1、生物必修2（人教版）第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质目标导航 1.总结“DNA 是主要的遗传物质”的探索过程(重、难点)。2.分析证明 DNA 是主要的遗传物质的实验设计思路(重点)。3.探讨实验技术在证明“DNA 是主要的遗传物质”过程中的作用。一、肺炎双球菌的转化实验1肺炎双球菌的特点(连线)。答案：Aa Bb2.格里菲思的实验(如图 1)。(1)图 1 中小鼠存活的是(填序号)，小鼠死亡的是(填序号)。(2)第 2 组、第 4 组实验中，从小鼠体内分离出的、分别是 S 型活细菌、R 型和 S 型活细菌。(3)结论：加热杀死的 S 型活细菌中含有某种转化因子使 R 型细菌
2、转化为 S 型活细菌。3艾弗里的实验(如图 2)。(1)图 2 中、分别加入的是 S 型细菌的 DNA、S型细菌的 DNADNA 酶。(2)表示分离出的是 R 型细菌。(3)结论：DNA 才是 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。二、噬菌体侵染细菌的实验1噬菌体。(1)结构：(2)代谢特点：T2 噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。2T2噬菌体侵染细菌的实验过程。(1)图中的、所示的放射性元素分别为35S、32P、35S、32P。(2)上述实验第 3 步中的上清液放射性高的是(填序号)，即含 35S，放射性低的是(填序号)。沉淀物放射性很高的是(填序号)，即含 32P，放射性很低的是(填序
3、号)。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有(有或无)有(有或无)35S 标记蛋白质DNA(有或无)无(有或无)无是遗传物质 三、DNA 是主要的遗传物质1RNA 是遗传物质的实验证据。(1)烟草花叶病毒的结构。(2)侵染过程。(3)结论。烟草花叶病毒的 RNA 控制其性状，即 RNA 是遗传物质。2生物的遗传物质遗传物质DNARNA生物种类所有细胞生物及部分病毒部分病毒结果绝大多数生物的遗传物质是 DNA少数生物的遗传物质是 RNA结论DNA 是主要的遗传物质1判断正误(1)S 型细菌具有荚膜多糖，侵入人体内后可使人患肺炎。()(2)格里菲思的实验证明
4、了 DNA 是遗传物质。()提示：此实验只是证明了转化因子使 R 型活细菌转化为有毒性的 S 型活细菌。(3)艾弗里的实验运用了物质的分离提纯等技术。()(4)T2噬菌体由蛋白质和 DNA 组成，侵染实验时可用14C 和 18O 对 T2噬菌体的蛋白质和 DNA 分别进行标记。()提示：T2噬菌体的蛋白质和 DNA 中均含有 C、O 元素，不可用 14C、18O 进行标记。(5)T2 噬菌体侵染实验进程中离心的目的是让上清液中析出重量较轻的 T2噬菌体颗粒。()(6)烟草及烟草花叶病毒的遗传物质都是 RNA。()提示：烟草的遗传物质是 DNA。(7)RNA 是所有病毒的遗传物质。()提示：有些
5、病毒的遗传物质是 DNA，如噬菌体。2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 型细菌后，小鼠不死亡B注射 S 型细菌后，小鼠死亡，从小鼠体内能分离出活的 S 型细菌C注射 R 型细菌及热处理的 S 型细菌后，小鼠死亡，从小鼠体内只能分离出活的 S 型细菌D注射 S 型细菌及热处理的 R 型细菌后，小鼠死亡，从小鼠体内只能分离出活的 S 型细菌解析：注射 R 型细菌及热处理的 S 型细菌，S 型细菌体内的 DNA 仍有活性，能使部分 R 型细菌转化形成 S型细菌，而导致小鼠死亡，因此从小鼠体内可分离出少量活的 S 型细菌和大量活的 R 型细菌，所以 C 项错误。答案：
6、C3如果用 3H、15N、35S 标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，对此分析正确的是()A只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA 没有被标记B子代噬菌体的外壳中可检测到 3H、15N、35SC子代噬菌体的 DNA 分子中可检测到 3H、15ND子代噬菌体的 DNA 分子中部分含有 3H、14N、32S解析：蛋白质和 DNA 分子中都含有 H、N 元素，所以用 3H、15N、35S 标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和 DNA都会被 3H、15N 标记，A 错误；由于 3H、15N、35S 标记的蛋白质外壳，不进入细菌，3H、15N 标记的 DNA 分子进入但不能用于合成子代噬菌体的外壳，所以子代噬
7、菌体的外壳中应该没有放射性，B 错误；由于 3H、15N 标记了亲代噬菌体的 DNA 分子，所以子代噬菌体的 DNA 分子中可检测到 3H、15N，C 正确；子代噬菌体的 DNA 分子中部分含有 3H、全部含 14N，DNA分子不含 S，D 错误。答案：C要点一 肺炎双球菌的转化实验1格里菲思的肺炎双球菌转化实验中，R 型活细菌与加热杀死的 S 型细菌混合注射到小鼠体内后，从死亡小鼠中是否只分离出 S 型活细菌？2艾弗里及同事将 S 型活细菌的 DNA 与 R 型细菌混合培养的，在培养基形成的菌落中哪一种类型的细菌数量较多？3如果把 S 型菌的 DNA 提取出来后，直接注射到小鼠体内，能否从小
8、鼠体内分离得到 S 型菌？归纳提升肺炎双球菌的体内转化实验与体外转化实验的比较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培养细菌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进行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是遗传物质或转化因子是DNA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
9、实验是体内转化实验的延伸(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则转化实验设计的对照组、实验组辨析(1)在体内转化实验中，各组之间形成相互对照，每一组既是实验组，又是其他组别的对照组。(2)在体外转化实验中所研究的实验因素为 DNA，故用 DNA 处理的一组()为实验组。组与蛋白质()和多糖()处理组之间分别形成条件对照，其中组为实验组，组为对照组。组和“DNADNA 酶”处理组()之间形成空白对照，其中组为实验组，组为对照组。典例 艾弗里和同事用 R 型和 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型菌的物质培养皿长菌情况R蛋白质R型R荚膜多糖R型RDNAR型、S
10、型RDNA(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：、组相比较可知，DNA 是 S 型菌的转化因子，再通过组可进一步证明 DNA 是 S 型菌的转化因子，蛋白质、荚膜多糖以及 DNA 水解产物都不是 S型菌的转化因子，进而得出 DNA 是遗传物质，而蛋白质和其他物质不是遗传物质，故 A 错误，C正确；从表中不能得出 B、D 项中的结论。答案：C即时演练11928 年，英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验：第一组第二组第三组第四组实验处理注射活的R 型
11、菌注射活的S 型菌注射加热杀死的 S型菌注射活的 R型菌与加热杀死的 S 型菌实验结果小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离出 S 型活细菌小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离出 S型活细菌下列关于此实验的分析不正确的是()A实验的关键现象是第 4 组小鼠死亡并分离到 S 型活细菌B对第 4 组实验的分析必须是以 13 组的实验为参照C本实验说明 R 型肺炎双球菌发生了某种类型的转化D本实验结论为“DNA 是使 R 型菌转化为 S 型菌的转化因子”解析：格里菲思设计的转化实验关键在“转化”，即R 型细菌向 S 型细菌发生了转化，而这种转化的根本是 R型细菌体内的“转化因子”。因此此实验的关键现象是第
12、 4 组，从死亡的小鼠体内分离出 S 型活细菌。本实验只能得出存在转化因子，但是转化因子的化学本质需要通过艾弗里的体外转化实验来得出，D 错误。答案：D2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，结果发现试管内仍然有 R 型细菌的是()A3 和 4 B1、3 和 4C2、3 和 4 D1、2、3 和 4解析：2、3、4 三支试管内只有 R 型细菌，因为没有S 型细菌的 DNA，所以三支试管中的 R 型细菌都不会发生转化。1 号试管因为有 S 型细菌的 DNA，所以会使
13、R型细菌发生转化，但是发生转化的 R 型细菌只是一部分，故试管内仍然有 R 型细菌存在。答案：D要点二 噬菌体侵染细菌实验分析1噬菌体侵染细菌时，只有 DNA 进入细菌体内，那噬菌体进行繁殖的原料怎么获得？2如何利用 32P 标记 T2噬菌体？3用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲，含 35S 标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌内，离心后全存在于上清液；实际上，沉淀物中也有少量放射性。请分析原因。归纳提升1实验思路及方法S 是蛋白质的特有元素，P 几乎都存在于 DNA 分子中，用放射性同位素 32P 和 35S 分别标记 DNA 和蛋白质，直接单独地观察它们的作用。2噬菌体侵染细菌的过程
14、3实验结果分析(1)用 35S 标记噬菌体侵染细菌的分析。放射性主要存在于上清液的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中。沉淀物中有少量放射性物质的原因：由于搅拌不充分，有少量含 35S 的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。(2)用 32P 标记噬菌体侵染细菌的分析。放射性主要存在于沉淀物的原因：DNA 进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中。上清液中有少量放射性物质的原因：a保温时间过短，有一部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。b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中。噬菌体侵染细菌实验中的标记误区(1)该实验不
15、能标记 C、H、O、N 这些 DNA 和蛋白质共有的元素，否则无法将 DNA 和蛋白质区分开。(2)35S(标记蛋白质)和 32P(标记 DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。(3)标记噬菌体时应先标记细菌，用噬菌体侵染被标记的细菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，必须依赖活细胞生存。【典例 2】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：用 32P 标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；用未标记的噬菌体侵染 35S 标记的大肠杆菌；用 3H 标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后
16、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：32P 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；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；3H 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
17、的主要部位是沉淀物和上清液。答案：B即时演练3如果用 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，能够检测到的放射性元素是 ()A可在外壳中检测到 15N 和 35SB可在 DNA 中检测到 15N 和 32PC可在外壳中检测到 15ND可在 DNA 中检测到 15N、32P、35S解析：噬菌体由蛋白质和 DNA 两种成分组成，蛋白质中含 N 和 S，DNA 中含 N 和 P。用 15N、32P、35S 标记后的噬菌体，它的蛋白质外壳中含 15N 和 35S，DNA 中含15N 和 32P。在噬菌体侵染细菌的过程中，蛋白质外壳没有进入细菌内，只有 DNA
18、 进入了，并在细菌细胞内以细菌的氨基酸、核苷酸等作为合成子代噬菌体的原料，而这些原料没有被放射性元素标记过。所以在子代噬菌体中只能检验到原来侵入的 DNA 上的 15N 和 32P。答案：B4在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对 35S 标记的噬菌体一组(甲组)不进行搅拌、32P 标记的噬菌体一组(乙组)保温时间过长，其结果与正常结果比较，将出现()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放射性B甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性C甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性D甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较
19、强放射性解析：理论上该实验的现象是 35S 主要在上清液中，32P 主要在沉淀中。如果对 35S 标记的噬菌体一组(甲组)不进行搅拌，吸附在细菌表面的噬菌体蛋白质外壳就会进入沉淀物中，使沉淀物中的放射性升高；32P 标记的噬菌体一组(乙组)保温时间过长，则有部分子代的噬菌体已释放出来，会使上清液中的放射性升高。答案：A要点三 DNA 是主要的遗传物质1肺炎双球菌细胞中既有 DNA，又有 RNA，可否理解为 DNA 是其主要的遗传物质？为什么？2“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”能证明 DNA 是主要的遗传物质吗？归纳提升1对 DNA 是主要的遗传物质的理解有细胞结构生物的遗传物质是
20、 DNA，无细胞结构的生物(即病毒)的遗传物质是 DNA 或 RNA。生物界绝大多数的生物的遗传物质是 DNA，只有极少数生物的遗传物质是 RNA，因而 DNA 是主要的遗传物质。2不同生物的遗传物质(如下表)生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体或烟草花叶病毒乳酸菌、蓝藻玉米、小麦、人有关核酸与遗传物质的两个易混点(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的 RNA。(2)一种生物只能有一种遗传物质，在同一种生物体内，不存在“主要遗传物质”。【典
21、例 3】下列有关“DNA 是生物的主要遗传物质”的叙述，正确的是()A所有生物的遗传物质都是 DNAB真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是 RNAC动物、植物、真菌的遗传物质是 DNA，除此之外的其他生物的遗传物质是 RNAD真核生物、原核生物的遗传物质是 DNA，其他生物的遗传物质是 RNA解析：DNA 是主要的遗传物质，因为大部分生物是以 DNA 为遗传物质的，只有少数病毒以 RNA 为遗传物质；动物、植物、真菌均属于真核生物，真核生物和原核生物都以 DNA 为遗传物质；除细胞生物外，部分病毒也是以 DNA 为遗传物质。答案：B即时演练5下列关于生物的遗
22、传物质的叙述，不正确的是()A核酸是一切生物的遗传物质B绝大多数生物的遗传物质是 DNAC除少数病毒外，生物的遗传物质都是 DNAD生物细胞内 DNA 较多，所以 DNA 是主要的遗传物质解析：DNA 是主要的遗传物质是因为除少数病毒的遗传物质不是 DNA 外，其他生物的遗传物质都是 DNA。答案：D6甲型 H7N9 流感病毒是引起人患甲型流感的病原体，经科学家研究发现其化学成分中含有尿嘧啶核糖核苷酸，由此判断其遗传物质是()ADNA BRNACDNA 和 RNA DDNA 或 RNA解析：尿嘧啶(U)核糖核苷酸是 RNA 的组成单位之一，故甲型 H7N9 流感病毒内只含 RNA，遗传物质是 RNA。答案：B【网络构建】填充：噬菌体侵染细菌 转化因子 DNA DNA RNA【必背语句】1S 型肺炎双球菌有荚膜，有毒；R 型肺炎双球菌无荚膜，无毒。2在肺炎双球菌转化实验中，只有 S 型细菌的 DNA才能使 R 型活细菌转化为 S 型细菌，即转化因子是 DNA。3T2 噬菌体由蛋白质和 DNA 组成，S 存在于蛋白质中，P 几乎全部存在于 DNA 中。4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。5烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA。6由于绝大多数生物的遗传物质是 DNA，因此说DNA 是主要的遗传物质。
