1、3.1 DNA是主要的遗传物质学习目标1.阐明人类对遗传物质的探索过程的相关实验。2.说明DNA是主要的遗传物质。基础梳理一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质；20世纪30年代，虽然对DNA已有一定的认识，但蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。二、肺炎双球菌的转化实验1实验材料：肺炎双球菌。2体内转化实验(格里菲思)(1)过程与现象(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子。3体外转化实验(艾弗里) (1)过程和现象(2)实验结论：DNA是遗传物质。三、噬菌体侵染细菌的实验1实验过程和现象2实验结论：DNA是真正的遗传物质。四、生物的遗传物质
2、遗传物质生物种类结果结论DNA所有细胞生物及部分病毒绝大多数生物的遗传物质是DNADNA是主要的遗传物质RNA部分病毒深化探究探究点一肺炎双球菌的转化实验背景材料1格里菲思的体内转化实验思考交流11第组实验对照说明了什么？提示：R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。2第组实验说明了什么？提示：S型细菌加热后毒性丧失。3第组实验中小鼠死亡，死亡的小鼠体内分离出了S型细菌，它是怎样产生的？提示：S型细菌中的某种物质把R型活细菌转化成为S型活细菌。4格里菲思的推论是什么？提示：加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，能将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。背景材料2艾弗里的体外转化实验思考交流
3、21甲、乙、丙三组实验对照说明了什么？提示：DNA是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。2丁组实验的目的是什么？提示：从反面证实了DNA是遗传物质，也证实了DNA的分解产物不是转化因子。归纳总结_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
4、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所用材料相同；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；两实验都遵循对照原则、单一变量原则易错提醒：有关肺炎双球菌转化实验的三点提醒(1)在转化实验中，使小鼠致死的是S型细菌，不是S型细菌的DNA。(2)在转化实验中，只有少数的R型细菌转化为S型细菌，并非全部的R型细菌都发生转化。(3)艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质，格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。活学活用1在肺炎双球菌感染小鼠的实验中，下列实验结果不正确的是() A注射R型菌后，小鼠不死亡B注射S型菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出
5、活的S型菌C注射R型菌及热处理的S型菌后，小鼠死亡，从小鼠体内只能分离出活的S型菌D注射S型菌及热处理的R型菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出活的S型菌C注射R型菌及热处理的S型菌，S型菌的DNA使无毒的R型菌转化为有毒的S型菌，使小鼠死亡，从小鼠体内既能分离出S型菌，又能分离出R型菌。2“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质，得出这一结论的关键是()A用S型活菌和加热杀死后的S型菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照B用杀死的S型菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡C从死亡小鼠体内分离获得了S型菌D将S型菌的各种物质分离并分别加入各培养基中，培养R型菌，观
6、察是否发生转化DA项只能说明活的S型细菌有毒性，能使小鼠死亡，A错误；B项小鼠死亡的原因不清楚，B错误；C项说明小鼠死亡是由有毒性的S型菌造成的，C错误；将S型菌可能的各种因子分离并分别加入R型菌培养基中，只有加入S型细菌DNA的培养基中出现了S型菌落，这说明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质，D正确。探究点二噬菌体侵染细菌的实验背景材料1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，请分析。思考交流1上图中锥形瓶内的培养液是用来培养噬菌体还是大肠杆菌的？提示：大肠杆菌。2如果放射性主要分布在图中离心管的上清液中，则噬菌体被标记的应该是哪一部分？如何完成噬菌体的标
7、记呢？提示：标记的是蛋白质外壳部分；先用含 35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体。3若用被 32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是什么？提示：实验中保温培养时间过短，部分噬菌体没有侵染大肠杆菌，或者保温时间过长，大肠杆菌裂解，部分噬菌体被释放出来，则上清液中也可检测到部分放射性。4如果用 15N、32P、35S同时标记噬菌体后让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的放射性元素及其存在的部位分别在哪里？提示：15N、32P，DNA。归纳总结 1实验思路S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射
8、性同位素 32P和 35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们各自的作用。2噬菌体侵染细菌的过程 3实验分析35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，32P标记的DNA进入了宿主细胞内。4实验结论(1)直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。(2)间接证明：DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能控制蛋白质的生物合成，从而控制生物体的新陈代谢和性状。(3)不能证明：DNA是主要的遗传物质；蛋白质不是遗传物质。5噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)用 32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：保温时间过短，有一部
9、分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。(2)用 35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含 35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。6肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养同位素标记法：分别用同位素
10、35S、32P标记蛋白质和DNA结论证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质说明DNA能控制蛋白质的合成说明DNA能自我复制活学活用1在“噬菌体侵染细菌”的实验中，如果不对用35S标记的噬菌体的一组(甲组)进行搅拌，用 32P标记的噬菌体的一组(乙组)保温时间过长，则分别会出现什么异常结果()A甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强的放射性B甲组上清液中会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强的放射性C甲组沉淀物中会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强的放射性D甲组上清液中会出现较强放
11、射性，乙组沉淀物中也会出现较强的放射性A如果没有对甲组进行搅拌，则吸附在细菌表面的噬菌体外壳和细菌一起经离心进入沉淀物，导致沉淀物中放射性较强。如果对乙组保温时间过长，则感染了噬菌体的细菌会裂解，释放出其中的子代噬菌体，经搅拌、离心后会导致上清液中放射性较强。2T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程为：同位素标记噬菌体噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心检测上清液和沉淀物的放射性，下列说法正确的是()A实验中有两次培养T2噬菌体的过程，可以说明病毒的生命活动离不开细胞B噬菌体侵染的是未被标记的大肠杆菌，为保证侵染的效果可延长保温的时间C离心的目的是让T2噬菌体和大肠杆菌分离D用32P标记的一组感染实验，放射性
12、主要分布在上清液中A噬菌体没有细胞结构，所以培养噬菌体必须先培养对应的细菌，说明病毒的生命活动离不开细胞，A正确；被放射性同位素标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，如果侵染时间太长会导致细菌内子代噬菌体释放出来，影响实验结果，B错误；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，C错误；用32P标记的一组感染实验，放射性主要分布在沉淀物中，D错误。随堂训练1、下列关于肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的叙述，错误的是( )A.R型菌没有多糖类的荚膜，菌落表面光滑，不能使人患肺炎或使小鼠患败血症B.不可用15N标记的大肠杆菌培养的T2噬菌体去侵染
13、不含15N的大肠杆菌C.不可用T2噬菌体和肺炎双球菌进行噬菌体侵染细菌实验气体D.用含32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，保温时间过短或过长，都会降低沉淀物的放射性强度2、下列关于人类对遗传物质的探索过程，叙述正确的是( )A.格里菲思在艾弗里实验的基础上，通过肺炎双球菌转化实验证实DNA是遗传物质B.肺炎双球菌转化实验中，R型菌转化成S型菌后DNA中嘌呤碱基的比例不会发生改变C.噬菌体侵染细菌实验中，T2噬菌体的DNA进入肺炎双球菌中而把蛋白质留在外面D.从烟草花叶病毒中提取出来的遗传物质经DNA酶处理后，不能使烟草叶片感染病毒3、下列关于“DNA是主要的遗传物质”的实验的叙述,错误的是(
14、)A.格里菲思细菌转化实验未能证明DNA是“转化因子”B.艾弗里运用同位素标记法证明了DNA不仅可以引起细菌的转化,而且纯度越高转化效率就越高C.噬菌体侵染细菌的实验中,培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质4、下列有关肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述,正确的是()都能证明DNA是主要的遗传物质实验材料都是原核生物都利用了放射性同位素标记法实验设计思路都是设法将蛋白质和DNA分开,单独地、直接地观察它们各自的作用格里菲斯通过肺炎双球菌体内转化实验证明加热杀死的S型细菌的RNA是转化因子艾弗里提取的DNA掺杂有
15、非常少量的蛋白质,实验中没有完全排除蛋白质的作用A.B.C.D.5、下列四幅图表示了在“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”(搅拌强度、时长等都合理)中相关含量的变化,相关叙述正确的是()A.图甲表示在32P标记的噬菌体侵染细菌实验中,沉淀物放射性含量的变化B.图乙表示在35S标记的噬菌体侵染细菌实验中,沉淀物放射性含量的变化C.图丙表示肺炎双球菌体外转化实验中,R型细菌与S型细菌的数量变化D.图丁表示肺炎双球菌体外转化实验中,R型细菌与S型细菌的数量变化6、下列有关肺炎双球菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )艾弗里实验中提取的DNA含有少量的蛋白质格里菲思
16、实验证明了 DNA是遗传物质赫尔希和蔡斯实验设计的原理之一是遗传物质在亲子代之间具有连续性赫尔希和蔡斯实验中把大肠杆菌换为肺炎双球菌仍可以进行A.B.C.D. 答案随堂训练1答案及解析：答案：A解析：R型菌没有多糖类的荚膜，菌落的表面粗糙，不能使人患肺炎或使小鼠患败血症，A错误。N是DNA、蛋白质共有的元素，用15N标记的大肠杆菌培养的T2噬菌体外壳和DNA都含15N，侵染不含15N的大肠杆菌后，在上清液和沉淀物中都能检测到15N，则不能得出本实验的正确结论.B正确。T2噬菌体是专一性侵染大肠杆菌的病毒，不能侵染肺炎双球菌，C正确。用32P标记T2噬菌体的DNA，侵染时被标记的DNA进入大肠杆
17、菌，保温时间过短会造成部分T2噬菌体还未侵染从而进入上清液；保温时间过长，大肠杆菌会裂解释放子代噬菌体，两者都会降低沉淀物的放射性强度，D正确。 2答案及解析：答案：B解析：格里菲思体内转化实验证明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，但格里菲思并没有证明“转化因子”是什么，而艾弗里的实验是在格里菲思实验的基础上完成的，证实了DNA是遗传物质，A错误；双链DNA中嘌呤碱基占总碱基的比例为1/2，B正确；T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，C错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，经DNA酶处理后，仍能使烟草叶片感染病毒，D错误。 3答案及解析：答案：B解析：格里菲
18、思的细菌转化实验证明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，但没有证明“转化因子”是DNA，A正确；艾弗里的细菌转化实验证明了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，没有用同位素标记法，B错误；T2噬菌体侵染细菌的实验中，培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，D正确。 4答案及解析：答案：D解析：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质，错误；噬菌体侵染细菌实验中的噬菌体没有细胞结构，不属于原核生物，两者都运用了微生物作为实验材料，错误；肺炎双球菌转化实验采用了物质分
19、离提纯的技术，没有利用放射性同位素标记法，错误；肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的思路都是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地观察它们各自的作用，正确；格里菲斯通过肺炎双球菌体内转化实验证明加热杀死的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，但没有确定“转化因子”是DNA，错误；艾弗里提取的DNA掺杂有非常少量的蛋白质，实验中没有完全排除蛋白质的作用，所以科学家又用噬菌体侵染细菌实验进一步证明，正确。因此，D项正确，A、B、C项错误。 5答案及解析：答案：C解析：噬菌体侵染细菌时,DNA分子进入到大肠杆菌的细胞中,蛋白质外壳留在外面,因为噬菌体较轻,搅拌离心后,大肠
20、杆菌主要集中在沉淀物中,噬菌体及其蛋白质外壳存在于上清液中。用32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中,32P标记的是噬菌体的DNA,在一定时间内,随着保温时间的延长,侵染到大肠杆菌细胞内的噬菌体的数目逐渐增多,沉淀物放射性含量逐渐增加,超过一定时间,因噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放的子代经离心后分布于上清液中,因此沉淀物放射性含量逐渐减少,A错误;用35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,搅拌、离心后,蛋白质外壳主要存在于上清液中,沉淀物放射性含量极少,B错误;在肺炎双球菌的体外转化实验中,培养到一定时间,加入S细菌的DNA与R型细菌的培养基中会出现由R型细菌转化而来的S型细菌,此后,随着培养时间的递增,R型细菌与S型细菌的数量均会增加,C正确,D错误 6答案及解析：答案：A解析：艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，正确；格里菲思实验证明了在S型细菌中存在某种转化因子，这种转化因子能使无毒性的R型细菌转化成有毒性的S型细菌，并没有证明DNA是遗传物质，错误；赫尔希和蔡斯实验设计的原理之一是遗传物质在亲子代间具有连续性，正确；T2噬菌体专一性寄生在大肠杆菌中，不可以在肺炎双球菌中增殖，错误。故本题选A。
