体和氨基酸原料来自细菌 C.指导蛋白质合成的DNA来自噬菌体，氨基酸原料来自细菌 D.指导蛋白质合成的DNA来自噬菌体，核糖体、氨基酸原料和酶由细菌提供 【解析】选B。噬菌体以自己的DNA为模板，利用细菌的原料、场所等复制自己的DNA、合成自己的蛋白质外壳。,7.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】选C。生物的遗传物质是核酸，有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质；没有细胞结构的病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。,【速记卡片】 1.两个肺炎双球菌转化实验的结论： (1)格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。 (2)艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。 2.噬菌体侵染细菌实验的两次标记： (1)第一次标记：标记大肠杆菌，分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌。 (2)第二次标记：标记噬菌体，分别用含35S和32P的大肠杆菌培养噬菌体。,3.证明DNA是遗传物质的两大实验的实验思路： 设法将DNA和蛋白质等其他物质分离开来，单独地、直接地观察它们各自的作用。 4.关于遗传物质的三个问题： (1)真核生物和原核生物的遗传物质一定是DNA。 (2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。 (3)绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。,考点一 肺炎双球菌的转化实验 1.R型细菌和S型细菌的辨别： (1)制作装片，显微镜观察是否有荚膜结构。 (2)培养形成菌落，根据培养基中两种细菌不断增殖形成菌落的形态可以区分，肉眼即可辨别。,2.体内转化和体外转化实验的比较：,3.实验拓展分析： (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活性。 (2)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。,【高考警示】“转化”的两个易错点 (1)转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验中S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 (2)发生转化的只是少部分R型细菌：由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，所以转化过程中并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌转化成S型细菌。,【考题回访】 1.(2015南昌模拟)格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下： 将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡 将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡 将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡 将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡,根据上述实验，下列说法正确的是( ) A.整个实验证明了DNA是转化因子 B.实验、实验可作为实验的对照实验 C.实验中的死亡小鼠体内S型活细菌毒性不能稳定遗传 D.重复做实验与，得到同样的结果，说明S型活细菌由R型活细菌突变而来,【解析】选B。格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验说明加热杀死的S型细菌可以使R型细菌发生转化，但不能证明DNA是转化因子；在体内转化实验中，每一组既是实验组，又是其他组别的对照组，实验、实验、实验均可作为实验的对照实验；R型细菌转化成S型细菌是因为其接受了S型细菌的DNA，属于基因重组，该变异是可以遗传的。,【延伸探究】如果将实验中小鼠体内的细菌提取出来，用培养基进行培养，培养基中菌落的生长将会出现哪些类型？ 提示：会出现光滑型(S型细菌)菌落和粗糙型(R型细菌)菌落。,2.(2015邯郸模拟)格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验证实了( ) DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 蛋白质和多糖不是遗传物质 S型细菌的性状是由DNA决定的 在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入了R型细菌的体内 A. B. C. D.,【解题指南】(1)关键信息：格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证明了DNA是遗传物质。 (2)隐含信息：转化的实质是S型细菌的DNA进入了R型细菌的体内，实现了基因重组。 【解析】选A。肺炎双球菌的转化实验证实了DNA是遗传物质，蛋白质和多糖不是遗传物质；R型细菌向S型细菌转化的内因是S型细菌的DNA进入了R型细菌的体内，并成功表达了某些性状。,3.(2015济宁模拟)利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是( ),A.F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌 B.通过E、F对照的结果，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 C.F组产生的S型肺炎双球菌能将此性状传递给后代 D.S型和R型两种肺炎双球菌的产生是细胞分化的结果 【解题指南】(1)题干关键信息：利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。 (2)图中信息：离体细菌的转化实验、DNA与蛋白质分开。,【解析】选D。分析题图可知：A中是加热杀死的S型细菌，失去感染 能力，不能使小鼠死亡；B中是S型细菌，能使小鼠死亡；C中是S型 细菌+R型细菌的DNA，能使小鼠死亡；D中是R型细菌，不能使小鼠死 亡；E中是R型细菌+S型细菌的蛋白质，不能将R型细菌转化成S型细 菌，不能使小鼠死亡；F中是R型细菌+S型细菌的DNA，能将部分R型 细菌转化成S型细菌，能使小鼠死亡。E组没有出现S型细菌，F组出现 S型细菌，所以通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质；,将S型细菌的DNA与R型细菌混合，S型细菌的DNA能将部分R型细菌转化成S型细菌，所以F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌，对分离出的菌体进行培养后S型细菌的后代仍然是S型细菌，说明性状是可遗传的；S型和R型两种肺炎双球菌的产生是S型细菌的DNA与R型细菌混合，进而将部分R型细菌转化成S型细菌的结果。,【知识总结】R型细菌转化原理 S型细菌与R型细菌混合培养时，S型细菌的DNA进入R型细菌体内。结果在S型细菌DNA的控制下，R型细菌体内的化学成分合成了S型细菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型细菌。,【加固训练】 1.注射后能使小白鼠患败血症而死亡的是( ) A.R型肺炎双球菌 B.加热后杀死的R型肺炎双球菌 C.加热后杀死的S型肺炎双球菌 D.加热后杀死的S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌混合 【解析】选D。S型肺炎双球菌可使小白鼠患败血症死亡。R型肺炎双球菌与加热后杀死的S型肺炎双球菌混合后，可在小白鼠体内转化为S型肺炎双球菌。,2.S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如、型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S-型肺炎双球菌可从中分离R-型菌。Griffith将加热杀死的S-型菌与R-型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患败血症大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S-型菌；而单独注射加热杀死的S-型菌小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是 ( ),A.S-型菌经突变形成了耐高温型菌 B.S-型菌是由R-型菌突变形成的 C.R-型菌经过转化形成了S-型菌 D.加热后S-型菌可能未被完全杀死,【解题指南】(1)题干信息：不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换。 (2)关键思路：,【解析】选C。由题干信息“不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换”判断选项A、B错误；加热杀死的S-型菌与R-型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患败血症大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S-型菌；而单独注射加热杀死的S-型菌小鼠未死亡，说明R-型菌经过转化形成了S-型菌。,考点二 噬菌体侵染细菌的实验 1.噬菌体增殖的条件： (1)蛋白质合成 (2)DNA合成,原料：大肠杆菌的氨基酸 场所：大肠杆菌的核糖体,模板：噬菌体的DNA 原料：大肠杆菌中的四种脱氧核苷酸,2.实验结果分析： (1)用35S标记噬菌体侵染细菌的分析。 放射性存在于上清液的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中。 沉淀物中有放射性物质的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。,(2)用32P标记噬菌体侵染细菌的分析。 放射性存在于沉淀物的原因：DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中。 上清液中有放射性物质的原因。 a.保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。 b.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。,3.噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较：,【高考警示】标记噬菌体的三大误区 正确标记法：应该用35S和32P分别标记细菌，再分别用含35S和32P的细菌培养噬菌体。 错误标记法1：用含35S和32P的培养基培养噬菌体。 分析：没有明确噬菌体的生活方式。噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞内，不能利用培养基直接培养。,错误标记法2：用3H、14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体。 分析：没有明确DNA和蛋白质的组成元素。DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。 错误标记法3：用35S和32P标记同一噬菌体。 分析：35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。,【考题回访】 1.(2013海南高考)关于T2噬菌体的叙述，正确的是( ) A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素 B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中 C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质 D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖,【解题指南】解答本题时需关注以下两点： (1)病毒只有一种核酸，DNA或RNA。 (2)T2噬菌体是寄生在细菌中的DNA病毒。 【解析】选D。本题考查T2噬菌体的结构、病毒的增殖特点。A项，核酸中的元素只有C、H、O、N、P，不含硫元素，故错误。B项，T2噬菌体寄生在细菌中，不能寄生在酵母菌中，故错误。C项，任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故错误。D项，T2噬菌体作为病毒，只能在寄主细胞中增殖，故正确。,2.(2015聊城模拟)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测后，测得上清液的放射性占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,【解析】选C。32P标记的是噬菌体的核酸，核酸在侵染过程中进入大肠杆菌，所以理论上放射性应该全部在沉淀物中。但由于噬菌体的侵染过程并非都是同步的，有的噬菌体在大肠杆菌中增殖后使得细菌裂解，从而将其中带有放射性的噬菌体释放出来，经过搅拌和离心之后出现在上清液中。,【知识总结】分析放射性元素存在部位的三个关键点 (1)明确上清液中和沉淀物中的成分。上清液中的主要成分是噬菌体和噬菌体外壳，沉淀物的主要成分是大肠杆菌。 (2)标记蛋白质外壳和核酸的元素种类。由于仅蛋白质分子中含有S，所以用35S标记蛋白质；P几乎都存在于DNA分子中，所以用32P标记DNA。 (3)搅拌、离心的目的及保温时间长短对该实验的影响。搅拌、离心的目的是使噬菌体与大肠杆菌分离。,【加固训练】 1.下列有关肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同点的叙述，正确的是( ) A.两者都设法把蛋白质和DNA分开，单独地、直接地观察蛋白质或DNA的作用 B.两者的实验对象都是原核生物 C.两者都利用放射性同位素标记法 D.两者都能证明DNA是主要的遗传物质,【解析】选A。两个实验的材料和处理方法虽然不同，但是实验思路都是一样的，即设法将蛋白质和DNA分开，单独地、直接地观察它们的作用，故选A。,2.(2015南宁模拟)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：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35S标记的细菌；用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( ) A.沉淀物、上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 C.沉淀物、上清液、沉淀物 D.上清液、上清液、沉淀物和上清液,【解题指南】解答本题的关键是明确下列两个方面： (1)放射性同位素的具体标记对象。 (2)在对噬菌体侵染细菌后的混合物进行离心时，DNA和蛋白质的存在位置。 【解析】选B。中32P标记了噬菌体的DNA，放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸中；35S用于蛋白质的合成，放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中；15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质，放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。,【延伸探究】本题实验中，子代噬菌体的DNA和蛋白质中是否含有15N，为什么？ 提示：子代噬菌体的DNA中含有15N，而蛋白质中不含15N。因为合成DNA的模板来自亲代DNA，亲代DNA中含有15N，而合成蛋白质的原料来自细菌，细菌内不含15N。,
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