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(xué)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(shí)驗(yàn)有肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí) 驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的共同設(shè)計(jì)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(dú)立地觀察它們?cè)谶z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(xì)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(shí)驗(yàn)?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(xì)菌的實(shí)驗(yàn) (2)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) (3)煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn) b b a b b a 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 1．實(shí)驗(yàn)方法 同位素標(biāo)記法，用35S、32P分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA。 2．實(shí)驗(yàn)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(xì)胞寄生。 3．實(shí)驗(yàn)過程 (1)標(biāo)記噬菌體： (2)侵染細(xì)菌： 4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 分組 結(jié)果 結(jié)果分析 對(duì)比實(shí) 驗(yàn)(相互 對(duì)照) 含32P噬菌 體＋細(xì)菌 上清液中幾乎無32P，32P主要分布在宿主細(xì)胞內(nèi) 32P—DNA進(jìn)入了宿主細(xì)胞內(nèi) 含35S 噬菌體＋ 細(xì)菌 宿主細(xì)胞內(nèi)無35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞，留在外面 5．結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。 1．科學(xué)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(xué)家是如何進(jìn)行研究的？ 提示：由于T2噬菌體只由DNA和蛋白質(zhì)兩種化學(xué)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?？茖W(xué)家采用放射性同位素標(biāo)記法進(jìn)行研究。 2．噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)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?yàn)槭删w營(yíng)寄生生活，只有在細(xì)菌體內(nèi)才能進(jìn)行增殖，故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)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(xì)胞膜，噬菌體DNA通過尾管進(jìn)入大腸桿菌，蛋白質(zhì)外殼留在外面。 (3)復(fù)制、合成：在噬菌體DNA的指導(dǎo)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(gè)蛋白質(zhì)外殼裝入一個(gè)噬菌體DNA分子，組成一個(gè)新的噬菌體。 (5)釋放：大腸桿菌細(xì)胞破裂，釋放出幾十個(gè)至幾百個(gè)子代噬菌體。 2．噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn) 過程 實(shí)驗(yàn)組別 一 二 設(shè)計(jì) 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(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)，直接地、單獨(dú)地觀察它們的作用 標(biāo)記大 腸桿菌 含35S的培養(yǎng)基＋無標(biāo)記的大腸桿菌→含35S的大腸桿菌 含32P的培養(yǎng)基＋無標(biāo)記的大腸桿菌→含32P的大腸桿菌 標(biāo)記 噬菌體 無標(biāo)記的噬菌體→侵染含35S的大腸桿菌→含35S的噬菌體 無標(biāo)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(xì)菌 含35S的噬菌體＋無標(biāo)記的大腸桿菌→混合培養(yǎng)(攪拌后離心) 含32P的噬菌體＋無標(biāo)記的大腸桿菌→混合培養(yǎng)(攪拌后離心) 實(shí)驗(yàn) 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(shí)驗(yàn) 分析 噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，含32P的噬菌體DNA進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi)，而含35S噬菌體蛋白質(zhì)外殼并未進(jìn)入細(xì)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(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí)，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保溫時(shí)間過短，有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)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(shí)間過長(zhǎng)，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(huì)使上清液放射性含量升高。 (2)用35S標(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(xì)菌表面，隨細(xì)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(shí)驗(yàn) 1． 肺炎雙球菌的特點(diǎn) 項(xiàng)目　 特點(diǎn)　　 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(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 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(shí)) 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(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 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(shí)驗(yàn)從反面證明確實(shí)是DNA能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化；從而進(jìn)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(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)沒有將細(xì)菌中的各種組成成分分開，因此，該實(shí)驗(yàn)只能證明S型細(xì)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(qǐng)分析肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。 提示：肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)包括活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，其中活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)只證明了S型細(xì)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(shí)驗(yàn)則證明了“轉(zhuǎn)化因子”是S型細(xì)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(shí)驗(yàn)與離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較 項(xiàng)目 活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 區(qū) 別 培養(yǎng) 細(xì)菌 用小鼠(體內(nèi)) 用培養(yǎng)基(體外) 實(shí)驗(yàn)原則 R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性對(duì)照 S型細(xì)菌體內(nèi)各成分相互對(duì)照 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，蛋白質(zhì)、多糖等不能 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 S型細(xì)菌體內(nèi)肯定有某種“轉(zhuǎn)化因子” DNA是S型細(xì)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(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，僅說明加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)有某種“轉(zhuǎn)化因子”，而離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步證明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA； ③兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則 [特別提醒]　肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)和影響因素 (1)在加熱殺死的S型細(xì)菌中，其蛋白質(zhì)變性失活，但DNA只是暫時(shí)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(shí)，其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。 (2)S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌內(nèi)的原因：活菌的細(xì)胞膜具有一定通透性，不會(huì)使DNA離開細(xì)胞，而死菌的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁已被破壞，DNA也已變成片段。因此S型細(xì)菌的DNA片段可進(jìn)入R型細(xì)菌。 (3)在轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌均轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而是只有少部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。原因是轉(zhuǎn)化受DNA的純度、兩種細(xì)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(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較 項(xiàng) 目 肺炎雙球 菌離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 不同點(diǎn) 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(xì)菌的DNA與其他成分分離，然后用每種單一成分與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)，做體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 采用放射性同位素標(biāo)記法分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便單獨(dú)觀察它們各自的作用 對(duì)照 原則 相互對(duì)照 自身對(duì)照 實(shí)驗(yàn) 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(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)) 相同點(diǎn) ①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路相同：均使DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)處理，觀察它們各自的作用 ②都遵循對(duì)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(shí)驗(yàn)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(xì)菌實(shí)驗(yàn)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?yàn)榈鞍踪|(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。 (3)兩實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn) 1．煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn) (1) 煙草花葉病毒的組成： (2)病毒對(duì)煙草葉細(xì)胞的感染實(shí)驗(yàn)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(duì)煙草葉細(xì)胞的感染實(shí)驗(yàn)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(xué)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(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路——使可能是遺傳物質(zhì)的RNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)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(xì)胞生物 非細(xì)胞生物 真核生物 原核生物 多數(shù)病毒 少數(shù)病毒 實(shí)例 真菌、原生生物、所有動(dòng)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(xì)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(duì)DNA是主要的遺傳物質(zhì)的理解 就整個(gè)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(xì)胞生物的細(xì)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(shí)驗(yàn) 　　[例1]　(2016浙江10月選考)用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)撥] [精講精析]　從圖示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，在培養(yǎng)有R型菌的1、2、3、4四個(gè)試管中，依次分別加入從S型活細(xì)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(gè)試管內(nèi)的R型菌因?yàn)闆]有S型菌的DNA，所以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號(hào)試管因?yàn)橛蠸型菌的DNA，所以會(huì)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(xì)菌實(shí)驗(yàn) [例2]　關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”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(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫培養(yǎng) C．用35S 標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)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(biāo)記的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)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(diǎn)撥] [精講精析]　噬菌體營(yíng)寄生生活，不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)；保溫時(shí)間不能過長(zhǎng)，若保溫時(shí)間太長(zhǎng)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(dǎo)致上清液中也能檢測(cè)到放射性。用35S 標(biāo)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(xì)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(shí)驗(yàn)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(biāo)記元素： 2.右圖表示用同位素32P、35S分別標(biāo)記T2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(zhì)(氨基酸)，然后進(jìn)行“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”，侵染后產(chǎn)生的子代噬菌體(10～1 000個(gè))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(biāo)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(xué)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(dāng)T2噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，而其蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外面。T2噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后，利用細(xì)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(xì)胞后，在植物細(xì)胞內(nèi)增殖產(chǎn)生的新一代病毒是(　　) [思路點(diǎn)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(xì)胞內(nèi)是乙病毒的RNA發(fā)揮遺傳作用，分別復(fù)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(xì)胞內(nèi)繁殖時(shí)是以RNA為模板，一方面通過復(fù)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(qǐng)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(xì)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(dú)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(shí)驗(yàn)中設(shè)置了對(duì)照，增強(qiáng)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(xì)胞 (4)HRV　HRV的RNA (5)A [課堂回扣練習(xí)] 1．下列有關(guān)人類對(duì)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(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì) B．肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用了物質(zhì)提純、鑒定與細(xì)菌體外培養(yǎng)等技術(shù) C．噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)只證明了加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)存在某種“轉(zhuǎn)化因子”； 肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用了物質(zhì)提純、鑒定與細(xì)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(xì)菌實(shí)驗(yàn)只證明了DNA是遺傳物質(zhì)；煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，將R型活細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)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(xì)菌、R型細(xì)菌含量的變化情況最可能是下列哪個(gè)圖像(　　) 解析：選B　在死亡的小鼠體內(nèi)同時(shí)存在著S型和R型兩種細(xì)菌。R型細(xì)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(qiáng)，注入的R型細(xì)菌大量被殺死；隨后一些R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，S型細(xì)菌有多糖類莢膜的保護(hù)，能在小鼠體內(nèi)增殖，使小鼠免疫力降低，對(duì)R型細(xì)菌、S型細(xì)菌的殺傷力減弱，導(dǎo)致R型細(xì)菌、S型細(xì)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(xì)菌實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：①用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌；②用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌；③用未標(biāo)記的噬菌體侵染3H標(biāo)記的細(xì)菌；④用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，經(jīng)過一段時(shí)間后離心，檢測(cè)到以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中沉淀物的主要成分是細(xì)菌，上清液的主要成分為噬菌體外殼。①③都直接對(duì)細(xì)菌進(jìn)行了標(biāo)記，放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中；②用32P只能標(biāo)記噬菌體的DNA，在該實(shí)驗(yàn)中，噬菌體的DNA會(huì)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，放射性也主要出現(xiàn)在沉淀物中；④用15N可以標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA，在該實(shí)驗(yàn)中，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會(huì)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，而DNA可以進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，故放射性會(huì)出現(xiàn)在上清液和沉淀物中。 4．科學(xué)家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個(gè)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(shí)驗(yàn)(見下表)中，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是(　　) 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 實(shí)驗(yàn)過程 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)①　　　　　　　　 B．實(shí)驗(yàn)② C．實(shí)驗(yàn)③ D．實(shí)驗(yàn)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(shí)跟蹤檢測(cè)] 一、選擇題 1．在真核細(xì)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(xué)家通過T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，而非蛋白質(zhì)，其實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序?yàn)?　　) ①用分別含有35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)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(xì)菌混合培養(yǎng)　④放射性檢測(cè) ?、蓦x心分離?、薹謩e用32P、35S標(biāo)記的噬菌體與未標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng) A．①③⑥⑤④ B．①③④⑤⑥ C．①②③④⑥⑤ D．②①③⑤④⑥ 解析：選A　該實(shí)驗(yàn)先標(biāo)記細(xì)菌，再用正常的噬菌體去侵染被標(biāo)記的細(xì)菌，然后用被標(biāo)記的噬菌體去侵染正常的細(xì)菌，離心處理，檢測(cè)放射性。 3．噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，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(biāo)記證明，在整個(gè)噬菌體侵染細(xì)菌的過程中，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi)，只有DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)起作用，說明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。這只是對(duì)一種生物的實(shí)驗(yàn)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(xì)菌的詳細(xì)過程，你認(rèn)為同位素標(biāo)記的方案應(yīng)為(　　) A．用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌 B．用18O或32P培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌 C．將一組噬菌體用32P和35S標(biāo)記 D．一組用32P標(biāo)記DNA，另一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼 解析：選D　用32P和35S分別標(biāo)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(shí)用32P、35S標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA，會(huì)導(dǎo)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(xué)家用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，通過四組實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家用DNA酶處理從S型活細(xì)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(zhǎng)。設(shè)置本實(shí)驗(yàn)步驟的目的是(　　) A．證明R型菌的生長(zhǎng)并不需要S型活細(xì)菌的DNA B．用以補(bǔ)充R型菌生長(zhǎng)過程中所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) C．直接證明S型菌DNA不是促進(jìn)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(shí)驗(yàn)形成對(duì)照 解析：選D　用DNA酶處理從S型活細(xì)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(shí)驗(yàn)形成對(duì)照。 7．某同學(xué)模擬科學(xué)家做了噬菌體侵染大腸桿菌的部分實(shí)驗(yàn)，有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　) A．35S標(biāo)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(qiáng) D．上述實(shí)驗(yàn)過程并不能證明DNA是遺傳物質(zhì) 解析：選A　35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，DNA不含S元素，A錯(cuò)誤；充分?jǐn)嚢桦x心后，含放射性的蛋白質(zhì)外殼進(jìn)入上清液，使上清液a中放射性較強(qiáng)；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(huì)隨大腸桿菌進(jìn)入沉淀中，使沉淀物中放射性增強(qiáng)，B、C正確；該實(shí)驗(yàn)沒有標(biāo)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(shí)驗(yàn)中，將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)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(xì)菌含量變化情況如圖所示。下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是(　　) A．在死亡的小鼠體內(nèi)存在著S型和R型兩種細(xì)菌 B．曲線ab段下降的原因是R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所消滅 C．曲線bc段上升，與S型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)增殖導(dǎo)致小鼠免疫抵抗力降低有關(guān) D．S型細(xì)菌數(shù)量從零開始是由R型細(xì)菌突變的結(jié)果 解析：選D　R型細(xì)菌的數(shù)量與小鼠免疫力有關(guān)；S型細(xì)菌是由于R型細(xì)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(xì)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(duì)甲、乙、丙、丁四種生物進(jìn)行分析比較，結(jié)果如下表所示： 項(xiàng)目 甲 乙 丙 丁 細(xì)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(xì)胞膜，其遺傳物質(zhì)是DNA，由于不能進(jìn)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(xué)研究者曾重復(fù)做了“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”，其實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．將一部分S型細(xì)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(shí)間后，觀察菌落生長(zhǎng)情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。 (1)該學(xué)者本實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)美國(guó)學(xué)者艾弗里等人通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在上述細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中起作用的是DNA。請(qǐng)用DNA酶做試劑，選擇適當(dāng)?shù)牟牧嫌镁?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證“促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的物質(zhì)是DNA”，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 ①實(shí)驗(yàn)方案如下： 第一步：從S型細(xì)菌中提取出其DNA。同時(shí)，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(biāo)號(hào)A、B、C； 第二步：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 第三步：_________________________________________________________ ___________________________________________________________； 第四步：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出合理結(jié)論_________________________________________。 ③通過本實(shí)驗(yàn)，還有得出的新的結(jié)論：_______________________________。 解析：第(2)題是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。欲證明促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是DNA，可用DNA酶將S型細(xì)菌的DNA破壞，看其是否還能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。解答時(shí)可考慮以下幾個(gè)方面：①設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)組中加入提取的S型細(xì)菌的DNA；在對(duì)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(xì)菌的DNA和DNA酶。②單一變量的控制，即只有培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中是否加入S型細(xì)菌的DNA這一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，其余的變量(如接種的細(xì)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(xì)菌中的“某種物質(zhì)”(轉(zhuǎn)化因子)能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)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(xì)菌的DNA，C中加入提取的S型細(xì)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(xì)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(shí)間后，觀察菌落生長(zhǎng)情況?、诮Y(jié)果預(yù)測(cè)：A中只有R型細(xì)菌菌落；B中出現(xiàn)R型細(xì)菌和S型細(xì)菌兩種菌落；C中只有R型細(xì)菌菌落。結(jié)論：S型細(xì)菌的DNA可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)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(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的功能 12．【加試題】在噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，用32P標(biāo)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(shí)驗(yàn)的實(shí)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(qiáng)度比理論值略低。 (1)在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，采用的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)之間有較大的誤差，由此對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行誤差分析：a.在實(shí)驗(yàn)中，從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)，到用離心機(jī)分離，這一段時(shí)間如果過長(zhǎng)，會(huì)使上清液的放射性含量升高，其原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 b．在實(shí)驗(yàn)中，如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，將________(填“是”或“不是”)誤差的來源，理由是_______________________________________。 (4)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了____________________________________________。 (5)上述實(shí)驗(yàn)中，________(填“能”或“不能”)用15N來標(biāo)記噬菌體的DNA，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，采用的實(shí)驗(yàn)方法是同位素標(biāo)記法。(2)在DNA中含有P元素，蛋白質(zhì)中沒有，故32P只能進(jìn)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(jī)分離，如果時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)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(xì)胞內(nèi)，也會(huì)使上清液帶有放射性。(4)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)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(biāo)記DNA。 答案：(1)同位素標(biāo)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?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)中都含有N元素