1、第5讲 DNA是主要的遗传物质（对照原则相互对照）一、肺炎双球菌转化实验续表续表【友情提醒】实验设计的基本思路是设法把DNA和蛋白质分开，单独观察它们的作用。加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打断，但缓慢冷却时，其结构可恢复。转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。【例1】在肺炎双球菌的转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计是()A将无毒R型活细菌与有毒S型活细菌混合后培养，发现R型细菌转化为S型细菌B将无毒R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合后培养，发现R型细菌转化为S型细菌C从加热杀死的S型细菌
2、中提取DNA、蛋白质和多糖，混合加入培养R型细菌的培养基中，发现R型细菌转化为S型细菌D从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖，分别加入培养R型细菌的培养基中，发现只有加入DNA的培养基中，R型细菌才转化为S型细菌D【解析】证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是设法把DNA和蛋白质等分开，单独观察它们的作用，故选择D项符合题意。二、噬菌体侵染细菌的实验分析1实验分析续表续表【友情提醒】(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒专营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(2)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，但是没有证明蛋白质不是遗传物质。(3)因放射性
3、检测时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分成两组。(4)因为P几乎都存在于DNA中，而S绝大多数存在于蛋白质中，所以用32P标记DNA，用35S标记蛋白质；因为DNA和蛋白质中都含有C、H、O、N元素，所以此实验不能标记C、H、O、N元素。2与肺炎双球菌转化实验的比较【例2】赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：培养噬菌体(侵染细菌)35S和32P标记噬菌体放射性检测离心分离。实验步骤的先后顺序为()A B C DC【解析】本实验包括4个步骤：第
4、一步获得35S和32P标记的噬菌体；第二步再培养噬菌体(侵染细菌)；第三步离心分离培养液；第四步进行放射性检测。【例3】用同位素标记法研究噬菌体侵染细菌的详细过程，其方案应为()A用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌 B用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细菌C一组用14N标记DNA，另一组用32P标记蛋白质外壳D一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳D【解析】用32P和35S分别标记DNA和蛋白质外壳，因为35S仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在于噬菌体的DNA中，而C、O、N、H在蛋白质和DNA中都含有，无法区别是哪一个成分发挥作用。1具有细胞结构的生物(包括真核生
5、物和原核生物)，其遗传物质是DNA。2不具细胞结构的生物病毒多数病毒的遗传物质是DNA，如T2噬菌体、乙肝病毒等，少数病毒的遗传物质是RNA，如烟草花叶病毒、HIV等。3就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质。一、理论归纳1概念：相互对照是指不单独设对照组，而是几个实验组之间的相互对照，由此得出相应的实验结论。一般是在探究某种实验因素对结果的影响不明确的情况下使用，通过实验的相互对比，确立实验变量和反应变量的关系。例如肺炎双球菌转化实验中的相互对照如下：2注意事项(1)不需确定对照组和实验组，每组均既是实验组又是对照组。(2)每个实验组除要探究的因素
6、各不相同外，其他所有条件均相同。(3)最终结论必须由几组实验结果对比得出。二、演练科学家在研究DNA分子复制方式时，进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，实验结果见相关图示)：(1)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要等条件(至少答两点)。(2)为了证明DNA复制的特点为半保留复制，请设计实验三(用图示和有关文字补充在图中)，并画出结果C。能量、酶、适宜的温度和pH如图(选其中1种即可)：(3)该过程中，实验一、实验二起作用。若用15N标记的DNA作为模板，用含有14N标记的培养基培养，在下面坐标图中画出连续培养细菌60 min过程中，15N标记DNA分子
7、含量变化的曲线图。如下图：对照【解析】(1)DNA分子的复制方式为半保留复制，复制过程中需要原料脱氧核苷酸，还需要模板DNA、能量、酶、适宜的温度和pH等条件。(2)要证明DNA分子的复制方式为半保留复制，根据已知图示可知，采用同位素标记并做密度梯度离心和分析，只要培养原料中标记的同位素与模板DNA中标记的同位素不同即可。(3)实验要遵循对照性原则(相互对照)，实验一、实验二起对照作用。绘图时注意题干信息：细菌大约每20 min分裂一次。1.(2011广东)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()CA.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
8、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】、组加入S型菌的蛋白质或荚膜多糖，都只长出R型菌，说明蛋白质和荚膜多糖不是转化因子。组加入S型菌的DNA，结果既有R型菌又有S型菌，说明DNA可以使R型菌转化为S型菌；组加入的DNA酶能将DNA水解成脱氧核糖核苷酸，结果只长出R型菌，说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌，、组对比说明了只有DNA才能使R型菌发生转化。2.(2009广东)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是()A重组DNA片段，研究其表型效应 B诱发DNA突变，研究其表
9、型效应C设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递C【解析】艾弗里从S型肺炎双球菌中提取出了DNA、蛋白质，分别与R型细菌混合培养，证明了DNA是遗传物质；赫尔希和蔡斯用同位素标记法将噬菌体的DNA与蛋白质分开标记，单独地、直接地去研究它们的作用。3.(2009江苏)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()A.实验 B实验 C实验 D实验C【解析】烟草花叶病毒的遗传物质为RNA，a型TMV的蛋白质b型TMV的RNA形成的混合病毒感染植物后，其病斑
10、类型与分离出的病毒均为b型。病毒包括DNA病毒和RNA病毒两类，分别以DNA和RNA作遗传物质；结构简单，包括了外部的蛋白质外壳和内部的核酸两部分；不能单独生存，必须寄生在活细胞内；在侵入活细胞时，蛋白质外壳留在外面，核酸进入，子代个体的性状由核酸决定。4.(2010海南)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，见表。其中预测正确的是()A.1、3 B1、4 C2、3 D2、4B【解析】噬菌体是一类病毒，它的外壳由蛋白质构成，内有DNA。噬菌体侵染大肠杆菌时只将DNA注入大肠杆菌细胞内，而蛋白质外壳留在外
11、面。噬菌体的DNA进入大肠杆菌后，以大肠杆菌内部的氨基酸为原料，通过大肠杆菌的核糖体合成噬菌体的蛋白质。因此，重新组合的“杂合”噬菌体的DNA来自于哪种噬菌体，后代的表现型就与哪种噬菌体一致。5.艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证明了()DNA是遗传物质RNA是遗传物质DNA是主要的遗传物质蛋白质不是遗传物质糖类不是遗传物质 A B CDA【解析】肺炎双球菌转化实验不能证明RNA是遗传物质；DNA是主要的遗传物质是因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA。6.用经3H标记的n个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后代噬菌体m个，其
12、中含有标记元素的噬菌体占的比例为()An/m B2n/m Cn/2m Dn/(mn)B【解析】每个噬菌体中都含一个双链DNA分子，当它侵入大肠杆菌进行复制时所有DNA均应解开螺旋，两链作为模板链进行DNA复制，因此，n个噬菌体可解开为2n条链，参与构成2n个子代DNA，故m个子噬菌体中应有2n个噬菌体含标记链。7.请利用所给的含有大肠杆菌生长所需各种营养成分的培养基(分别含32P标记的核苷酸和35S标记的氨基酸)、大肠杆菌菌液、T2噬菌体进行实验，证明DNA是遗传物质。实验过程：步骤一：分别取等量含32P标记的核苷酸和含35S标记的氨基酸的培养基装入两个相同培养皿中，并编号为甲、乙。步骤二：在
13、两个培养皿中接入，在适宜条件下培养一段时间。等量的大肠杆菌菌液步骤三：放入，培养一段时间，分别获得和的噬菌体。步骤四：用上述噬菌体分别侵染的大肠杆菌，经短时间保温后，用搅拌器搅拌、放入离心管内离心。步骤五：检测放射性同位素存在的主要位置。预测实验结果：T2噬菌体 32P标记35S标记未被标记(1)在甲培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如图。(2)在乙培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如图。BA【解析】宿主细菌分别培养在含有35S和32P的培养基中，宿主细菌在生长过程中，合成的蛋白质含有35S，合成的DNA含有32P；用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的细
14、菌，噬菌体利用细菌体内的物质合成自身成分，产生子代噬菌体，这些子代噬菌体分别含有35S标记的蛋白质外壳或含有32P标记的DNA。用标记的T2噬菌体侵染未含标记的大肠杆菌，检测是DNA还是蛋白质侵入了细菌。【解析】甲用放射性元素32P标记一部分噬菌体的DNA，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试。由于噬菌体的DNA进入了细菌内部，故上清液(蛋白质和噬菌体)放射性低，沉淀物(细菌)放射性高。乙用放射性元素35S标记一部分噬菌体的蛋白质外壳，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试。由于噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，而是留在细菌外部，故上清液(蛋白质和噬菌体)放射性高，沉淀物(细菌)放射性低(沉淀物中有标记的噬菌体，噬菌体在细菌表面还没有侵入)。
