1、第2节DNA贮存遗传信息第一课时对遗传物质的探索1核酸是由瑞士化学家米歇尔首先发现的，它存在于细胞核中。2格里菲斯通过小鼠的体内实验，发现肺炎双球菌中有“转化因子”存在；艾弗里的体外实验，证明了“转化因子”是DNA。3赫尔希和蔡思的噬菌体侵染细菌的实验，证明DNA是T2噬菌体的遗传物质。4烟草花叶病毒的重建实验，证明了RNA也是遗传物质。5在同时含有DNA和RNA的生物体内，只有DNA是遗传物质。6DNA的粗提取与鉴定实验原理：(1)十二烷基硫酸钠和碱，可使细胞膜破裂和蛋白质变性，并使蛋白质与DNA分离开来。(2)DNA能溶于氯化钠溶液中，但不溶于酒精。(3)DNA能与二苯胺发生蓝色反应。 自
2、读教材夯基础1两种肺炎双球菌的比较种类比较项目 S型细菌R型细菌菌落特征大而光滑小而粗糙菌体特点有多糖类荚膜无多糖类荚膜毒性有无有毒性，使小鼠患败血症死亡无毒性2格里菲斯转化实验(肺炎双球菌转化现象)(1)实验过程及结果： (2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。3艾弗里转化实验(转化因子的探究)(1)设计思路：设法将DNA与其他物质分开，单独研究它们各自的功能。(2)实验过程及结果： (3)结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是DNA。4噬菌体侵染细菌的实验(1)实验方法：放射性同位素标记法。(2)T2噬菌体的特点：结构：外壳由蛋白质构成，头部内
3、含有DNA。生活方式：寄生。增殖特点：在自身DNA的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分，进行增殖。(3)实验过程及结果：标记细菌：细菌含35S的培养基含35S的细菌。细菌含32P的培养基含32P的细菌。标记噬菌体：噬菌体含35S的细菌含35S的噬菌体。噬菌体含32P的细菌含32P的噬菌体。噬菌体侵染细菌：a被35S标记的噬菌体细菌子代噬菌体中没有35S。b被32P标记的噬菌体细菌子代噬菌体中有32P。(4)结果分析：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。(5)结论：DNA是遗传物质。跟随名师解疑难1肺炎双球菌的转化现
4、象研究人格里菲斯过程及结果a.R型活细菌小鼠活bS型活细菌小鼠死c加热杀死的S型细菌小鼠活dR型活细菌加热杀死的S型细菌小鼠死S型活细菌分析a组结果说明R型细菌无毒性b组结果说明S型细菌有毒性c组结果说明加热杀死的S型细菌已失活d组小鼠死亡，证明有R型无毒细菌已转化为S型有毒细菌，说明S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质结论d组实验中，已加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌(主要通过d组证实)关键一点加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性。2转化因子的探究实验研究人艾弗里过程及结果分析S型细菌
5、的DNA使R型细菌发生转化，S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化结论S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质关键一点本实验体现了一个完整的科学发现过程，即发现问题提出假说实验验证得出结论。格里菲斯的工作相当于前两步，艾弗里的工作相当于后两步。体内转化与体外转化实验的关系：体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。本实验还遵循了实验设计的对照原则，增强了结果的科学性和可信度。例如，体内转化实验中，注射R型活细菌与注射S型活细菌相对照，说明S型活细菌有毒性；再如，体外转化实验中，各组互为对照，说明只有DNA才是遗传物质。3噬菌体侵染细菌的
6、实验分析(1)噬菌体侵染细菌的过程：吸附用尾部的末端吸附在细菌表面注入释放溶菌酶，向细菌内注入DNA，蛋白质外壳留在外面复制、合成以细菌体内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以细菌体内的氨基酸为原料合成噬菌体的蛋白质外壳组装一个蛋白质外壳装入一个DNA分子，组成一个新的噬菌体释放细菌细胞破裂，释放出几个至几十个子代噬菌体(2)同位素标记的基本原理：S是蛋白质特有的元素，P是DNA特有的元素，用放射性同位素35S、32P分别标记蛋白质和DNA，单独地去观察它们的作用。(3)实验结论：DNA是遗传物质；DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性；DNA能控制蛋白质的合成。1格里菲斯(F.Grif
7、fith)用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果()A证明了DNA是遗传物质B证明了RNA是遗传物质C证明了蛋白质是遗传物质D没有具体证明哪一种物质是遗传物质解析：格里菲斯的肺炎双球菌转化实验只证明了加热致死的S型细菌中含有促使R型细菌的转化因子，但不能证明哪种物质是遗传物质。答案：D2将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，从其体内分离出来的仍是R型肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的DNA与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，则小白鼠死亡，并从体内分离出来了S型有荚膜的肺炎双球菌。以上实验说明()AR型和S型肺炎双球菌
8、可以互相转化BS型的蛋白质外壳可诱导R型转化为S型CS型的DNA可诱导R型转化为S型，说明了DNA是遗传物质DS型的DNA可使小白鼠致死解析：题干中的实验以DNA与蛋白质作对照，分别与R型细菌放在一起，共同注射，观察能否引起小白鼠的死亡，其目的是证明DNA和蛋白质哪种能使R型菌发生转化即哪种物质可作为遗传物质。答案：C3(2011江苏高考)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是()A分别用含有放射性同位素35S 和放射性同位素32P 的培养基培养噬菌体B分别用35S 和 32P 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养C用35S 标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射
9、性可能是搅拌不充分所致D32P 、 35S 标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质答案：C 自读教材夯基础RNA也是遗传物质的实验(1)材料：烟草花叶病毒。(2)过程及结果： (3)结论：RNA是遗传物质。跟随名师解疑难生物体内的遗传物质(1)遗传物质是DNA的生物：细胞生物：无论是真核生物还是原核生物，无论在细胞核内，还是在细胞质内，遗传物质均为DNA。某些病毒：含DNA的病毒，遗传物质是DNA，如T2噬菌体等。(2)遗传物质是RNA的生物：含RNA的病毒，其遗传物质是RNA，如流感病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒、艾滋病病毒等。关键一点细胞内既有DNA，又有R
10、NA，只有DNA是遗传物质。病毒只含有一种核酸，DNA或RNA。4下列叙述正确的是()A含有RNA的生物，其遗传物质一定是RNAB只含有DNA的生物，其遗传物质不一定是DNAC既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA和RNAD既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA，不是RNA解析：由细胞构成的生物含有两种核酸：DNA和RNA，DNA是遗传物质；没有细胞结构的病毒只含有一种核酸，含有DNA的，DNA是遗传物质，含有RNA的，RNA是遗传物质。答案：D 自读教材夯基础1实验原理(1)十二烷基硫酸钠和碱可以使细胞膜破裂，蛋白质变性，使蛋白质和DNA分离开来。(2)DNA溶于氯化
11、钠溶液中，不溶于酒精，加入酒精可以使DNA析出。(3)DNA二苯胺蓝色(DNA鉴定)。2实验流程(1) 跟随名师解疑难1实验材料选择实验材料应富含DNA。哺乳动物成熟红细胞没有细胞核， 因而不宜作实验材料。2加入洗涤剂的目的洗涤剂可破坏细胞膜，有利于核内物质释放，有利于DNA和蛋白质的分离。3两次使用NaCl(1)步骤(1)中加入2 g NaCl的目的是为了研磨充分，破坏细胞结构，有利于DNA释放。(2)步骤(4)中加入5 mL生理盐水，是因为DNA易溶于NaCl溶液中。4在DNA鉴定时，运用了对照实验的实验思想试管1：试管2：5获取较纯净DNA的关键步骤(1)研磨要充分，获取较多DNA。(2
12、)加入洗涤剂，使DNA和蛋白质分开。(3)沉淀DNA时必须使用预冷的乙醇溶液。(4)正确搅拌：沿一个方向轻轻搅拌，以便获取较完整的DNA分子。5提取DNA的原理之一是DNA在()A.B.C.D.氯化钠溶液中溶不溶溶不溶预冷的乙醇溶液中不溶溶溶不溶解析：DNA能溶于氯化钠溶液中，但不溶于乙醇溶液。答案：A6鉴定DNA所用的试剂、条件及所产生的颜色依次是()A斐林试剂、沸水浴加热、蓝色B二苯胺、沸水浴加热、砖红色C斐林试剂、不加热、砖红色D二苯胺、沸水浴加热、蓝色解析：二苯胺是鉴定DNA的试剂，在鉴定时需进行沸水浴加热，发生的颜色反应为蓝色。答案：D 例1(2011广东高考)艾弗里和同事用 R 型
13、和 S 型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知()实验组号接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况 R 蛋白质 R 型 R 荚膜多糖 R 型 R DNA R 型、S 型 R DNA(经DNA酶处理) R 型A.不能证明 S 型菌的蛋白质不是转化因子B说明 S 型菌的荚膜多糖有酶活性C和说明 S 型菌的 DNA 是转化因子D说明 DNA 是主要的遗传物质解析由、组相比较可知DNA是S型细菌的转化因子，再通过组可进一步证明DNA是S型细菌的转化因子，蛋白质、多糖以及DNA水解产物都不是S型细菌的转化因子，A错误、C正确；从表中不能得出B项的结论；表中信息不能说明DNA是S型细菌的主要遗传物质，
14、D错误。答案C1在肺炎双球菌的转化实验中，将加热杀死的有毒S型细菌和无毒R型细菌混合后注入小鼠体内，结果在小鼠体内找到了下列类型的哪种细菌()A有毒R型B有毒S型C无毒S型 D有毒S型和无毒R型解析：在肺炎双球菌的转化实验中，并非所有无毒R型细菌都转变成了有毒S型细菌，大多数R型细菌未得到转化，因此在小鼠体内两种菌都存在。答案：D 例2如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为()A可在外壳中找到3H、15N、35SB可在DNA中找到32P、15N、3HC可在外壳中找到15N、35SD可在DNA中找到15N、32P、35
15、S解析由于3H、15N均可标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，而32P只标记噬菌体DNA,35S只标记噬菌体的蛋白质外壳，在其侵染细菌过程中，只有DNA分子进入细菌细胞，蛋白质外壳没有进入，利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成噬菌体的DNA和蛋白质外壳，所以产生的子代噬菌体DNA分子上有3H、15N、32P，没有35S。答案B (1)若用32P和35S标记噬菌体而细菌未标记，相当于间接地将蛋白质和DNA分开，在子代噬菌体中只有DNA中有标记元素32P。(2)若用32P和35S标记细菌而噬菌体未标记，在子代噬菌体中蛋白质和DNA均可找到标记元素。(3)若用C、H、N等标记噬菌体而未标记细菌，在子代噬菌体
16、中，只有DNA中能找到标记元素。(4)若用C、H、N等标记细菌而噬菌体未标记，在子代噬菌体中蛋白质和DNA均可找到标记元素。2右图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是()A31P B32PC32S D35S解析：噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有DNA，蛋白质外壳保留在外面，因此在子代噬菌体中不可能含有32S。答案：C归纳拓展(一)知识整合(二)重点关注1本节主要是理解肺炎双球菌的转化实验、
17、噬菌体侵染细菌实验的原理及过程，掌握科学研究的基本方法，提高读图、析图、用图的能力。2本节课注意理解肺炎双球菌的转化实验以及噬菌体侵染细菌的实验的原理及过程，认同DNA是主要的遗传物质，理解科学家最关键的实验设计思路，即把DNA与蛋白质分开，分别观察DNA或蛋白质的作用。3在证明DNA是遗传物质的过程中，尽管不同的科学家采用了不同的方法，但思路是相同的：将DNA、蛋白质等分开，单独地观察它们的作用，而且均采用了对照的方法。在此之前，人们采用了理论推理方法。这些思想和方法对于学习者提高生物科学素养具有重要意义。一、选择题1(2010江苏高考)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普
18、遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括()A不同生物的蛋白质在结构上存在差异B蛋白质与生物的性状密切相关C蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息解析：本题借助科学发展史考查蛋白质的多样性等特点。蛋白质不具备热稳定性，也不能复制，故选C项。其他选项所述的蛋白质的特点，与遗传物质应具备的特征一致，可作为遗传物质的理由。答案：C2真核生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果，控制细胞核和细胞质遗传的物质是()ADNA BRNACDNA和RNA DDNA或RNA解析：真核细胞中既含有DNA，又含有RNA，DNA主要存在于细胞核
19、内，是控制细胞核遗传的物质，在细胞质的线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA，是控制细胞质遗传的物质。真核细胞中RNA不作为遗传物质，而是DNA分子遗传信息表达的辅助工具。答案：A3噬菌体侵染大肠杆菌的实验不能说明的是()ADNA能产生可遗传的变异BDNA能自我复制CDNA是遗传物质DDNA能控制蛋白质合成解析：噬菌体侵染细菌的实验中，侵入细胞体内的噬菌体DNA不但能够复制，而且能指导蛋白质的合成，从而形成子代噬菌体的蛋白质外壳，证明DNA是遗传物质。在整个过程中，不能证明DNA能产生可遗传的变异。答案：A4噬菌体在增殖过程中利用的模板和原料的提供者分别是()A都是噬菌体 B噬菌体和细菌C都是细菌
20、 D细菌和噬菌体解析：噬菌体侵染细菌时注入的是DNA，在细菌细胞内以亲代噬菌体的DNA为模板，以细菌的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成、组装形成子代噬菌体。答案：B5(2012江苏高考)下列关于DNA粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是()A洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度B将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝C常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取D用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少解析：洗涤剂能破坏细胞膜，使蛋白质变性，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度；鉴定DNA时应先将DNA溶解在生理盐水中，再加入二苯胺试剂并混匀，然后放入沸水中加热5 mi
21、n，冷却后观察溶液颜色；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可增加DNA的获得量。答案：C6下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是()A豌豆的遗传物质主要是DNAB酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素D水解烟草花叶病毒的遗传物质能产生4种脱氧核苷酸解析：豌豆的遗传物质就是DNA，并非“主要是”；酵母菌是真核生物，细胞核内有染色体，遗传物质主要分布在染色体上，还有少量分布在线粒体内；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含硫元素；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，水解不会产生脱氧核苷酸。答案：B7(2012江苏高考)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是()A孟德尔
22、发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质B噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力C沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数D烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA解析：孟德尔并未证实遗传因子的化学本质；沃森和克里克认为在DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数；病毒的遗传物质是DNA或RNA。答案：B8(2010海南高考)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见下表。其中预测正确的是()“杂合”噬菌体的组成实验预期结果预期结果序号子代表现型甲的DNA乙的蛋白质1与甲
23、种一致2与乙种一致乙的DNA甲的蛋白质3与甲种一致4与乙种一致A.1、3 B1、4C2、3 D2、4解析：DNA是噬菌体的遗传物质，子代噬菌体的表现型应与提供DNA的亲本一致。答案：B二、非选择题9下面为肺炎双球菌转化实验的图解。请回答：(1)分析图A可以看出，若将加热杀死的有毒性的S型细菌与活的R型无毒性的细菌混合注入小鼠体内，小鼠将_，原因是_。(2)若用同位素标记法分别对蛋白质和DNA进行标记，可选用下列哪一组()A14C和18O B35S和32PC14C和32P D35S和18O(3)分析图B可以看出，该实验获得成功的最关键设计是_。解析：(1)此题考查肺炎双球菌的转化实验和结论，分析
24、图A可以看出，加热杀死的有毒性的S型细菌与活的R型无毒性的细菌混合后，可将R型细菌转化为有毒性的S型活细菌，使小鼠死亡。(2)蛋白质含有S，不含P，核酸含有P而不含S，因此可用35S和32P分别对蛋白质和DNA进行标记。(3)分析图B可知，加入S型细菌DNA，R型无毒性的细菌发生转化，表现了S型细菌的性状，这说明S型细菌的DNA进入了R型细菌细胞中，实现对其性状的控制，也说明DNA是遗传物质。该实验获得成功的最关键设计是设法将DNA与蛋白质等分开，单独地、直接地去观察它们的作用。答案：(1)死亡S型细菌将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌，使小鼠死亡(2)B(3)设法将DNA与蛋白质等
25、分开，单独地、直接地去观察DNA的作用10用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性，而实验的实际结果显示：在离心的上清液中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。(1)在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是_。(2)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，请你对实验过程进行误差分析：在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量_，其原因是_。在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否是误差的来源呢？_，请简述理由：_。(3)请设计一个方法，来大量制备用32P标记
26、的噬菌体。_。_。答案：(1)噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内(2)升高噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中是没有侵染到大肠杆菌细胞内的噬菌体经离心后分布于上清液，使上清液出现放射性(3)先用32P标记大肠杆菌，再用噬菌体去侵染被32P标记的大肠杆菌，可大量获得被32P标记的噬菌体11赫尔希和蔡思为了证明噬菌体侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌的是噬菌体的DNA，而不是它的蛋白质外壳，用两种不同的放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体的DNA。然后再让这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的大肠杆菌，从而对此做出实验论证。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨
27、酸、半胱氨酸等多种氨基酸。现请你完成以下关键性的实验设计：(1)实验室已制备好分别含3H、14C、15N、18O、32P、35S等6种放射性同位素的微生物培养基。你将选择哪两种培养基分别用于噬菌体蛋白质外壳和噬菌体DNA的标记：_。(2)你用这两种培养基怎样去实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法和这样设计的理由。(3)为什么不同时标记同一个噬菌体的蛋白质外壳和DNA?(4)若用32S标记噬菌体，35S标记大肠杆菌，则子代噬菌体的蛋白质分子中都没有_元素， 由此说明_；子代噬菌体蛋白质都含有_元素，这是因为_。答案：(1)用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳(2)先将大肠杆菌分别培养在含32P、35S的培养基上；然后用噬菌体去侵染分别被32P、35S标记的大肠杆菌。因为噬菌体专营寄生生活(3)检测放射性的仪器不能区分放射性是由什么物质产生的，因此只能分开标记(4)32S噬菌体侵染大肠杆菌时蛋白质外壳留在外面，没有进入细菌内35S子代噬菌体的蛋白质外壳是利用大肠杆菌内的氨基酸(含35S)为原料而合成的