第3章第1節(jié)第1課時(shí)基因的本質(zhì)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.闡明科學(xué)家探索DNA是主要遺傳物質(zhì)的過程。2.通過對艾弗里實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”自主梳理1.對遺傳物質(zhì)的早期推測：20世紀(jì)20年代，人們已經(jīng)認(rèn)識到蛋白質(zhì)是由連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照，形成不同的蛋白質(zhì)。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為是生物體的遺傳物質(zhì)。2.肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)（1）肺炎鏈球菌類型多糖莢膜菌落致病性S型R型（2）格里菲斯實(shí)驗(yàn)：①實(shí)驗(yàn)材料：。②實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果、和結(jié)論組別操作小鼠狀況從小鼠分離的細(xì)菌第一組第二組第三組第四組結(jié)論（3）艾弗里實(shí)驗(yàn)：探究S型細(xì)菌中的“轉(zhuǎn)化因子”是什么物質(zhì)①實(shí)驗(yàn)材料：。②實(shí)驗(yàn)操作組別培養(yǎng)皿加入物質(zhì)接種菌培養(yǎng)皿出現(xiàn)的菌落第一組加熱殺死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二組加熱殺死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三組加熱殺死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四組加熱殺死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落結(jié)論DNA酶使加熱殺死的S型菌失去轉(zhuǎn)化作用結(jié)論DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)預(yù)習(xí)檢測（限時(shí)10分鐘）1．下列有關(guān)肺炎雙球菌的說法中，正確的是（

）A．加熱致死的S型細(xì)菌和R型細(xì)菌活細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi)，從小鼠尸體中提取到的細(xì)菌全是S型活細(xì)菌B．R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌后導(dǎo)致小鼠死亡，是因?yàn)镾型細(xì)菌的DNA具有毒性C．加熱殺死的S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌內(nèi)，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌D．格里菲斯實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)2．艾弗里用去污劑裂解被加熱殺死的S型肺炎鏈球菌細(xì)胞，然后將裂解產(chǎn)物依次進(jìn)行下圖所示的處理后，再分別進(jìn)行肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．實(shí)驗(yàn)①和⑤對照能說明轉(zhuǎn)化因子是S型細(xì)菌的DNAB．該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)遵循了自變量控制的減法原理C．①②③④組實(shí)驗(yàn)中均只有S型細(xì)菌，且未出現(xiàn)R型細(xì)菌D．該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有培養(yǎng)基的成分、培養(yǎng)條件、培養(yǎng)時(shí)間等3．下圖是肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)圖解，其中細(xì)胞提取物是加熱致死的S型細(xì)菌破碎后去除絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)制成的。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）

A．實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是設(shè)法分別研究DNA和蛋白質(zhì)各自的作用B．該實(shí)驗(yàn)在控制自變量的過程中利用了“加法原理”C．混合培養(yǎng)后4組的平板培養(yǎng)基上均會(huì)有R型細(xì)菌菌落D．該實(shí)驗(yàn)可證明DNA是遺傳物質(zhì)4．肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，發(fā)生轉(zhuǎn)化的細(xì)菌和作為轉(zhuǎn)化因子的物質(zhì)分別是（

）A．S型細(xì)菌和多糖莢膜 B．R型細(xì)菌和蛋白質(zhì)C．R型細(xì)菌和DNA D．S型細(xì)菌和RNA5．如圖為肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的部分圖解，請據(jù)圖回答：(1)該實(shí)驗(yàn)是在（填“艾弗里”或“格里菲思”）實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。(2)為進(jìn)一步探究細(xì)胞提取物中使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化物質(zhì)的化學(xué)成分，他們又設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)。

①實(shí)驗(yàn)中自變量的控制采用了（填“加法原理”或“減法原理”）。②實(shí)驗(yàn)中加入DNA酶的目的是，結(jié)果是（填“有”或“沒有”）R型細(xì)菌產(chǎn)生。③根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出的結(jié)論是：才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。6．1928年，格里菲思完成了著名的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，邁出了人類探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的重要一步?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問題：(1)S型細(xì)菌莢膜的主要成分是。真正的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是第組，該組與第組對照可排除該組老鼠死亡是由于R型細(xì)菌。格里菲思實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：。(2)若將第④組分離出來的細(xì)菌接種到合適的培養(yǎng)基培養(yǎng)，可觀察到的菌落形態(tài)是。7．R型肺炎鏈球菌菌體無多糖類的莢膜，是無毒性細(xì)菌，S型肺炎鏈球菌菌體有多糖類的莢膜，是有毒性細(xì)菌，可使人患肺炎或使小鼠患敗血癥。細(xì)菌學(xué)家艾弗里及其同事利用肺炎鏈球菌來探究什么是遺傳物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)過程如下。實(shí)驗(yàn)材料、用具:S型菌、R型菌、DNA酶、培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿等。艾弗里等人先做了以下3組實(shí)驗(yàn)。第一組:S型菌的蛋白質(zhì)+R型活菌培養(yǎng)基→R型菌落；第二組:S型菌的莢膜多糖+R型活菌培養(yǎng)基→R型菌落；第三組:S型菌的DNA+R型活菌培養(yǎng)基→S型菌落、R型菌落。請回答下列問題。(1)艾弗里等人后來發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)步驟并不嚴(yán)密，于是又做了第四組實(shí)驗(yàn)，請寫出第四組實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果:。(2)從上述實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是。(3)從第三組實(shí)驗(yàn)可知，S型菌的DNA或基因能否通過R型菌的細(xì)胞膜。(4)有人認(rèn)為，上述4個(gè)實(shí)驗(yàn)并不能說明蛋白質(zhì)和莢膜多糖不是遺傳物質(zhì)，理由是。(5)實(shí)驗(yàn)中涉及的S型菌和R型菌可以通過觀察培養(yǎng)基上的菌落來區(qū)分，區(qū)分的依據(jù)是。探究提升探究提升?探究一肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化【情景材料】大多數(shù)病原菌為世人所熟知是因?yàn)樗麄儚?qiáng)大的毒力和導(dǎo)致的可怕疾病，有一小部分的幸運(yùn)兒是因?yàn)槠渌魇礁鳂拥脑?，比如肺炎鏈球菌，作為轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料被世人熟知。那個(gè)讓肺炎鏈球菌被世人熟知的實(shí)驗(yàn)就是格里菲斯的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和艾弗里的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對于證明遺傳物質(zhì)的存在和成分具有重要的意義，因?yàn)楸缓笫浪懹?，同樣被人們記住的還有實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵材料，肺炎鏈球菌。肺炎鏈球菌具有多種株系，但只有光滑型的菌株有毒，可以使人類患大葉性肺炎，小鼠患敗血病。正是利用菌株毒力不同的特點(diǎn)，格里菲斯通過體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了轉(zhuǎn)化因子的存在(轉(zhuǎn)化因子就是遺傳物質(zhì)，只不過當(dāng)時(shí)沒人提出這個(gè)觀點(diǎn))?！締栴}探究】1.是什么原因?qū)е翿型菌轉(zhuǎn)化為S型菌？2.新產(chǎn)生的S型菌的莢膜多糖來自哪里？?探究二肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化【情景材料】1930年，格里菲斯發(fā)表論文2年后，美國洛克菲勒研究所艾弗里、亨利·道森、理查德·夏進(jìn)行了肺炎鏈球菌的離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，他們在含有抗R血清和加熱致死的S菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)R菌，結(jié)果產(chǎn)生了活的S菌。后來，艾弗里實(shí)驗(yàn)室的詹姆斯·阿洛韋將S菌過濾，除去一些細(xì)胞組分，得到一種無細(xì)胞的提取液，并用提取液進(jìn)行體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)獲得成功。但是，道森、夏和阿洛韋并未繼續(xù)探究，他們傾向于同意格里菲思的觀點(diǎn)。例如，阿洛韋在他的論文中寫到，能引起細(xì)菌特異性轉(zhuǎn)化的粗提液中的活性物質(zhì)對R菌起著特殊的刺激作用，這些R菌獲得了能夠合成任何類型的肺炎鏈球菌的莢膜多糖的能力。1934年，科林·麥克勞德加入了艾弗里實(shí)驗(yàn)室，他同艾弗里一起用阿洛韋的體外系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。1941年，他們已經(jīng)很有信心地認(rèn)為轉(zhuǎn)化因子是“胸腺類的核酸”。他們將S菌用去氧膽酸鹽溶液漂洗數(shù)次，用乙醇沉淀，得到黏性的乳白色沉淀。將沉淀溶于鹽溶液，然后用氯仿抽提2～3次除去蛋白，再用乙醇沉淀。將沉淀溶于鹽溶液，加入能夠水解多糖的酶，37℃消化4～6小時(shí)后鑒定溶液中的多糖已除去。再用氯仿抽提1次除去水解糖的酶和殘留蛋白，然后用乙醇沉淀。他們就這樣從75升培養(yǎng)物中得到10～25毫克沉淀，然后將沉淀溶于鹽溶液制成細(xì)胞提取物。他們首先用S菌的細(xì)胞提取物與活的R菌混合進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，并獲得成功。接著，他們將細(xì)胞提取物用不同的酶進(jìn)行處理后，再與活的Ⅱ型R菌混合進(jìn)行轉(zhuǎn)化。具體分這樣幾組：第一組，細(xì)胞提取物用蛋白酶處理，結(jié)果能夠轉(zhuǎn)化；第二組細(xì)胞提取物用RNA酶處理，能夠轉(zhuǎn)化；第三組，細(xì)胞提取物用DNA酶處理，不能轉(zhuǎn)化；第四組，細(xì)胞提取物用脂酶處理，能夠轉(zhuǎn)化?！締栴}探究】1.艾弗里等在S型菌提取物加入蛋白酶、脂酶、RNA酶、DNA酶的作用是什么？2.艾弗里等在實(shí)驗(yàn)中采用了哪些技術(shù)手段？要點(diǎn)歸納1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)3.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)自變量控制采用“減法原理”【注意問題】1.在格里菲斯實(shí)驗(yàn)中(1)實(shí)驗(yàn)①②對比說明R型細(xì)菌無致病性，S型細(xì)菌有致病性。(2)實(shí)驗(yàn)②③對比說明被加熱殺死的S型細(xì)菌無致病性。(3)實(shí)驗(yàn)②③④對比說明R型細(xì)菌可轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。(4)結(jié)論：加熱致死的S型細(xì)菌中含有某種轉(zhuǎn)化因子使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。2.在艾弗里實(shí)驗(yàn)中(1)實(shí)驗(yàn)①是對照組，②③④⑤是實(shí)驗(yàn)組。(2)實(shí)驗(yàn)②③④分別說明蛋白質(zhì)、RNA、脂質(zhì)沒有轉(zhuǎn)化作用。(3)實(shí)驗(yàn)①⑤說明DNA有轉(zhuǎn)化作用。(4)結(jié)論：DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。3.轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而非基因突變：肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是指S型細(xì)菌的DNA片段整合到R型細(xì)菌的DNA中，使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信息，即發(fā)生了基因重組。典例精講【例1】為研究R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA還是蛋白質(zhì)，進(jìn)行了下圖所示的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。對本實(shí)驗(yàn)作出的分析，正確的是()A.丙組培養(yǎng)基中沒有R型菌的菌落出現(xiàn)，乙組培養(yǎng)基中有R型菌的菌落出現(xiàn)B.如果用RNA酶去除提取物中的RNA，結(jié)果沒有S型菌的菌落出現(xiàn)C.如果提取S型菌蛋白質(zhì)并加入DNA酶混合后接種，結(jié)果仍有轉(zhuǎn)化活性D.如果S型菌的一段DNA插入到R菌DNA上屬于基因重組【答案】D【解析】由于丙組加入DNA酶會(huì)將DNA水解，丙組培養(yǎng)皿中只有R型菌落，由于乙組加入的是蛋白酶，乙組培養(yǎng)皿中有R型及S型菌落，A錯(cuò)誤；RNA酶不能水解DNA，所以用RNA酶水解去除RNA，結(jié)果仍有S型菌落出現(xiàn)，B錯(cuò)誤；如果提取S型菌蛋白質(zhì)并加入DNA酶去培養(yǎng)R型菌，結(jié)果沒有轉(zhuǎn)化活性，C錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)如果S型細(xì)菌的一段DNA插入到R型細(xì)菌的DNA上屬于基因重組，D正確?！纠?】格里菲思在進(jìn)行肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)時(shí)，只有在小鼠體內(nèi)才能成功，他將高溫殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌混合物在培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，很難看到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。而艾弗里在培養(yǎng)基中加了一定量的抗R型細(xì)菌的抗體，在體外就比較容易觀察到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。下列說法錯(cuò)誤的是()A.抗R型細(xì)菌抗體使S型細(xì)菌的DNA較易進(jìn)入R型細(xì)菌，易發(fā)生轉(zhuǎn)化作用B.R型細(xì)菌對小鼠免疫力的抵抗力較S型細(xì)菌弱，因此在小鼠體內(nèi)容易轉(zhuǎn)化成功C.未加抗R型細(xì)菌抗體的培養(yǎng)基中R型細(xì)菌的競爭力較強(qiáng)，很難看到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象D.可通過培養(yǎng)基上菌落的特征判斷是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象【答案】A【解析】由題意可知，在體外條件下，R型細(xì)菌在競爭中處于優(yōu)勢，故很難看到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；格里菲思在進(jìn)行肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)時(shí)只有在小鼠體內(nèi)才能轉(zhuǎn)化成功，而艾弗里在培養(yǎng)基中加了一定量的抗R型細(xì)菌的抗體就在體外成功重復(fù)了轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，說明S型細(xì)菌對小鼠免疫力的抵抗力更強(qiáng)，轉(zhuǎn)化生成的S型細(xì)菌在與R型細(xì)菌的競爭中占優(yōu)勢，因此在小鼠體內(nèi)容易轉(zhuǎn)化成功，B正確；艾弗里在培養(yǎng)基中加了一定量的抗R型細(xì)菌抗體，在體外就比較容易觀察到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，所以未加抗R型細(xì)菌抗體的培養(yǎng)基中R型細(xì)菌的競爭力較強(qiáng)，很難看到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，C正確；R型細(xì)菌的菌落表面粗糙，S型細(xì)菌的菌落表面光滑，所以實(shí)驗(yàn)過程中，通過觀察菌落的特征來判斷是否發(fā)生轉(zhuǎn)化，D正確?！纠?】請?jiān)诟窭锓扑紝?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用R型活細(xì)菌、加熱殺死的S型細(xì)菌、小鼠等為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論。_______________________________【答案】實(shí)驗(yàn)思路：①將加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)的物質(zhì)分離，分別得到蛋白質(zhì)和DNA。②將分離得到的S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)和DNA分別與R型細(xì)菌混合一段時(shí)間后，再分別注射入甲、乙兩組小鼠體內(nèi)，觀察兩組小鼠的生活情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論：甲組小鼠不死亡，乙組小鼠死亡，并在乙組小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)活的S型細(xì)菌，則證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)3.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)自變量控制采用“減法原理”1．將含有R型肺炎鏈球菌的培養(yǎng)液加入試管甲，將加熱致死的S型肺炎鏈球菌破碎后得到細(xì)胞提取物放入試管乙，并在試管乙中加入一定量的RNA酶；將試管甲、乙中的液體混合后得到試管丙。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析，正確的是（

）A．在試管丙中S型肺炎鏈球菌的數(shù)量多于R型B．如果將RNA酶換成蛋白酶，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同C．如果將RNA酶換為DNA酶，與之前的實(shí)驗(yàn)對照可說明肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)就是DNAD．該實(shí)驗(yàn)利用了加法原理，因變量是有無S型肺炎鏈球菌產(chǎn)生2．某科研小組在格里菲思實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程如圖所示（實(shí)驗(yàn)②和⑤分別為兩種菌混合后注射到小鼠體內(nèi)）。下列有關(guān)敘述正確的是（

）A．活菌甲在培養(yǎng)基上形成的菌落表面光滑B．通過實(shí)驗(yàn)②，鼠2的血液中只能分離出活菌乙C．加熱致死菌乙中的某種物質(zhì)能使活菌甲轉(zhuǎn)化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某種物質(zhì)能使死菌甲轉(zhuǎn)化成活菌乙3．下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述正確的是（

）A．人的遺傳物質(zhì)是DNA，藍(lán)細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是RNAB．艾弗里及其同事通過實(shí)驗(yàn)證明了肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)主要是DNAC．除了動(dòng)物、植物、真菌和細(xì)菌，其他生物的遺傳物質(zhì)都是RNAD．所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)都是DNA4.S型肺炎鏈球菌的某種“轉(zhuǎn)化因子”可使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。研究“轉(zhuǎn)化因子”化學(xué)本質(zhì)的部分實(shí)驗(yàn)流程如圖所示下列敘述正確的是（