人教版生物必修2 第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质.docx

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人教版生物必修2第3章第1节DNA是主要的遗传物质

第1节　DNA是主要的遗传物质

1．掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论。

（重、难点）

2．掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。

（重、难点）

3．理解DNA是主要遗传物质的结论。

肺炎双球菌的转化实验

1．对遗传物质的早期推测

2．肺炎双球菌转化实验

（1）肺炎双球菌的两种类型

名称

有无荚膜

菌落特点

有无毒性

S型细菌

有

光滑

有

R型细菌

无

粗糙

无

（2）体内转化实验——格里菲思的实验：

①实验过程及现象：

②结论：

加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子，将R型活细菌转化为S型活细菌。

（3）体外转化实验——艾弗里的转化实验：

①实验结果及现象：

②结论：

DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

探讨：

某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验，进行了以下4个实验：

①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠

②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠

③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠

④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠

以上四组实验小鼠的存活情况分别是怎样的？

提示：

①存活，②死亡，③存活，④存活。

探讨：

在艾弗里的转化实验中，最后用S型菌的DNA和DNA酶混合作用后，再和R型菌混合培养，该实验的目的是什么？

提示：

从反面证实DNA是遗传物质，也证实了DNA的分解产物不是遗传物质。

　肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较

项目

体内转化实验

体外转化实验

实验者

格里菲思

艾弗里及其同事

细菌培养

在小鼠体内

体外培养基

实验原则

R型细菌与S型细菌的毒性对照

S型细菌各成分的作用对照

实验结果

加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌

S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌

实验结论

S型细菌体内有“转化因子”

S型细菌的DNA是遗传物质

巧妙构思

用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化

将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用

联系

①所用材料相同；②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则

1．已知有荚膜的肺炎双球菌可引起动物致死性肺炎，无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。

请根据下列实验回答：

从有荚膜的肺炎双球菌中提取了DNA、蛋白质、多糖等物质，分别加入培养无荚膜细菌的培养基中，并将培养液注射到小鼠体内，其结果不正确的是（　　）

【解析】　从有荚膜的肺炎双球菌体内提取的物质中，只有DNA才能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，使小鼠致死。

A、B、C都正确。

D中有DNA，但用DNA酶处理DNA分子，就会使DNA分子水解，不会使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，小鼠应正常。

【答案】　D

2．下列关于肺炎双球菌体外转化实验的叙述，错误的是（　　）

A．需对S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定

B．R型细菌转化为S型细菌后，其性状是可以遗传的

C．S型细菌的DNA使部分R型细菌转化为S型细菌

D．该实验的思路是将DNA和蛋白质分开，单独观察DNA的作用

【解析】　肺炎双球菌体外转化实验的设计思路是将DNA、蛋白质及多糖等物质分开，单独观察它们的作用。

【答案】　D

　噬菌体侵染细菌的实验

1．T2噬菌体的结构与代谢

（1）结构：

（2）代谢与增殖[判断]

①T2噬菌体只寄生在大肠杆菌体内。

（√）

②在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的成分。

（√）

③当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。

（√）

2．实验过程

3．实验结果及结论

亲代噬菌体

寄主细胞内

子代噬菌体

实验结论

32P标记DNA

－

－

DNA是遗传物质

35S标记蛋白质

－

－

探讨：

为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？

提示：

因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。

探讨：

能否用14C和18O标记噬菌体？

能否用32P和35S同时标记噬菌体？

提示：

不能，因为DNA和蛋白质都含C和O。

不能用32P和35S同时标记噬菌体。

探讨：

噬菌体侵染细菌的实验中，沉淀物中含有的物质主要是什么？

提示：

被侵染的大肠杆菌。

1．上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析

（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因

①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。

②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。

（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因

由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。

2．同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析

（1）用哪种标记元素。

若用32P和35S，则分别标记了DNA和蛋白质，若用C、H、O等，则同时标记了DNA和蛋白质。

（2）注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表：

DNA

蛋白质

DNA和蛋白质

噬菌体

32P

35S

14C、3H、18O、15N

细菌

31P

32S

12C、2H、16O、14N

子代噬

菌体

32P（少数）、

31P（全部）

32S

C、H、O、N的两

种同位素都有

1．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验：

①用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；

②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌；

③用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。

一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是（　　）

A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液

B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液

C．沉淀物、上清液、沉淀物

D．上清液、上清液、沉淀物和上清液

【解析】　①32P标记的是噬菌体的DNA，用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌时，只有DNA进入大肠杆菌，并随着大肠杆菌离心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌时，噬菌体的DNA和大肠杆菌均离心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物；③3H标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳，蛋白质外壳离心到上清液中，而噬菌体的DNA和大肠杆菌离心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物和上清液。

【答案】　B

2．科学家用含有15N的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养T2噬菌体，待大肠杆菌解体后，15N（　　）【导学号：

10090080】

A．不出现在T2噬菌体中

B．仅出现在T2噬菌体的DNA中

C．出现在T2噬菌体的外壳和DNA中

D．仅出现在T2噬菌体的外壳中

【解析】　DNA和蛋白质中都含有N元素。

噬菌体侵染被15N标记的大肠杆菌，合成自身DNA和蛋白质的原料都来源于大肠杆菌，因此子代噬菌体的DNA和蛋白质都含有15N。

【答案】　C

　DNA是主要的遗传物质

1．RNA是遗传物质的实验证据

（1）烟草花叶病毒的组成：

（2）侵染实验：

（3）结论：

烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。

2．DNA是主要的遗传物质[判断]

（1）肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验可证明DNA是主要的遗传物质。

（×）

（2）DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA。

（√）

（3）生物的遗传物质是DNA或RNA。

（√）

探讨：

病毒的遗传物质是否都是RNA?

提示：

不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。

探讨：

细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?

提示：

细胞质中的遗传物质是DNA。

1．不同生物的遗传物质

生物

类型

细胞生物

非细胞生物

真核生物

原核生物

多数病毒

少数病毒

实例

真菌、原生生物、所有动植物

细菌、蓝藻、放线菌等

噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等

HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等

核酸种类

DNA和RNA

DNA和RNA

DNA

RNA

遗传物质

DNA

DNA

DNA

RNA

结果：

绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA

结论：

DNA是主要的遗传物质

2.生物的遗传物质总结：

（1）生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。

（2）既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。

（3）只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。

（4）由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

1．科学家从烟草花叶病毒（TMV）中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。

下列4组实验（见下表）中，不可能出现的结果是（　　）

实验

编号

实验过程

实验结果

病斑

类型

病斑中分离出的病毒类型

A

a型TMV→感染植物

a型

a型

B

b型TMV→感染植物

b型

b型

C

组合病毒（a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA）→感染植物

b型

a型

D

组合病毒（b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA）→感染植物

a型

a型

【解析】　烟草花叶病毒是RNA病毒，遗传特性是由RNA决定的，实验C组合病毒的遗传物质是b型TMV的RNA，所以分离出的病毒类型应该是b型。

【答案】　C

2．下列有关遗传物质的叙述错误的是（　　）

A．正常情况下，同一生物的不同组织，DNA结构一定相同，数量也一定相同

B．正常情况下，同一生物的不同组织，DNA结构一定相同，数量可能不同

C．细胞生物的遗传物质都是DNA

D．任何生物个体的遗传物质都只有一种

【解析】　由于生物的不同组织分化程度不同，高度分化的组织不分裂，DNA含量稳定，分化程度较低的组织由于细胞不断分裂，其DNA含量（或数量）经常发生变化，故选项A错、选项B正确；有细胞结构的生物既含DNA，也含RNA，但只有DNA是遗传物质，选项C正确；无细胞结构的病毒，只含一种核酸，含哪种核酸，哪种核酸就是遗传物质，选项D正确。

【答案】　A

1．肺炎双球菌的转化实验中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是（　　）

A．R型细菌和S型细菌

B．R型细菌和R型细菌

C．S型细菌和S型细菌

D．S型细菌和R型细菌

【解析】　格里菲思转化实验证明了S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌，由此判断A项正确。

【答案】　A

2．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内出现S型活细菌的是（　　）

A．3和4　　　　　　B．1、3和4

C．2、3和4D．1

【解析】　3、4两支试管内的R型细菌因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化。

2号试管虽然有DNA，但被DNA酶分解，所以也不会发生转化。

1号试管内有S型细菌的DNA，所以会使