資源簡介

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第16講　DNA是主要的遺傳物質
[課程導學]
內容要求 3.1.1.概述多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
與舊教材對比 增：①莢膜的解釋(相關信息)；②自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。改：①肺炎雙球菌改為肺炎鏈球菌；②艾弗里實驗內容；③T2噬菌體改為T2噬菌體。
考點一　肺炎鏈球菌的轉化實驗
1．格里菲思的體內轉化實驗
[提醒]　(1)發生轉化的只是少部分R型細菌。
(2)該實驗僅能證明S型細菌中含有某種“轉化因子”，但“轉化因子”的本質不清楚。
2．艾弗里的體外轉化實驗
(1)實驗過程
[提醒]　在艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。采用了自變量控制中的減法原理。
(2)實驗分析
[提醒]　轉化的實質是基因重組而非基因突變。
(1)從格里菲思實驗中的病死小鼠體內分離得到的肺炎鏈球菌只有S型細菌而無R型細菌。(　　)
(2)格里菲思實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀。(　　)
(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型細菌發生轉化。(　　)
(4)艾弗里的體外轉化實驗采用了物質提純、鑒定與細菌體外培養等技術。(　　)
(5)在生命科學發展過程中，肺炎鏈球菌轉化實驗證明了DNA是遺傳物質。(　　)
(6)艾弗里的體外轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質。(　　)
(7)肺炎鏈球菌轉化實驗最關鍵的設計思路是將DNA和蛋白質分開，分別觀察其遺傳作用。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
(7)√
1．(必修2 P43圖3－2)若將加熱致死的R型細菌與S型活細菌混合后注射到小鼠體內，____________(填“能”或“不能”)從小鼠體內分離出R型活細菌，原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：不能　S型細菌不能轉化為R型細菌
2．(必修2 P47拓展應用T2)肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗表明，作為遺傳物質至少要具備哪幾個條件？
_______________________________________________________________。
提示：能夠準確地自我復制；能夠指導蛋白質合成，從而控制生物體的性狀和新陳代謝；具有貯存遺傳信息的能力；結構比較穩定等
突破 肺炎鏈球菌的體內、體外轉化實驗
核心素養 科學探究
1．(2021·高考全國卷乙改編)在格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱致死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌。某同學根據上述實驗，結合現有生物學知識所做的下列推測中，不合理的是(　　)
A．與R型細菌相比，S型細菌的毒性可能與莢膜多糖有關
B．S型細菌的DNA能夠進入R型細菌細胞指導蛋白質的合成
C．加熱致死S型細菌使其蛋白質功能喪失而DNA功能可能不受影響
D．將S型細菌的DNA經DNA酶處理后與R型細菌混合，可以得到S型細菌
解析：選D。DNA酶可以水解S型細菌的DNA，因此S型細菌的DNA經DNA酶處理后的產物不能將R型細菌轉化成S型細菌，D不合理。
2．(2019·浙江4月選考改編)為研究R型肺炎鏈球菌轉化為S型肺炎鏈球菌的轉化物質是DNA還是蛋白質，進行了肺炎鏈球菌體外轉化實驗，其基本過程如圖所示：
下列敘述正確的是(　　)
A．甲組培養皿中只有S型菌落，推測加熱不會破壞轉化物質的活性
B．乙組培養皿中有R型及S型菌落，推測轉化物質是蛋白質
C．丙組培養皿中只有R型菌落，推測轉化物質是DNA
D．該實驗能證明肺炎鏈球菌的主要遺傳物質是DNA
解析：選C。甲組培養皿中有S型菌落，推測加熱通常不會破壞轉化物質的活性，但培養皿中也有未轉化的R型細菌，A錯誤；乙組中S型細菌提取物中的蛋白質被蛋白酶催化水解，所以可推測轉化物質不是蛋白質，B錯誤；丙組培養皿中只有R型菌落，由于加入了DNA酶，所以可推測轉化物質是DNA，C正確；該實驗能證明肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNA，而不是主要遺傳物質是DNA，D錯誤。
格里菲思實驗(實驗一)與
艾弗里實驗(實驗二)的三個“不同”
　
[事實概述類]
1．[2017·全國Ⅰ，T38(5)改編]艾弗里等人的肺炎鏈球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體
[原因分析類]
2．加熱后S型細菌死亡，但加入R型活細菌后能轉化成活的S型細菌的原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________________。
答案：加熱會使蛋白質和DNA的空間結構發生改變，但DNA在降溫后會恢復雙螺旋結構，蛋白質不能恢復原結構，恢復原結構的S型細菌的DNA使R型細菌發生轉化
3．在體內轉化實驗中，如果沒有第三組實驗(注射加熱致死的S型細菌，小鼠不死亡)，不能得出格里菲思的結論，因為
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：無對照實驗，不能說明加熱致死的S型細菌中含有促成R型活細菌轉化成S型活細菌的轉化因子
4．加熱致死的S型細菌與正常的R型活細菌混合注入小鼠體內后，小鼠體內S型細菌、R型細菌含量的變化情況如圖所示，請分析曲線變化的原因。
(1)ab段R型細菌數量減少的原因是______________________________
_______________________________________________________________。
(2)bc段R型細菌數量增多的原因是________________________________
_______________________________________________________________。
(3)后期出現的大量S型細菌是由_________________________________
____________________而來的。
答案：(1)小鼠體內形成大量的對抗R型細菌的抗體，致使R型細菌數量減少
(2)b點之前，已有少量R型細菌轉化為S型細菌，S型細菌能降低小鼠的免疫力，造成R型細菌大量繁殖
(3)R型細菌轉化成的S型細菌繁殖
[開放思維類]
5．請在格里菲思實驗的基礎上以R型活細菌、加熱致死的S型細菌、小鼠等為實驗材料，設計一個實驗方案證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。簡要寫出實驗思路并預期實驗結果及結論。
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：實驗思路：①將加熱致死的S型細菌體內的物質分離，分別得到蛋白質和DNA。②將分離得到的S型細菌的蛋白質和DNA分別與R型細菌混合一段時間后，再分別注射入甲、乙兩組小鼠體內，觀察兩組小鼠的生活情況。
實驗結果及結論：甲組小鼠不死亡，乙組小鼠死亡，并在乙組小鼠體內發現活的S型細菌，則證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質
考點二　噬菌體侵染細菌的實驗
1．實驗材料：噬菌體和大腸桿菌等。
[提醒]　T2噬菌體屬于DNA病毒，具有特異性，專門寄生在大腸桿菌體內，不能直接用培養基培養。若要標記T2噬菌體，需先標記大腸桿菌。
2．實驗過程
[提醒]　分別用含35S、32P的噬菌體侵染細菌的實驗采用的是對比(相互對照)實驗。
(1)噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等。(　　)
(2)噬菌體侵染細菌的實驗比肺炎鏈球菌轉化實驗更具有說服力。(　　)
(3)32P、35S標記的噬菌體侵染細菌的實驗分別說明DNA是遺傳物質、蛋白質不是遺傳物質。(　　)
(4)T2噬菌體可利用宿主體內的物質大量增殖。(　　)
(5)用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質。(　　)
(6)赫爾希和蔡斯用 35S和 32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和DNA，證明了DNA的復制方式。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
1．(必修2 P45相關信息)T2噬菌體中僅蛋白質分子中含有________，磷(P)幾乎都存在于DNA分子中。
提示：硫(S)
2．(必修2 P45圖3－6)某科研小組攪拌、離心后的實驗數據如下圖所示，則：
①圖中被侵染的細菌的存活率基本保持在100%，本組數據的意義是_______________________________________________________________。
②細胞外的32P含量有30%，原因是_______________________________
_______________________________________________________________。
③上清液中的 35S先增大后保持在80%左右，原因是____________________________________________________________________。
提示：(1)作為對照組，以證明細菌未裂解　(2)有部分標記的噬菌體還沒有侵染細菌　(3)大約有20%的噬菌體沒有與細菌分離
1．“二看法”判斷子代噬菌體標記情況
2．噬菌體侵染細菌實驗中上清液和沉淀物放射性分析
(1)用32P 標記的噬菌體侵染大腸桿菌
(2)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌
3．比較肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗
突破1 噬菌體侵染細菌的實驗分析
核心素養 科學探究
1．(2020·浙江1月選考改編)某研究小組用放射性同位素32P、35S分別標記T2噬菌體，然后將大腸桿菌和被標記的噬菌體置于培養液中培養，如圖所示。一段時間后，分別進行攪拌、離心，并檢測沉淀物和上清液中的放射性。下列分析錯誤的是(　　)
A．甲組的上清液含極少量32P標記的噬菌體DNA，但不產生含32P的子代噬菌體
B．甲組被感染的細菌內含有32P標記的噬菌體DNA，也可產生不含32P的子代噬菌體
C．乙組的上清液含極少量35S標記的噬菌體蛋白質，也可產生含35S的子代噬菌體
D．乙組被感染的細菌內不含35S標記的噬菌體蛋白質，也不產生含35S的子代噬菌體
解析：選C。由于噬菌體侵染大腸桿菌時，其蛋白質外殼不會進入大腸桿菌，所以乙組的上清液含較多35S標記的噬菌體蛋白質，不會產生含35S的子代噬菌體，C錯誤。
2．(不定項)下圖A～E表示用35S標記的T2噬菌體侵染細菌的過程，下列有關敘述不正確的是(　　)
A．A～E依次為吸附、注入、復制、組裝和釋放
B．C時細菌內部分DNA分子具有放射性
C．D、E時分別攪拌、離心，后者上清液中放射性較強
D．該實驗證明DNA是T2噬菌體的主要遺傳物質
解析：選BCD。T2噬菌體侵染細菌的過程依次為吸附、注入、復制、組裝和釋放，即A～E過程，A正確；C過程是以T2噬菌體的DNA和mRNA為模板，以細菌內的脫氧核苷酸和氨基酸為原料合成子代DNA和蛋白質外殼的過程，由于35S只能標記蛋白質，被標記的蛋白質外殼留在細菌的外面，故C時細菌內的DNA分子均無放射性，B錯誤；由于35S存在于原始T2噬菌體的蛋白質外殼中，且吸附在細菌細胞外，攪拌、離心后存在于上清液中，故D、E時分別攪拌、離心，二者上清液中的放射性幾乎沒有區別，C錯誤；該實驗證明DNA是T2噬菌體的遺傳物質，D錯誤。
三次涉及大腸桿菌
　
突破2 兩個經典實驗的比較
核心素養 科學思維
3．艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗，都能證明DNA是遺傳物質，對這兩個實驗的研究方法可能有：①設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應；②利用放射性同位素標記法。下列有關敘述正確的是(　　)
A．兩者都運用了①和②
B．前者運用了①，后者運用了②
C．前者只運用了②，后者運用了①和②
D．前者只運用了①，后者運用了①和②
解析：選D。艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗是設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應。而赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗也是把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應，并且運用了放射性同位素標記法。
4．(不定項)(2022·山東德州高三一模)下列關于“肺炎鏈球菌的體外轉化實驗”和“T2噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，錯誤的是(　　)
A．將S型細菌的DNA與R型活細菌混合培養，一段時間后培養基中只有一種菌落
B．在用35S標記的T2噬菌體侵染細菌的實驗中，細菌裂解后得到的T2噬菌體大多數有放射性
C．在用32P標記的T2噬菌體侵染細菌的實驗中，保溫時間太長或太短均可導致上清液放射性升高
D．兩個實驗的設計思路都是設法將DNA與蛋白質分開后單獨研究各自的效應
解析：選AB。S型細菌的DNA會使部分R型細菌轉化為S型細菌，一段時間后，培養基中會有兩種菌落，A錯誤；35S標記的是T2噬菌體的蛋白質外殼，在T2噬菌體侵染細菌的實驗中，只有DNA進入大腸桿菌的細胞中，蛋白質外殼留在細胞外，細菌裂解后得到的子代噬菌體沒有放射性，B錯誤。
[事實概述類]
1．艾弗里和赫爾希選用細菌或病毒作實驗材料的優點是
______________________________________________________________。
答案：個體小、結構簡單；繁殖快
2．在噬菌體侵染細菌實驗中，攪拌和離心的目的：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體及其蛋白質外殼與細菌脫離；離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的大腸桿菌
[原因分析類]
3．[2016·全國Ⅰ，T29(3)]將一個某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養基中培養一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個)并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：一個含有32P標記的噬菌體雙鏈DNA分子經半保留復制后，標記的兩條單鏈只能分配到2個噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個噬菌體中只有2個帶有標記
4．在證明DNA是遺傳物質的實驗中，赫爾希和蔡斯分別用32P和35S標記T2噬菌體的DNA和蛋白質，據下圖分析標記元素所在的部位并說出理由：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
該實驗不能標記C、H、O、N這些元素的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：標記元素所在的部位分別是①④。標記DNA用的是P，①是磷酸；標記蛋白質用的是S，只有R基(④)中可能含有S　C、H、O、N是DNA和蛋白質共有的元素，若選擇共有的元素做標記，則無法將DNA和蛋白質區分開
5．下圖為T4噬菌體感染大腸桿菌后，大腸桿菌內放射性RNA與T4噬菌體DNA及大腸桿菌DNA的雜交結果，曲線________(填“a”或“b”)最可能表示放射性RNA與大腸桿菌DNA雜交的結果，出現該趨勢的原因可能是____________
_______________________________________________________________。
答案：b　隨感染時間延長，以大腸桿菌DNA為模板合成的放射性RNA減少
[開放思維類]
6．若某研究小組計劃利用放射性同位素標記法探究新冠肺炎病毒——2019 nCoV的遺傳物質是DNA還是RNA，請簡述該實驗的設計思路：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：以含同位素標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸為原料分別培養活細胞，再用上述標記的兩種細胞培養該病毒，一段時間后分別檢測子代病毒中是否出現放射性
考點三　DNA是主要的遺傳物質
1．RNA是遺傳物質的實驗
2．生物體內的核酸種類及遺傳物質
[提醒]　(1)病毒的遺傳物質是DNA或RNA，由細胞構成的生物的遺傳物質是DNA。
(2)絕大多數生物的遺傳物質是DNA，因此DNA是主要的遺傳物質。
(1)RNA或DNA是T2噬菌體的遺傳物質。(　　)
(2)真核生物、原核生物、大部分病毒的遺傳物質是DNA，少部分病毒的遺傳物質是RNA。(　　)
(3)生物的遺傳物質的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。(　　)
(4)細胞核內的遺傳物質是DNA，細胞質內的遺傳物質是RNA。(　　)
(5)乳酸菌的遺傳物質主要分布在染色體上。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×
1．(2022·黑龍江牡丹江高三模擬)下圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)的遺傳物質”的實驗過程，下列說法正確的是(　　)
A．水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNA
B．TMV的蛋白質不能進入煙草細胞中
C．侵入煙草細胞的RNA進行了逆轉錄過程
D．RNA是TMV的主要遺傳物質
解析：選A。由圖示分析可知，TMV放在水和苯酚中振蕩后，RNA和蛋白質分離，A正確；通過接種的方式，TMV的蛋白質可以進入煙草細胞中，B錯誤；從此實驗中看不出TMV的RNA在煙草細胞中進行了逆轉錄過程，C錯誤；此實驗說明TMV的遺傳物質是RNA，而不是蛋白質，一種生物的遺傳物質只有一種，沒有主次之分，D錯誤。
2．研究表明，金柑花斑病是由一種新型病毒感染金柑葉片引起的，為探究金柑花斑病的病毒類型是DNA病毒還是RNA病毒，某研究小組采用的實驗材料如下：長勢相近的1年生金柑、TRIzol試劑(用于DNA、RNA和蛋白質的分離)、DNA酶、RNA酶及實驗需要的用具。請回答下列問題：
(1)核酸作為遺傳物質具備的條件有
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)探究病毒的類型，方法步驟如下：
①選擇長勢相近的1年生金柑，均分為A、B兩組。
②用____________處理金柑花葉病毒，將該病毒的核酸和蛋白質分開，取等量的核酸平均分成甲、乙兩組。
③用DNA酶處理甲組，RNA酶處理乙組，培養一段時間后分別感染A、B組金柑。
④一段時間后，觀察__________________________________________。
(3)預期實驗結果和結論：______________________________________
_______________________________________________________________。
答案：(1)在細胞生長和繁殖過程中能夠準確地復制，具有遺傳的連續性；儲存大量遺傳信息；結構比較穩定(合理即可)
(2)②TRIzol試劑　④A、B組金柑葉片是否有花斑出現
(3)若A組金柑葉片出現花斑病，B組沒有出現，則該病毒為RNA病毒；反之則為DNA病毒
“遺傳物質”探索的4種方法
　
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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