2018-2019年高中生物 第三章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第一節(jié) 核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)教學案 浙科版必修2.doc

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第一節(jié)核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù) 1.染色體由DNA、蛋白質(zhì)(組蛋白和非組蛋白) 和少量 RNA組成，其中DNA和組蛋白是染色體的主要成分。 2．證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗有肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實 驗和噬菌體侵染細菌實驗。前者證明DNA是遺傳物質(zhì)， 蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)；后者只證明了DNA是遺傳物質(zhì)。 3．花葉病毒的感染和重建實驗證明RNA是遺傳物質(zhì)，蛋 白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 4．證明DNA或RNA是遺傳物質(zhì)的實驗的共同設(shè)計思路是： 分離出可能是遺傳物質(zhì)的DNA(或RNA和蛋白質(zhì))，分別直接 地、獨立地觀察它們在遺傳中的作用。 5． 一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸，即DNA或RNA。凡是細胞生 物 ，遺傳物質(zhì)一定是DNA；病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。 6．沒有任何實驗?zāi)茏C明“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”。 考試內(nèi)容 必考 加試 核酸 是遺 傳物 質(zhì)的 證據(jù) (1)噬菌體侵染細菌的實驗 (2)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 (3)煙草花葉病毒的感染和重建實驗 b b a b b a 噬菌體侵染細菌的實驗 1．實驗方法 同位素標記法，用35S、32P分別標記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA。 2．實驗材料：T2噬菌體和大腸桿菌 (1)噬菌體的結(jié)構(gòu)： (2)噬菌體的生活方式：活細胞寄生。 3．實驗過程 (1)標記噬菌體： (2)侵染細菌： 4．實驗結(jié)果分析 分組 結(jié)果 結(jié)果分析 對比實 驗(相互 對照) 含32P噬菌 體＋細菌 上清液中幾乎無32P，32P主要分布在宿主細胞內(nèi) 32P—DNA進入了宿主細胞內(nèi) 含35S 噬菌體＋ 細菌 宿主細胞內(nèi)無35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白質(zhì)外殼未進入宿主細胞，留在外面 5．結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。 1．科學家為什么把T2噬菌體作為研究DNA是遺傳物質(zhì)的材料？ 科學家是如何進行研究的？ 提示：由于T2噬菌體只由DNA和蛋白質(zhì)兩種化學物質(zhì)組成，DNA是由C、H、O、N、P五種元素組成，而蛋白質(zhì)除含有C、H、O、N，有的還含有P和S等元素。科學家采用放射性同位素標記法進行研究。 2．噬菌體侵染細菌的實驗準備中，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？ 提示：因為噬菌體營寄生生活，只有在細菌體內(nèi)才能進行增殖，故應(yīng)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。 1．T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程 (1)吸附：用尾部的末端(六根尾絲)吸附在大腸桿菌表面。 (2)注入：釋放出溶菌酶，破壞大腸桿菌的局部細胞膜，噬菌體DNA通過尾管進入大腸桿菌，蛋白質(zhì)外殼留在外面。 (3)復制、合成：在噬菌體DNA的指導下，以大腸桿菌體內(nèi)的脫氧核苷酸為原料合成噬菌體DNA，以大腸桿菌體內(nèi)的氨基酸為原料合成噬菌體蛋白質(zhì)外殼。 (4)組裝：一個蛋白質(zhì)外殼裝入一個噬菌體DNA分子，組成一個新的噬菌體。 (5)釋放：大腸桿菌細胞破裂，釋放出幾十個至幾百個子代噬菌體。 2．噬菌體侵染細菌實驗 實驗 過程 實驗組別 一 二 設(shè)計 思路 S是蛋白質(zhì)的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分別標記DNA和蛋白質(zhì)，直接地、單獨地觀察它們的作用 標記大 腸桿菌 含35S的培養(yǎng)基＋無標記的大腸桿菌→含35S的大腸桿菌 含32P的培養(yǎng)基＋無標記的大腸桿菌→含32P的大腸桿菌 標記 噬菌體 無標記的噬菌體→侵染含35S的大腸桿菌→含35S的噬菌體 無標記的噬菌體→侵染含32P的大腸桿菌→含32P的噬菌體 噬菌體 侵染細菌 含35S的噬菌體＋無標記的大腸桿菌→混合培養(yǎng)(攪拌后離心) 含32P的噬菌體＋無標記的大腸桿菌→混合培養(yǎng)(攪拌后離心) 實驗 結(jié)果 上清液放射性很高，沉淀物放射性很低 上清液放射性很低，沉淀物放射性很高 實驗 分析 噬菌體侵染細菌時，含32P的噬菌體DNA進入了細菌體內(nèi)，而含35S噬菌體蛋白質(zhì)外殼并未進入細菌體內(nèi) 結(jié)論 DNA是真正的遺傳物質(zhì) [特別提醒] (1)用32P標記實驗時，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保溫時間過短，有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性；二是保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液，也會使上清液放射性含量升高。 (2)用35S標記實驗時，沉淀物中出現(xiàn)少量放射性的原因：可能由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗 1． 肺炎雙球菌的特點 項目　 特點　　 類型　　　　　 菌落 特征 莢膜 毒性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 無 無 2．活體細菌轉(zhuǎn)化實驗 過程及結(jié)果 分析 結(jié)論 a.R型活菌小鼠活 結(jié)果說明R型菌無毒性 已加熱殺死的S型菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”，促使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌(主要通過d組證實) b.S型活菌小鼠死 結(jié)果說明S型菌有毒性 c.加熱殺死的S型菌小鼠活 結(jié)果說明加熱殺死的S型菌已失活 d.R型活菌＋加熱殺死的S型菌小鼠死 S型活菌 小鼠死亡，證明有R型無毒菌已轉(zhuǎn)化為S型有毒菌，說明S型菌內(nèi)含有使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的物質(zhì) 3．離體細菌轉(zhuǎn)化實驗 過程及結(jié)果 分析 ①S型菌的DNA使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化 ②S型菌的其他物質(zhì)不能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化 ③“加DNA水解酶”的實驗從反面證明確實是DNA能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化；從而進一步證明DNA是遺傳物質(zhì) 結(jié)論 S型菌體內(nèi)只有DNA才是“轉(zhuǎn)化因子”，即DNA是遺傳物質(zhì) 1．肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實驗?zāi)芊褡C明DNA是遺傳物質(zhì)？為什么？ 提示：不能?；铙w轉(zhuǎn)化實驗沒有將細菌中的各種組成成分分開，因此，該實驗只能證明S型細菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”，不能證明“轉(zhuǎn)化因子”是哪種物質(zhì)，更不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。 2．請分析肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實驗和離體轉(zhuǎn)化實驗的關(guān)系。 提示：肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗包括活體轉(zhuǎn)化實驗和離體轉(zhuǎn)化實驗，其中活體轉(zhuǎn)化實驗只證明了S型細菌體內(nèi)肯定含有某種“轉(zhuǎn)化因子”，但“轉(zhuǎn)化因子”是哪種物質(zhì)并沒有證明。而離體轉(zhuǎn)化的實驗則證明了“轉(zhuǎn)化因子”是S型細菌體內(nèi)的DNA，而不是蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)。 1．肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實驗與離體轉(zhuǎn)化實驗的比較 項目 活體轉(zhuǎn)化實驗 離體轉(zhuǎn)化實驗 區(qū) 別 培養(yǎng) 細菌 用小鼠(體內(nèi)) 用培養(yǎng)基(體外) 實驗原則 R型細菌與S型細菌的毒性對照 S型細菌體內(nèi)各成分相互對照 實驗結(jié)果 加熱殺死的S型細菌能使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌 S型細菌的DNA能使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌，蛋白質(zhì)、多糖等不能 實驗結(jié)論 S型細菌體內(nèi)肯定有某種“轉(zhuǎn)化因子” DNA是S型細菌的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)、多糖等不是遺傳物質(zhì) 聯(lián)系 ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎雙球菌； ②活體轉(zhuǎn)化實驗是基礎(chǔ)，僅說明加熱殺死的S型細菌體內(nèi)有某種“轉(zhuǎn)化因子”，而離體轉(zhuǎn)化實驗則進一步證明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA； ③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則 [特別提醒]　肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實質(zhì)和影響因素 (1)在加熱殺死的S型細菌中，其蛋白質(zhì)變性失活，但DNA只是暫時性的變性失活，DNA在加熱過程中，雙螺旋解開，氫鍵被打開，但緩慢冷卻時，其結(jié)構(gòu)可恢復。 (2)S型細菌的DNA進入R型細菌內(nèi)的原因：活菌的細胞膜具有一定通透性，不會使DNA離開細胞，而死菌的細胞膜、細胞壁已被破壞，DNA也已變成片段。因此S型細菌的DNA片段可進入R型細菌。 (3)在轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細菌均轉(zhuǎn)化成S型細菌，而是只有少部分R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。原因是轉(zhuǎn)化受DNA的純度、兩種細菌的親緣關(guān)系、菌體的狀態(tài)等因素影響。 2．肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化和噬菌體侵染細菌實驗的比較 項 目 肺炎雙球 菌離體轉(zhuǎn)化實驗 噬菌體侵染細菌實驗 不同點 DNA 與蛋白 質(zhì)分開 的方式 采用直接分離法，即真正將S型細菌的DNA與其他成分分離，然后用每種單一成分與R型細菌混合培養(yǎng)，做體外轉(zhuǎn)化實驗 采用放射性同位素標記法分別標記DNA和蛋白質(zhì)進行實驗，以便單獨觀察它們各自的作用 對照 原則 相互對照 自身對照 實驗 結(jié)論 證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì) 證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)(因蛋白質(zhì)沒有進入細菌體內(nèi)) 相同點 ①實驗設(shè)計思路相同：均使DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨處理，觀察它們各自的作用 ②都遵循對照原則 ③都能證明DNA是遺傳物質(zhì) [特別提醒] (1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的結(jié)論：證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)、多糖等不是遺傳物質(zhì)。 (2)噬菌體侵染細菌實驗的結(jié)論：證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，因為蛋白質(zhì)沒有進入細菌體內(nèi)。 (3)兩實驗都不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 煙草花葉病毒的感染和重建實驗 1．煙草花葉病毒的感染和重建實驗 (1) 煙草花葉病毒的組成： (2)病毒對煙草葉細胞的感染實驗過程、現(xiàn)象和結(jié)論： 結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 (3)病毒重建及其對煙草葉細胞的感染實驗過程、現(xiàn)象和結(jié)論： 結(jié)論： 重組病毒所繁殖的病毒類型取決于提供RNA的病毒。 2．DNA是主要的遺傳物質(zhì)(連線) 1．科學家為何要將煙草花葉病毒的RNA與蛋白質(zhì)分別去感染煙草？ 提示：該實驗的設(shè)計思路——使可能是遺傳物質(zhì)的RNA和蛋白質(zhì)分開，單獨處理，直接地觀察它們各自的作用。 2．病毒的遺傳物質(zhì)是否都是RNA? 提示：不一定，如噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 1．不同生物體的遺傳物質(zhì) 生物 類型 細胞生物 非細胞生物 真核生物 原核生物 多數(shù)病毒 少數(shù)病毒 實例 真菌、原生生物、所有動植物 噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等 HIV、SARS病毒，煙草花葉病毒等 核酸 種類 DNA和 RNA DNA和 RNA DNA RNA 遺傳 物質(zhì) DNA DNA DNA RNA 結(jié)果：所有細胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA。絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA 結(jié)論：DNA是主要的遺傳物質(zhì) 2．對DNA是主要的遺傳物質(zhì)的理解 就整個生物界而言，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。就某種生物而言，其遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。 [特別提醒] (1)病毒只有一種核酸——DNA(或RNA)，其遺傳物質(zhì)就是該種核酸(DNA或RNA)。 (2)就某種生物而言，其遺傳物質(zhì)只有一種，即DNA或RNA。雖然細胞生物的細胞內(nèi)既有DNA又有RNA，但DNA是遺傳物質(zhì)而RNA不是。 以圖示為依托，考查肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 　　[例1]　(2016浙江10月選考)用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，其過程和結(jié)果如圖所示。 據(jù)圖分析可知(　　) A．RNA是轉(zhuǎn)化因子 B．莢膜多糖具有生物活性 C．DNA是轉(zhuǎn)化因子 D．DNA是主要的遺傳物質(zhì) [思路點撥] [精講精析]　從圖示實驗過程看出，只有加入了DNA才出現(xiàn)S型菌落，所以DNA是轉(zhuǎn)化因子。 [答案]　C 1．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，在培養(yǎng)有R型菌的1、2、3、4四個試管中，依次分別加入從S型活細菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質(zhì)、多糖，經(jīng)過培養(yǎng)，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)仍然有R型菌的是(　　) A．3和4 　　　　　　　　　 B．1、3和4 C．2、3和4 D.1、2、3和4 解析：選D　2、3、4三個試管內(nèi)的R型菌因為沒有S型菌的DNA，所以都不會發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號試管因為有S型菌的DNA，所以會使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的R型菌只是一部分，故試管內(nèi)仍然有R型菌的存在。 　　　噬菌體侵染細菌實驗 [例2]　關(guān)于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是(　　) A．分別用含有放射性同位素35S 和放射性同位素32P 的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 B．分別用35S 和 32P 標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間的保溫培養(yǎng) C．用35S 標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致 D．32P 、 35S 標記的噬菌體侵染實驗分別說明 DNA 是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) [思路點撥] [精講精析]　噬菌體營寄生生活，不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)；保溫時間不能過長，若保溫時間太長則可能有含32P子代的噬菌體釋放出來，離心后存在于上清液中，導致上清液中也能檢測到放射性。用35S 標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)，理論上應(yīng)存在于上清液中，但可能因攪拌不充分而使部分噬菌體外殼仍吸附在細菌表面，離心后存在于沉淀物中，使沉淀物中存在少量放射性；本實驗可說明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 [答案]　C 解答此類問題的方法 (2)確定標記元素： 2.右圖表示用同位素32P、35S分別標記T2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(zhì)(氨基酸)，然后進行“噬菌體侵染細菌實驗”，侵染后產(chǎn)生的子代噬菌體(10～1 000個)與親代噬菌體形態(tài)完全相同，而子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)中含有的標記元素應(yīng)是(　　) A．31P、32P和35S　　　　 B．31P、32P和32S C．31P、32P和32S、35S D．32P和32S、35S 解析： 選A　在T2噬菌體的化學組成中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA。并且S僅存在于蛋白質(zhì)中，99%的P都存在于DNA中。當T2噬菌體侵染大腸桿菌時，噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細胞內(nèi)，而其蛋白質(zhì)外殼則留在細胞外面。T2噬菌體的DNA進入細菌體內(nèi)后，利用細菌的組成成分，來合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，因此子代噬菌體的DNA都含 31P、少數(shù)DNA含32P，所有子代噬菌體的蛋白質(zhì)都含35S。 RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù) 　　[例3]　如下圖所示，甲、乙表示兩種不同的植物病毒，經(jīng)重組形成雜種病毒丙，丙侵染植物細胞后，在植物細胞內(nèi)增殖產(chǎn)生的新一代病毒是(　　) [思路點撥] [精講精析]　RNA病毒由RNA(單鏈)和蛋白質(zhì)外殼組成，遺傳物質(zhì)為RNA。圖中甲病毒的蛋白質(zhì)外殼與乙病毒的RNA重新組裝為丙病毒，則丙病毒的遺傳物質(zhì)是乙病毒的RNA，用此重組病毒去侵染植物，在宿主植物細胞內(nèi)是乙病毒的RNA發(fā)揮遺傳作用，分別復制出乙病毒的RNA和翻譯出乙病毒的蛋白質(zhì)外殼，最后組裝為子代乙病毒。 [答案]　D RNA病毒的遺傳物質(zhì)是其內(nèi)部的單鏈RNA，病毒在宿主細胞內(nèi)繁殖時是以RNA為模板，一方面通過復制合成子代病毒的RNA，另一方面合成與親代相同的蛋白質(zhì)外殼。 3．煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)均為能感染煙葉使之出現(xiàn)感染斑的RNA病毒，都可因苯酚的處理而發(fā)生RNA與蛋白質(zhì)的分離。由于親緣關(guān)系很近，兩者能重新組合。分別用它們的RNA和蛋白質(zhì)形成雜種“病毒”去感染煙葉(圖中⑤與⑥)。 煙葉被不同病毒成分感染圖解： Ⅰ— Ⅱ— Ⅲ— 請依圖回答下列問題： (1)①與②，③與④的結(jié)果不同，說明：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)②與④的結(jié)果不同，說明：______________________________________________。 (3)圖中⑤被感染后，在繁殖子代病毒過程中合成蛋白質(zhì)的模板來自____________，合成蛋白質(zhì)的原料氨基酸來自____________。 (4)圖中⑥被感染后，繁殖出的子代病毒將具有來自____的RNA和由________控制合成的蛋白質(zhì)。 (5)病毒是用以證明核酸是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的最合適生物，原因是(　　) A．病毒只含核酸和蛋白質(zhì) B．病毒能夠侵染細菌 C．病毒只含DNA和RNA D．病毒是最低等的生物 解析：由于HRV及TMV等病毒僅由蛋白質(zhì)和核酸兩種物質(zhì)構(gòu)成，只要將兩種成分分開，單獨地觀察其作用即可證明其遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是RNA。實驗中設(shè)置了對照，增強了結(jié)果與結(jié)論的可靠性和可信度。 答案：(1)RNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) (2)不同的RNA控制不同的性狀 (3)TMV的RNA　煙葉細胞 (4)HRV　HRV的RNA (5)A [課堂回扣練習] 1．下列有關(guān)人類對遺傳物質(zhì)探索歷程的敘述正確的是(　　) A．肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì) B．肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實驗采用了物質(zhì)提純、鑒定與細菌體外培養(yǎng)等技術(shù) C．噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是生物界中主要的遺傳物質(zhì) D．煙草花葉病毒侵染煙草的實驗證明了蛋白質(zhì)和RNA是遺傳物質(zhì) 解析：選B　肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實驗只證明了加熱殺死的S型細菌體內(nèi)存在某種“轉(zhuǎn)化因子”； 肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實驗采用了物質(zhì)提純、鑒定與細菌體外培養(yǎng)等技術(shù)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)；噬菌體侵染細菌實驗只證明了DNA是遺傳物質(zhì)；煙草花葉病毒侵染煙草的實驗只證明了RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。 2．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，將R型活細菌與加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡。則此過程中小鼠體內(nèi)S型細菌、R型細菌含量的變化情況最可能是下列哪個圖像(　　) 解析：選B　在死亡的小鼠體內(nèi)同時存在著S型和R型兩種細菌。R型細菌的含量應(yīng)先減后增，這與小鼠的免疫力有關(guān)，剛開始小鼠免疫力較強，注入的R型細菌大量被殺死；隨后一些R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌，S型細菌有多糖類莢膜的保護，能在小鼠體內(nèi)增殖，使小鼠免疫力降低，對R型細菌、S型細菌的殺傷力減弱，導致R型細菌、S型細菌增殖加快、含量增加。 3．某研究人員模擬赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗，進行了以下4個實驗：①用未標記的噬菌體侵染35S標記的細菌；②用32P標記的噬菌體侵染未標記的細菌；③用未標記的噬菌體侵染3H標記的細菌；④用15N標記的噬菌體侵染未標記的細菌，經(jīng)過一段時間后離心，檢測到以上4個實驗中放射性出現(xiàn)的主要位置依次是(　　) A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 解析：選D　在該實驗中沉淀物的主要成分是細菌，上清液的主要成分為噬菌體外殼。①③都直接對細菌進行了標記，放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中；②用32P只能標記噬菌體的DNA，在該實驗中，噬菌體的DNA會進入細菌體內(nèi)，放射性也主要出現(xiàn)在沉淀物中；④用15N可以標記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA，在該實驗中，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會進入細菌體內(nèi)，而DNA可以進入細菌體內(nèi)，故放射性會出現(xiàn)在上清液和沉淀物中。 4．科學家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個不同品系，它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗(見下表)中，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是(　　) 實驗 編號 實驗過程 實驗結(jié)果 病斑 類型 病斑中分離出 的病毒類型 ① a型TMV→感染植物 a型 a型 ② b型TMV→感染植物 b型 b型 ③ 組合病毒(a型TMV的蛋白質(zhì)＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 ④ 組合病毒(b型TMV的蛋白質(zhì)＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 A．實驗①　　　　　　　　 B．實驗② C．實驗③ D．實驗④ 解析：選C　煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，而不是蛋白質(zhì)，因此在③中，組合病毒的遺傳物質(zhì)是b型的RNA，因此病斑類型是b型，病斑中分離出的病毒類型也應(yīng)是b型的。 [課時跟蹤檢測] 一、選擇題 1．在真核細胞中，遺傳物質(zhì)DNA的主要載體是(　　) A．核糖體 　　　　　　 B.葉綠體 C．染色體 D.線粒體 解析：選C　DNA的載體除了染色體外，還有線粒體和葉綠體，但在線粒體和葉綠體上含量很少，因此，DNA的主要載體應(yīng)是染色體。 2．科學家通過T2噬菌體侵染細菌的實驗證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，而非蛋白質(zhì)，其實驗步驟的先后順序為(　　) ①用分別含有35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌?、诶门囵B(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 ?、塾檬删w分別與含有35S和32P的細菌混合培養(yǎng)　④放射性檢測 ?、蓦x心分離　⑥分別用32P、35S標記的噬菌體與未標記的細菌混合培養(yǎng) A．①③⑥⑤④ B．①③④⑤⑥ C．①②③④⑥⑤ D．②①③⑤④⑥ 解析：選A　該實驗先標記細菌，再用正常的噬菌體去侵染被標記的細菌，然后用被標記的噬菌體去侵染正常的細菌，離心處理，檢測放射性。 3．噬菌體侵染細菌的實驗，能證明的結(jié)論是(　　) A．DNA是主要的遺傳物質(zhì) B．DNA能產(chǎn)生可遺傳的變異 C．DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì) D．蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 解析：選C　噬菌體由DNA和蛋白質(zhì)組成。通過同位素標記證明，在整個噬菌體侵染細菌的過程中，蛋白質(zhì)外殼沒有進入到細菌內(nèi)，只有DNA進入細菌體內(nèi)起作用，說明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。這只是對一種生物的實驗結(jié)果，不能證明其他生物的遺傳物質(zhì)是否也是DNA。 4．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(yīng)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(zhì)外殼 解析：選D　用32P和35S分別標記DNA和蛋白質(zhì)外殼，35S 僅存在于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼中，32P僅存在于噬菌體的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白質(zhì)和DNA中都存在，無法區(qū)別是哪一種成分發(fā)揮作用。如果同時用32P、35S標記蛋白質(zhì)和DNA，會導致沉淀物和上清液中都有放射性，無法判斷是哪一種成分發(fā)揮作用。 5．科學家用肺炎雙球菌在小鼠身上進行了著名的轉(zhuǎn)化實驗，此實驗的結(jié)果(　　) A．證明了DNA是遺傳物質(zhì) B．證明了RNA是遺傳物質(zhì) C．證明了蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì) D．沒有具體證明哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì) 解析：選D　體內(nèi)的轉(zhuǎn)化實驗，通過四組實驗，只能說明加熱殺死的S型菌里可能有某種“轉(zhuǎn)化因子”，使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。沒有證明轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)。 6．在證明DNA是遺傳物質(zhì)的肺炎雙球菌實驗中，科學家用DNA酶處理從S型活細菌中提取的DNA并與R型菌混合培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型菌生長。設(shè)置本實驗步驟的目的是(　　) A．證明R型菌的生長并不需要S型活細菌的DNA B．用以補充R型菌生長過程中所需要的營養(yǎng)物質(zhì) C．直接證明S型菌DNA不是促進R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的因素 D．與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照 解析：選D　用DNA酶處理從S型活細菌中提取的DNA并與R型菌混合培養(yǎng)的目的是與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照。 7．某同學模擬科學家做了噬菌體侵染大腸桿菌的部分實驗，有關(guān)分析錯誤的是(　　) A．35S標記的是噬菌體的DNA B．沉淀物b中含放射性的高低，與②過程中攪拌是否充分有關(guān) C．上清液a中放射性較強 D．上述實驗過程并不能證明DNA是遺傳物質(zhì) 解析：選A　35S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，DNA不含S元素，A錯誤；充分攪拌離心后，含放射性的蛋白質(zhì)外殼進入上清液，使上清液a中放射性較強；若攪拌不充分，一部分蛋白質(zhì)外殼不能與大腸桿菌分離，會隨大腸桿菌進入沉淀中，使沉淀物中放射性增強，B、C正確；該實驗沒有標記DNA，不能說明DNA的作用，故不能證明DNA是遺傳物質(zhì)，D正確。 8．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌相混合后，注射到小鼠體內(nèi)，在小鼠體內(nèi)S型和R型細菌含量變化情況如圖所示。下列有關(guān)敘述中錯誤的是(　　) A．在死亡的小鼠體內(nèi)存在著S型和R型兩種細菌 B．曲線ab段下降的原因是R型細菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所消滅 C．曲線bc段上升，與S型細菌在小鼠體內(nèi)增殖導致小鼠免疫抵抗力降低有關(guān) D．S型細菌數(shù)量從零開始是由R型細菌突變的結(jié)果 解析：選D　R型細菌的數(shù)量與小鼠免疫力有關(guān)；S型細菌是由于R型細菌轉(zhuǎn)化而來的，并非基因突變所致。 9．下列有關(guān)生物體遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是(　　) A．豌豆的遺傳物質(zhì)主要是DNA B．酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上 C．T2噬菌體的遺傳物質(zhì)含有S元素 D．HIV的遺傳物質(zhì)水解產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸 解析：選B　豌豆的遺傳物質(zhì)是DNA；酵母菌(真核生物)的遺傳物質(zhì)DNA主要分布在染色體上，細胞質(zhì)中也有；T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，含有P元素而不含S元素；HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，水解產(chǎn)物是核糖核苷酸。 10．對甲、乙、丙、丁四種生物進行分析比較，結(jié)果如下表所示： 項目 甲 乙 丙 丁 細胞膜 有 無 有 無 遺傳物質(zhì) DNA RNA DNA DNA 是否遵循孟德 爾遺傳定律 否 否 是 否 其中最可能表示肺炎雙球菌的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 解析：選A　肺炎雙球菌屬于原核生物，具有細胞膜，其遺傳物質(zhì)是DNA，由于不能進行有性生殖，所以不遵循孟德爾的遺傳定律。 二、非選擇題 11．【加試題】某科學研究者曾重復做了“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗”，其實驗步驟如下： a．將一部分S型細菌加熱殺死； b．制備符合要求的培養(yǎng)基并均勻分為若干組，將相應(yīng)菌種分別接種到各組培養(yǎng)基上(如下圖中文字說明部分)； c．將接種后的培養(yǎng)基置于適宜溫度下培養(yǎng)一段時間后，觀察菌落生長情況，實驗結(jié)果如圖所示。 (1)該學者本實驗可得出的結(jié)論是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)美國學者艾弗里等人通過實驗證實了在上述細菌轉(zhuǎn)化過程中起作用的是DNA。請用DNA酶做試劑，選擇適當?shù)牟牧嫌镁?，設(shè)計實驗方案，驗證“促使R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌的物質(zhì)是DNA”，并預(yù)測實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論。 ①實驗方案如下： 第一步：從S型細菌中提取出其DNA。同時，制備符合要求的培養(yǎng)基，并將盛有等量培養(yǎng)基的培養(yǎng)裝置分別標號A、B、C； 第二步：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 第三步：_________________________________________________________ ___________________________________________________________； 第四步：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②預(yù)測實驗結(jié)果并得出合理結(jié)論_________________________________________。 ③通過本實驗，還有得出的新的結(jié)論：_______________________________。 解析：第(2)題是驗證實驗。欲證明促進R型細菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是DNA，可用DNA酶將S型細菌的DNA破壞，看其是否還能使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。解答時可考慮以下幾個方面：①設(shè)置對照實驗，在實驗組中加入提取的S型細菌的DNA；在對照組中，一組中不加任何提取物，另一組中加入提取的S型細菌的DNA和DNA酶。②單一變量的控制，即只有培養(yǎng)細菌的培養(yǎng)基中是否加入S型細菌的DNA這一個實驗變量，其余的變量(如接種的細菌種類、數(shù)量以及培養(yǎng)條件等)應(yīng)基本相同。 答案：(1)S型細菌中的“某種物質(zhì)”(轉(zhuǎn)化因子)能使R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌，且這種轉(zhuǎn)化是可遺傳的 (2)①第二步：A中不加任何提取物，B中加入提取的S型細菌的DNA，C中加入提取的S型細菌的DNA和DNA酶(順序可變)　第三步：在三組培養(yǎng)基上分別接種等量的R型細菌　第四步：將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時間后，觀察菌落生長情況　②結(jié)果預(yù)測：A中只有R型細菌菌落；B中出現(xiàn)R型細菌和S型細菌兩種菌落；C中只有R型細菌菌落。結(jié)論：S型細菌的DNA可以使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌 ③DNA 只有在結(jié)構(gòu)保持完整、未被破壞的前提下才具有促使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的功能 12．【加試題】在噬菌體侵染細菌實驗中，用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，在理論上，上清液中不含放射性，下層沉淀物中具有很高的放射性；而實驗的實際最終結(jié)果顯示：在離心后的上層液體中，也具有一定的放射性，而下層的放射性強度比理論值略低。 (1)在噬菌體侵染細菌的實驗中，采用的實驗方法是___________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在理論上，上層液放射性應(yīng)該為0，其原因是________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)由于實驗數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)之間有較大的誤差，由此對實驗過程進行誤差分析：a.在實驗中，從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)，到用離心機分離，這一段時間如果過長，會使上清液的放射性含量升高，其原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 b．在實驗中，如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，將________(填“是”或“不是”)誤差的來源，理由是_______________________________________。 (4)噬菌體侵染細菌實驗證明了____________________________________________。 (5)上述實驗中，________(填“能”或“不能”)用15N來標記噬菌體的DNA，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)噬菌體侵染細菌實驗中，采用的實驗方法是同位素標記法。(2)在DNA中含有P元素，蛋白質(zhì)中沒有，故32P只能進入噬菌體的DNA中。理論上講，在侵染過程中，由于噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌，離心后，上清液中是噬菌體蛋白質(zhì)外殼，沉淀物中是被侵染的大腸桿菌，因此上清液中應(yīng)沒有放射性。(3)從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)，到用離心機分離，如果時間過長會使帶有放射性的噬菌體從大腸桿菌中釋放出來，使上清液帶有放射性；如果部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，也會使上清液帶有放射性。(4)噬菌體侵染細菌實驗表明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)，證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。(5)DNA和蛋白質(zhì)中都含有N元素，因此不能用15N標記DNA。 答案：(1)同位素標記法(同位素示蹤法) (2)理論上講，噬菌體已將含32P的DNA全部注入大腸桿菌內(nèi)，上清液中只含噬菌體蛋白質(zhì)外殼 (3)a.噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出來，經(jīng)離心后分布于上清液中 b．是　沒有侵入大腸桿菌的噬菌體經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性 (4)DNA是遺傳物質(zhì) (5)不能　因為DNA和蛋白質(zhì)中都含有N元素