第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)第3章基因的本質(zhì)學(xué)習(xí)導(dǎo)航

1.閱讀教材，了解人類對(duì)遺傳物質(zhì)的早期猜測。2.結(jié)合教材圖文，分析肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。3.結(jié)合教材圖3－6，分析噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。4.歸納DNA是生物主要的遺傳物質(zhì)。重難點(diǎn)擊

1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。2.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。課堂導(dǎo)入從圖中我們可以看出，親屬之間在某些方面上具有一定的相似性，這就是我們平常所說的遺傳。其實(shí)，早在公元前3世紀(jì)，《呂氏春秋》中就記載著“夫種麥而得麥，種稷而得稷，人不怪也?！币簿褪俏覀兂Ｕf的“種瓜得瓜，種豆得豆?！闭巧锏倪z傳特性，才使生物界的物種能夠保持相對(duì)穩(wěn)定。那么生物之間的這種相似性是由什么物質(zhì)起作用，而在親子代之間連續(xù)傳遞的呢？本節(jié)課我們就一起學(xué)習(xí)生物的遺傳物質(zhì)。

一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)當(dāng)堂檢測二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容索引三、生物的遺傳物質(zhì)一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理1.對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測20世紀(jì)20年代，大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為

是生物體的遺傳物質(zhì)。20世紀(jì)30年代，人們認(rèn)識(shí)到

的重要性，但是認(rèn)為

是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。2.肺炎雙球菌類型蛋白質(zhì)DNA蛋白質(zhì)種類項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落表面_____表面____菌體有無毒性________光滑粗糙有無3.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——格里菲思的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象不死亡死亡S型活細(xì)菌不死亡死亡S型活細(xì)菌(2)結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種“

”，將R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。轉(zhuǎn)化因子4.體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)象(2)結(jié)論：

是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。R型菌S型菌DNA格里菲思將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡，并從死亡小鼠體內(nèi)分離到了活的S型菌，請分析：1.已知在80～100℃溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)將失去活性，DNA的結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞，但當(dāng)溫度降低到55℃左右時(shí)，DNA的結(jié)構(gòu)會(huì)恢復(fù)，但蛋白質(zhì)卻不能恢復(fù)。由此我們可以推斷：在格里菲思的實(shí)驗(yàn)中，加熱殺死的S型細(xì)菌中的“轉(zhuǎn)化因子”應(yīng)該是哪種物質(zhì)？答案是DNA。問題探究答案答案R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所殺滅。(1)從免疫學(xué)角度解釋曲線ab段下降的原因是什么？答案加熱殺死的S型細(xì)菌的DNA將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。(2)S型活細(xì)菌是怎樣產(chǎn)生的？2.研究表明，小鼠體內(nèi)的兩種細(xì)菌含量變化如圖所示：答案有毒的S型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)增殖，導(dǎo)致小鼠的免疫力降低，R型細(xì)菌、S型細(xì)菌數(shù)量都增加。(3)S型細(xì)菌是有毒性的，據(jù)此推測曲線bc段上升的原因是什么？答案知識(shí)整合加熱殺死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌一起注射到小鼠體內(nèi)時(shí)，

開始時(shí)R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所殺滅，數(shù)量下降，隨著S型細(xì)菌的DNA將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌，S型活細(xì)菌逐漸增多，毒性導(dǎo)致小鼠的免疫力降低，R型細(xì)菌、S型細(xì)菌數(shù)量都增加。解析蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性較DNA差，且不能復(fù)制，故選C項(xiàng)。其他選項(xiàng)所述的蛋白質(zhì)的特點(diǎn)，與遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的特征一致，可作為判斷為遺傳物質(zhì)的理由。拓展應(yīng)用1.探索遺傳物質(zhì)的過程是漫長的，直到20世紀(jì)初期，人們?nèi)云毡檎J(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。當(dāng)時(shí)人們作出判斷的理由不包括A.不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異B.蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān)C.蛋白質(zhì)比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性，并且能夠自我復(fù)制D.蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組合可以儲(chǔ)存大量遺傳信息答案解析2.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示。由表可知實(shí)驗(yàn)組號(hào)接種菌型加入S型細(xì)菌的物質(zhì)培養(yǎng)皿長菌情況①R蛋白質(zhì)R型②R莢膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA(經(jīng)DNA酶處理)R型A.①不能證明S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子B.②說明S型細(xì)菌的莢膜多糖有酶活性C.③和④說明S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子D.①～④說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)答案解析解析第①②組實(shí)驗(yàn)說明蛋白質(zhì)和莢膜多糖與R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌無關(guān)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。第③組實(shí)驗(yàn)說明DNA與R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌有關(guān)。第④組實(shí)驗(yàn)說明DNA被水解后的產(chǎn)物不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，C項(xiàng)正確。①～④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項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)提醒肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而只是小部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。(2)加熱殺死S型細(xì)菌的過程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的恢復(fù)又逐漸恢復(fù)活性。(3)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)論是S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”，沒有證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA。二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理1.實(shí)驗(yàn)者：

。2.實(shí)驗(yàn)方法：

法。3.實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體(如圖所示)赫爾希和蔡斯放射性同位素標(biāo)記DNA蛋白質(zhì)4.實(shí)驗(yàn)過程(1)標(biāo)記T2噬菌體大腸桿菌大腸桿菌噬菌體噬菌體(2)侵染細(xì)菌高低低高5.實(shí)驗(yàn)分析(1)T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，

進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而

留在外面。(2)子代T2噬菌體的各種性狀是通過

來遺傳的。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

才是真正的遺傳物質(zhì)。DNA蛋白質(zhì)外殼親代的DNADNA結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)過程分析：1.標(biāo)記噬菌體時(shí)，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？答案噬菌體營寄生生活，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。問題探究答案2.能否用14C和18O標(biāo)記噬菌體？能否用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體？答案不能，因?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)都含C和O；不能用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體。3.實(shí)驗(yàn)中攪拌的目的是什么？答案目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離。答案離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。4.實(shí)驗(yàn)中離心的目的是什么？離心管的上清液和沉淀物中分別是什么？答案攪拌不充分，有少量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。5.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)沉淀物中放射性也較高，可能是什么原因造成的？答案答案(1)保溫時(shí)間過短，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。(2)保溫時(shí)間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代，經(jīng)離心后分布于上清液中。6.用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？答案知識(shí)整合噬菌體營寄生生活，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體；攪拌是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離，經(jīng)過離心，噬菌體顆粒到了上清液中，大腸桿菌留在沉淀物中；如果攪拌不充分，有少量35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，會(huì)隨細(xì)菌離心到沉淀物中。保溫時(shí)間要適當(dāng)，時(shí)間過短，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，時(shí)間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代，經(jīng)離心后分布于上清液中。

拓展應(yīng)用3.為證明蛋白質(zhì)和DNA究竟哪一種是遺傳物質(zhì)，赫爾希和蔡斯做了“T2噬菌體侵染大腸桿菌”的實(shí)驗(yàn)(T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內(nèi))。下圖中親代噬菌體已用32P標(biāo)記，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)及病毒、細(xì)菌的敘述正確的是A.圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，其內(nèi)的營養(yǎng)成分中要

加入32P標(biāo)記的無機(jī)鹽B.若要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模€要再設(shè)計(jì)一組用35S標(biāo)記噬菌體的實(shí)驗(yàn)，兩組相

互對(duì)照C.噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律，而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離

定律D.若本組實(shí)驗(yàn)B(上清液)中出現(xiàn)放射性，則不能證明DNA是遺傳物質(zhì)答案解析解析由題干信息可知，圖中親代噬菌體已用32P標(biāo)記，則錐形瓶中培養(yǎng)液內(nèi)的營養(yǎng)成分應(yīng)無放射性標(biāo)記；要證明DNA是遺傳物質(zhì)，還應(yīng)設(shè)計(jì)一組用35S標(biāo)記噬菌體的實(shí)驗(yàn)，二者為相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)；大腸桿菌是原核生物，其遺傳不遵循基因分離定律；若本組實(shí)驗(yàn)B(上清液)中出現(xiàn)放射性，可能是實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，大腸桿菌裂解導(dǎo)致的，也可能是部分噬菌體的DNA未侵入大腸桿菌，經(jīng)攪拌、離心到上清液中。4.如果用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染大腸桿菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)中，能夠找到的標(biāo)記元素為A.在外殼中找到15N和35SB.在DNA中找到15N和32PC.在外殼中找到15ND.在DNA中找到15N、32P和35S答案解析解析用15N、32P、35S共同標(biāo)記噬菌體，15N標(biāo)記了噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼，32P標(biāo)記了噬菌體的DNA,35S標(biāo)記了噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，噬菌體侵染細(xì)菌過程中蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)菌外面，DNA進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，在細(xì)菌中以噬菌體DNA為模板，利用細(xì)菌的原料合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA，由于DNA復(fù)制，故在子代噬菌體中能找到15N和32P標(biāo)記的DNA，不能找到35S和15N標(biāo)記的蛋白質(zhì)。方法鏈接“二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況三、生物的遺傳物質(zhì)(3)結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是

，不是

。2.絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

，只有極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

。因此，

是主要的遺傳物質(zhì)?；A(chǔ)梳理1.RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)(1)實(shí)驗(yàn)材料：煙草花葉病毒，只由

和

組成。(2)實(shí)驗(yàn)過程蛋白質(zhì)RNA不感染病毒RNA感染病毒RNA蛋白質(zhì)DNARNADNA1.人、噬菌體、煙草花葉病毒及大腸桿菌的遺傳物質(zhì)分別是什么？答案分別是DNA、DNA、RNA、DNA。問題探究答案2.下列有關(guān)遺傳物質(zhì)的敘述，哪些說法是正確的？①DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)②核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)③酵母菌的遺傳物質(zhì)主要是DNA④病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA⑤艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA答案②④。答案磷酸、脫氧核糖、含氮堿基。3.蠶豆細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解的產(chǎn)物有哪些？答案知識(shí)整合細(xì)胞生物同時(shí)含有DNA和RNA，其中DNA是遺傳物質(zhì)；病毒只含有一種核酸，含有DNA(如噬菌體)的，DNA是遺傳物質(zhì)，含有RNA(艾滋病病毒、煙草花葉病毒等)的，RNA是遺傳物質(zhì)。拓展應(yīng)用5.煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙葉，但二者致病病斑不同，如圖所示。下列說法中不正確的是A.a過程表示用TMV的蛋白質(zhì)外殼感染煙葉，結(jié)果說明TMV的蛋白質(zhì)外

殼沒有侵染作用B.b過程表示用HRV的RNA單獨(dú)接種煙葉，結(jié)果說明具有侵染作用C.c、d兩過程表示用TMV的外殼和HRV的RNA組合成的“雜種病毒”接

種煙葉，結(jié)果說明該“雜種病毒”有侵染作用，表現(xiàn)病癥為煙葉感染

車前草病毒的癥狀，并能從中分離出車前草病毒D.該實(shí)驗(yàn)證明只有車前草病毒的RNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)外殼和煙草花

葉病毒的RNA不是遺傳物質(zhì)解析由于該實(shí)驗(yàn)中并沒有用煙草花葉病毒的RNA侵染煙葉，因此無法證明煙草花葉病毒的RNA不是遺傳物質(zhì)。答案解析6.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DNAB.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)含有硫元素D.HIV的遺傳物質(zhì)水解產(chǎn)生4種脫氧核苷酸答案解析解析A中豌豆的遺傳物質(zhì)只有DNA；B中酵母菌的遺傳物質(zhì)DNA主要分布在染色體上，細(xì)胞質(zhì)中也有；C中T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，不含S元素；D中HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，初步水解后產(chǎn)生4種核糖核苷酸。課堂小結(jié)DNADNARNADNA當(dāng)堂檢測1.在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，在培養(yǎng)有R型細(xì)菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從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型細(xì)菌的是23451答案解析A.3和4 B.1、3和4C.2、3和4 D.1、2、3和4√解析2、3、4三支試管內(nèi)只有R型細(xì)菌，因?yàn)闆]有S型細(xì)菌的DNA，所以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號(hào)試管因?yàn)橛蠸型細(xì)菌的DNA，所以會(huì)使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的R型細(xì)菌只是一部分，故試管內(nèi)仍然有R型細(xì)菌存在。234512.在探索遺傳物質(zhì)的過程中，赫爾希和蔡斯做了T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)敘述正確的是A.用32P、35S標(biāo)記同一組T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)B.該實(shí)驗(yàn)的步驟是標(biāo)記、培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測C.用含有充足有機(jī)物的完全培養(yǎng)基培養(yǎng)T2噬菌體D.該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)√答案23415解析23415解析32P、35S分別標(biāo)記不同組T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)先標(biāo)記噬菌體，然后用標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體，之后進(jìn)行攪拌和離心，最后檢測上清液和沉淀物的放射性，B正確；T2噬菌體只能用活的細(xì)胞培養(yǎng)，不能用培養(yǎng)基培養(yǎng)，C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，而不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。234153.噬菌體在繁殖過程中所利用的原料是A.細(xì)菌的核苷酸和氨基酸B.自身的核苷酸和細(xì)菌的氨基酸C.自身的核苷酸和氨基酸D.自身的氨基酸和細(xì)菌的核苷酸√答案解析解析噬菌體只能寄生在活的細(xì)胞中，在繁殖過程中以自己的遺傳物質(zhì)為模板，用宿主細(xì)胞的核苷酸和氨基酸作原料，進(jìn)行遺傳物質(zhì)的復(fù)制和蛋白質(zhì)外殼的合成，A正確。234154.下列有關(guān)核酸與遺傳物質(zhì)關(guān)系的敘述，不正確的是A.DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)B.有些生物的遺傳物質(zhì)是RNAC.在真核生物中，DNA和RNA都是遺傳物質(zhì)，其中DNA是主要的遺傳物質(zhì)D.核酸是所有生物的遺傳物質(zhì)，其中DNA是主要的遺傳物質(zhì)