第3章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)1．初步形成遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點。2．認同科學(xué)結(jié)論獲得的最基本的方法是實證，提升科學(xué)思維能力。3．說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的原因。1．分析比較本節(jié)三大實驗的實驗方法和實驗結(jié)論。(科學(xué)思維)2．理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)的結(jié)論。(科學(xué)思維)3．感悟科學(xué)技術(shù)在生命科學(xué)探索過程中的作用。(社會責任)課堂達標?鞏固訓(xùn)練指點迷津?撥云見日基礎(chǔ)知識?雙基夯實1．對遺傳物質(zhì)的早期推測20世紀20年代，大多數(shù)科學(xué)家認為_________是生物體的遺傳物質(zhì)。20世紀30年代，人們認識到組成DNA的脫氧核苷酸有4種，每一種有一個特定的堿基。這一認識本可以使人們意識到_________的重要性，但是，由于對DNA的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，認為_________是遺傳物質(zhì)的觀點仍占主導(dǎo)地位。一、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗蛋白質(zhì)DNA蛋白質(zhì)2．肺炎鏈球菌的類型項目S型細菌R型細菌菌落表面_______表面_______菌體有無致病性__________光滑粗糙有無不死亡死亡不死亡死亡S型S型4．艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗(1)實驗過程及結(jié)果(2)結(jié)論：_________才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。(3)減法原理：在對照實驗中，與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素稱為“減法原理”。例如，在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。DNA活|學(xué)|巧|練1．肺炎鏈球菌的遺傳遵循基因的分離定律和自由組合定律。(

)2．格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗直接證明了DNA是“轉(zhuǎn)化因子”。(

)3．在艾弗里的實驗中，DNA酶將S型細菌的DNA分解為脫氧核苷酸，因此不能使R型細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。(

)4．肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化成功的關(guān)鍵是R型活細菌＋S型細菌的DNA。(

)××√√合|作|探|究1．根據(jù)對格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的理解，回答以下問題：(1)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗有無設(shè)計對照實驗？若有，則對照組和實驗組分別是第幾組？怎樣設(shè)計的？(2)將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合注射到小鼠體內(nèi)后，從死亡小鼠中只分離出了S型活細菌嗎？提示：(1)有。對照組是第一至第三組，分別向健康小鼠體內(nèi)注射R型活細菌、S型活細菌、加熱致死的S型細菌。第四組是實驗組，向健康小鼠體內(nèi)注射R型活細菌和加熱致死的S型細菌的混合液。(2)分離出的細菌既有S型活細菌，又有R型活細菌。2．根據(jù)對艾弗里體外轉(zhuǎn)化實驗的理解，回答以下問題：(1)艾弗里實驗的單一變量是什么？將可能作為“轉(zhuǎn)化因子”的各種物質(zhì)，分別進行實驗的設(shè)計意圖是什么？(2)第一組實驗中，將細胞提取物加入有R型活細菌的培養(yǎng)基中，所有的R型細菌全部轉(zhuǎn)化為了S型細菌嗎？(3)艾弗里等人在S型細菌的提取物中，分別加入蛋白酶、RNA酶和酯酶，利用了酶的什么特點？分別起到了什么作用？(4)實驗中設(shè)計了在S型細菌的細胞提取物與R型細菌中加入DNA酶混合培養(yǎng)，設(shè)計該組實驗的目的是什么？(5)R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的遺傳物質(zhì)、原料、能量分別由哪方提供？提示：(1)實驗的單一變量是向R型細菌培養(yǎng)基中加入從S型細菌提取的不同物質(zhì)。進行相互對照，可對實驗結(jié)果進行對比分析，得出結(jié)論，同時可避免其他物質(zhì)的干擾。(2)沒有，培養(yǎng)基中絕大多數(shù)是R型細菌，因轉(zhuǎn)化效率很低，只有少數(shù)R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。(3)利用了酶的專一性。分別去除S型細菌提取物中的蛋白質(zhì)、RNA和脂質(zhì)。(4)DNA酶將DNA水解為脫氧核苷酸，分解后的產(chǎn)物不能使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌，說明DNA必須保持完整性，才能行使其功能。同時證明了DNA是遺傳物質(zhì)。(5)實現(xiàn)轉(zhuǎn)化時遺傳物質(zhì)來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌。歸|納|提|升1．易錯歸納(1)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗的實質(zhì)是S型細菌的DNA片段整合到了R型細菌的DNA中，進而在R型細菌中指導(dǎo)合成了S型細菌的一些物質(zhì)，使R型細菌轉(zhuǎn)化成了S型細菌。(2)一般情況下，轉(zhuǎn)化率很低，只有極少數(shù)R型細菌被S型細菌的DNA侵入并發(fā)生轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)基中(或小鼠體內(nèi))的大量S型細菌大多是由轉(zhuǎn)化后的S型細菌繁殖而來的。2．加熱的作用原理(1)加熱會使蛋白質(zhì)變性失活，這種失活是不可逆的。由于蛋白質(zhì)失活，酶等生命體系失去其相應(yīng)功能，細菌死亡。(2)加熱時，DNA的結(jié)構(gòu)也會被破壞，但當溫度降低到55℃左右時，DNA的結(jié)構(gòu)會恢復(fù)，進而恢復(fù)活性。

在肺炎鏈球菌感染小鼠的實驗中，下列有關(guān)實驗結(jié)果的敘述，錯誤的是(

)A．注射R型活細菌后，小鼠不死亡B．注射S型活細菌后，小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)能分離出活的S型細菌C．注射R型活細菌及加熱處理的S型細菌后，小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)只能分離出活的S型細菌D．注射S型活細菌及加熱處理的R型細菌后，小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)能分離出活的S型細菌典例1C解析：

注射R型活細菌及加熱處理的S型細菌，S型細菌的DNA使無致病性的R型細菌轉(zhuǎn)化為有致病性的S型細菌，使小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)既能分離出活的S型細菌又能分離出活的R型細菌，C錯誤。

艾弗里及其同事用R型和S型肺炎鏈球菌進行了實驗，如表所示。下列說法錯誤的是(

)A．①～④均會出現(xiàn)S型活細菌B．②③④⑤利用了酶的專一性C．實驗設(shè)計嚴格遵循了單一變量原則D．通過本實驗說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)變式訓(xùn)練?實驗組號接種菌型加入物質(zhì)①R型S型細菌的細胞提取物—②R型蛋白酶③R型RNA酶④R型酯酶⑤R型DNA酶D解析：

①～④的S型細菌的細胞提取物中均含有DNA，與R型活細菌混合培養(yǎng)后會出現(xiàn)S型活細菌，A正確；本實驗利用了酶的專一性，用不同的酶進行處理，嚴格遵循了單一變量原則，B、C正確；本實驗只能說明DNA是遺傳物質(zhì)，而不能說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，D錯誤。基礎(chǔ)知識?雙基夯實1．實驗者：_______________。2．實驗方法：___________________技術(shù)。二、噬菌體侵染細菌的實驗赫爾希和蔡斯放射性同位素標記3．實驗材料：T2噬菌體和大腸桿菌(1)T2噬菌體的模式圖(2)T2噬菌體的增殖①合成T2噬菌體的DNA的模板：進入大腸桿菌體內(nèi)的T2噬菌體的遺傳物質(zhì)。②合成T2噬菌體的DNA的原料：大腸桿菌提供的4種脫氧核苷酸。③合成T2噬菌體的蛋白質(zhì)的原料：大腸桿菌的氨基酸，場所：大腸桿菌的核糖體。4．實驗過程(1)標記T2噬菌體(2)侵染細菌5．實驗分析(1)噬菌體侵染細菌時，_______進入細菌的細胞中，而___________仍留在細胞外。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過_______________遺傳的。6．實驗結(jié)論：_________才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。DNA蛋白質(zhì)外殼親代的DNADNA活|學(xué)|巧|練1．赫爾希和蔡斯用35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。(

)2．噬菌體須在活菌中增殖是因其缺乏獨立的代謝系統(tǒng)。(

)3．噬菌體侵染細菌的實驗獲得成功的原因之一是T2噬菌體只將DNA注入大腸桿菌細胞中。(

)4．噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是細菌的遺傳物質(zhì)。(

)√√√×合|作|探|究閱讀教材P44～46噬菌體侵染細菌的實驗，思考并回答以下問題：1．實驗中為什么用35S標記T2噬菌體的蛋白質(zhì)，32P標記T2噬菌體的DNA？能否直接用含35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體，為什么？提示：T2噬菌體由蛋白質(zhì)和DNA組成，S只存在于蛋白質(zhì)中，而P幾乎都存在于DNA分子中，所以用35S標記蛋白質(zhì)，32P標記DNA，這樣可將蛋白質(zhì)和DNA分開，單獨研究它們各自的作用。不能，因為T2噬菌體無細胞結(jié)構(gòu)，其體內(nèi)缺少完整的獨立生活的酶系統(tǒng)，專營寄生生活，其在普通培養(yǎng)基上無法生存。2．大腸桿菌裂解釋放出的噬菌體中不能檢測到35S的蛋白質(zhì)，那么蛋白質(zhì)外殼來源于哪里？提示：蛋白質(zhì)外殼是以大腸桿菌的氨基酸為原料合成的。3．在T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中需經(jīng)過短時間保溫后，再攪拌、離心、檢測放射性，如果保溫時間較長對32P標記的噬菌體侵染細菌的結(jié)果有什么影響？提示：如果保溫時間較長，已被T2噬菌體侵染的大腸桿菌會裂解釋放出子代噬菌體，導(dǎo)致上清液中也出現(xiàn)較高放射性。4．實驗中，攪拌的目的是什么，如果攪拌不充分，會影響哪組實驗結(jié)果？提示：實驗中攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體蛋白質(zhì)外殼與細菌分離，如果攪拌不充分，35S標記的噬菌體的蛋白質(zhì)外殼會附著在菌體上，與菌體一起到沉淀物中，從而導(dǎo)致沉淀物中有較強的放射性，會影響到35S標記的噬菌體的實驗結(jié)果。歸|納|提|升1．噬菌體侵染細菌實驗的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”(1)保溫時間要合適——若保溫時間過短或過長會使32P組的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌體未侵染細菌或子代噬菌體被釋放出來。(2)“攪拌”要充分——如果攪拌不充分，35S組部分噬菌體與大腸桿菌沒有分離，噬菌體與細菌共存于沉淀物中，這樣會造成沉淀物中放射性偏高。2．噬菌體侵染細菌的實驗中應(yīng)注意的問題(1)病毒營寄生生活，T2噬菌體只能侵染大腸桿菌，而不能侵染其他細菌。(2)標記噬菌體時應(yīng)先標記細菌，用噬菌體侵染被標記的細菌，這樣來標記噬菌體。因為噬菌體是沒有細胞結(jié)構(gòu)的病毒，必須依賴活細胞生存。(3)三次涉及大腸桿菌3．使用不同元素標記后子代放射性有無的判斷

(2023·廈門高一月考)某校生物研究性學(xué)習(xí)小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗，過程如圖所示。下列有關(guān)分析正確的是(

)典例2AA．理論上，b和c中不應(yīng)具有放射性B．實驗中b含少量放射性與①過程中培養(yǎng)時間過長或過短有關(guān)C．實驗中c含有放射性與④過程中攪拌不充分有關(guān)D．該實驗直接證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)解析：

35S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，32P標記的是噬菌體的DNA，所以離心后，理論上，b和c中不應(yīng)具有放射性，A正確；35S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，噬菌體侵染細菌時，蛋白質(zhì)外殼留在外面，經(jīng)攪拌后與細菌分開，所以若b中含有放射性，則說明是攪拌不充分，培養(yǎng)時間過長或過短不影響放射性的分布，B錯誤；實驗中c含有放射性與③過程中培養(yǎng)時間過長或過短有關(guān)，C錯誤；該實驗直接證明了DNA是遺傳物質(zhì)，沒有直接證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，D錯誤。

用分別被32P和35S標記的T2噬菌體分別侵染未被標記的細菌，經(jīng)短時間保溫后，用攪拌器攪拌，然后離心，得到上清液和沉淀物，檢測上清液和沉淀物中的放射性。據(jù)圖判斷下列敘述錯誤的是(

)圖1變式訓(xùn)練?B圖2A．32P和35S標記T2噬菌體的位置分別為圖1中的①、④B．32P標記的T2噬菌體，增殖n代后(n>3)子代T2噬菌體大部分帶有放射性C．若圖2C中含有較高放射性，則B中也可能檢測到放射性D．被35S標記的T2噬菌體侵染細菌實驗中，攪拌不充分會使沉淀物中出現(xiàn)較低放射性解析：

32P標記的是噬菌體的DNA，而DNA分子由磷酸、脫氧核糖和堿基組成，其中只有磷酸基團中含有磷元素，因此在圖1中標記元素所在部位是①；35S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)由氨基酸組成，氨基酸中只有R基團中可能存在硫元素，因此在圖1中標記元素所在部位是④，A正確；用32P標記T2噬菌體，增殖n代后(n>3)子代T2噬菌體只有少部分帶有放射性，B錯誤；C為沉淀物，若含有較高放射性，說明T2噬菌體被32P標記，可能有少量被32P標記的T2噬菌體DNA未進入細菌中，或者侵染時間過長，部分細菌裂解，T2噬菌體被釋放，這部分噬菌體經(jīng)離心后處于上清液中，使上清液檢測到放射性，C正確；被35S標記的T2噬菌體侵染細菌實驗中，若攪拌不充分，少部分未與細菌分離的噬菌體蛋白質(zhì)外殼會隨細菌進入沉淀物中，沉淀物中會出現(xiàn)放射性，D正確?；A(chǔ)知識?雙基夯實1．RNA是遺傳物質(zhì)的依據(jù)(1)實驗材料煙草花葉病毒(物質(zhì)組成為_________________)、煙草。三、生物的遺傳物質(zhì)RNA和蛋白質(zhì)(2)侵染過程(3)結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。2．不同生物的遺傳物質(zhì)結(jié)論：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是_________，所以說_________是主要的遺傳物質(zhì)。DNADNA活|學(xué)|巧|練1．真核生物的遺傳物質(zhì)是DNA。(

)2．原核生物的遺傳物質(zhì)是RNA。(

)3．艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌主要的遺傳物質(zhì)。(

)√××合|作|探|究1．分析下列有關(guān)遺傳物質(zhì)種類的問題：(1)人、噬菌體及大腸桿菌的遺傳物質(zhì)分別是________、________、_________。(2)下列所示的生物，其遺傳物質(zhì)的種類是什么？_________。DNADNADNARNA(3)蠶豆細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解的產(chǎn)物有___種，分別是_______

__________________________。(4)SARS病毒和噬菌體病毒的核酸在組成上有哪些區(qū)別？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6磷酸、脫氧核糖、4種含氮堿基五碳糖不同，SARS病毒核酸的五碳糖是核糖，噬菌體核酸的五碳糖是脫氧核糖；堿基種類不同，SARS病毒核酸的堿基有尿嘧啶，沒有胸腺嘧啶，而噬菌體核酸的堿基有胸腺嘧啶，沒有尿嘧啶2．根據(jù)煙草花葉病毒遺傳物質(zhì)的探索，還有哪些簡便方法可以確定某種遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA?提示：病毒＋DNA酶→檢測能否產(chǎn)生子代；病毒＋RNA酶→檢測能否產(chǎn)生子代。歸|納|提|升1．請總結(jié)：探索“遺傳物質(zhì)”的思路和方法(1)探究思路：探究哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)——設(shè)法將物質(zhì)分開，單獨看其作用。(2)三種方法2．某種物質(zhì)能否作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的條件(1)能自我復(fù)制，使得前后代具有一定的連續(xù)性。(2)能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物體的性狀和新陳代謝過程。(3)能儲存大量的遺傳信息。(4)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但是在特殊情況下能發(fā)生可遺傳變異。

煙草花葉病毒(TMV)與車前草病毒(HRV)都能感染煙草，這兩種病毒的結(jié)構(gòu)如A、B，兩種病毒侵染煙草后在葉片上留下的病斑如C、D。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A．用E去侵染F時，F(xiàn)的患病癥狀與D相同B．F上的病毒蛋白質(zhì)在F細胞的中心體中合成C．E病毒子代的各項特性都由HRV的RNA決定D．本實驗可證明RNA是某些病毒的遺傳物質(zhì)典例3B解析：

分析圖示，用E去侵染F時，F(xiàn)的患病癥狀與D相同，A正確；F上的病毒蛋白質(zhì)在F細胞的核糖體中合成，B錯誤；E病毒的遺傳物質(zhì)來自HRV，因此子代的各項特性都由HRV的RNA決定，C正確；本實驗可證明RNA是某些病毒的遺傳物質(zhì)，D正確。

煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙葉，但二者引起的病斑不同，如圖甲。將TMV的遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)分離，并分別單獨感染健康煙葉，結(jié)果如圖乙。科學(xué)家將不同病毒的遺傳物質(zhì)與蛋白質(zhì)重新組合形成“雜種病毒”，然后感染健康煙葉，如圖丙。依據(jù)實驗，下列推論合理的是(

)變式訓(xùn)練?CA．圖甲實驗結(jié)果說明病毒的蛋白質(zhì)外殼能感染煙葉B．圖乙實驗結(jié)果說明TMV的蛋白質(zhì)外殼能感染煙葉C．圖丙實驗結(jié)果是煙葉被感染，并且出現(xiàn)b病斑D．雜種病毒產(chǎn)生的子代具有TMV的蛋白質(zhì)外殼解析：

圖甲實驗結(jié)果不能說明病毒的蛋白質(zhì)外殼能感染煙葉，A錯誤；圖乙過程中用TMV的蛋白質(zhì)外殼感染煙葉，煙葉沒有出現(xiàn)病斑，說明TMV的蛋白質(zhì)外殼不能感染煙葉，B錯誤；圖丙表示用TMV的蛋白質(zhì)外殼和HRV的遺傳物質(zhì)組合成的“雜種病毒”感染煙葉，結(jié)果是煙葉被感染，出現(xiàn)b病斑，C正確；雜種病毒中含有HRV的遺傳物質(zhì)，故其產(chǎn)生的子代為HRV，D錯誤。指點迷津?撥云見日生物的遺傳物質(zhì)不同生物細胞生物非細胞生物類型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、所有動植物細菌等噬菌體、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RNADNA和RNADNARNA遺傳物質(zhì)DNADNADNARNA結(jié)果絕大多數(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)

(2023·福建莆田一中期末)下列關(guān)于生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的說法，正確的是(

)A．細菌的遺傳物質(zhì)主要是DNAB．細胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，細胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是RNAC．具有細胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)是RNAD．生物的遺傳物質(zhì)是RNA或DNA典例4D解析：

細菌為原核生物，其遺傳物質(zhì)是DNA，A錯誤；細胞核和細胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)都是DNA，B錯誤；具有細胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)是RNA或DNA，C錯誤；生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA，也可以說，生物的遺傳物