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第六單元 基因的本質與表達,第十六講 DNA是主要的遺傳物質,,1．加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合注射到小鼠體內，小鼠死亡，說明在小鼠體內出現(xiàn)S型活細菌，但這種轉化是少量的，從小鼠體內提取到的細菌絕大多數是R型活細菌，少量的是S型活細菌。 2．證明DNA是遺傳物質的實驗思路是：將DNA、蛋白質等組成生物的各種物質分離開，單獨地、直接地觀察它們的生理作用。 3．噬菌體侵染細菌的實驗中，進入細菌內部的是噬菌體的DNA，并且此物質能夠傳遞給子代，證明了DNA是遺傳物質，但是蛋白質并沒有進入到細菌內部，在獲得子代的過程中無法確定蛋白質是不是遺傳物質。,4．用35S標記噬菌體，沉淀物中有放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。 5．用32P標記噬菌體，上清液中含放射性的原因：①保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，上清液中出現(xiàn)放射性；②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液中出現(xiàn)放射性。 6．病毒的遺傳物質是DNA或RNA；細胞生物的遺傳物質是DNA。,[基礎回扣] 一、肺炎雙球菌轉化實驗 1. 格里菲思體內轉化實驗 (1)材料：S型和R型肺炎雙球菌、小鼠和培養(yǎng)基。 (2)原理：S型細菌使小鼠患 死亡。,敗血癥,(3)過程 (4)結論：加熱殺死的S型細菌中，含有某種促成R型細菌轉化為S型細菌的“ ”。 [解惑] 格里菲斯體內轉化實驗沒有證明DNA是遺傳物質。,轉化因子,2. 艾弗里體外轉化實驗 (1)原理：從 型菌中提取出DNA、蛋白質及多糖等，將其分別加入已培養(yǎng)了 活菌的培養(yǎng)基中，結果發(fā)現(xiàn)只有加入DNA時，R型菌才轉化為S型菌。,S,R型,(2)過程,(3)結論： 是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質，即DNA是轉化因子，是遺傳物質，而 不是遺傳物質。 [解惑] 艾弗里實驗中設置DNA＋DNA酶這一組實驗的目的一是對照說明只加DNA組的結論，二是說明DNA的基本構成成分不能實現(xiàn)轉化。,DNA,蛋白質,[優(yōu)化落實] 考查一 肺炎雙球菌轉化實驗 1．[判一判] (1)S型肺炎雙球菌有毒性，R型肺炎雙球菌無毒性( ) (2)加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合注射到小鼠體內，從小鼠尸體中提取到的細菌全部是S型細菌( ) (3)格里菲思認為加熱殺死的S型細菌的DNA是轉化因子( ) 提示 格里菲思只是證明存在某種轉化因子使R型菌轉化為S型菌，沒有證明DNA是遺傳物質,√,×,×,(4)S型肺炎雙球菌和動物肝臟都能合成多糖( ) 提示 S型肺炎雙球菌的莢膜是多糖。 (5)艾弗里證明轉化因子是DNA而不是蛋白質( ) (6)加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合注射到小鼠體內，能轉化為S型活菌的原因為基因突變( ) (7)肺炎雙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( ) (8)只有細胞內的核酸才是攜帶遺傳信息的物質( ),√,√,×,√,×,二、噬菌體侵染細菌實驗 1．噬菌體結構及增殖 (1)結構：由DNA和蛋白質外殼組成。,(2)生活方式： 在大腸桿菌體內。 (3)增值過程：吸附→注入→ (組裝)→釋放 (4)模板： 。 (5)合成DNA：原料是 提供的四種脫氧核苷酸。 (6)合成蛋白質：場所是 的核糖體，原料是 __________的氨基酸。,寄生,合成,噬菌體DNA,大腸桿菌,大腸桿菌,大腸桿菌,2．實驗過程 (1)標記噬菌體,(2)侵染細菌,(3)結果分析 ①噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌細胞中，而蛋白質外殼留在外面。 ②子代噬菌體的各種性狀是通過親代DNA遺傳的。 (4)結論： 是遺傳物質。 [解惑] 用35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和DNA的原因是在T2噬菌體的組成成分中，S僅存在于T2噬菌體的蛋白質中，而P則主要存在于DNA中。,DNA,考查二 噬菌體侵染細菌實驗 2．[判一判] (1)同位素標記噬菌體時不能直接將噬菌體放在培養(yǎng)基上( ) (2)同時用35S、32P標記一組噬菌體實驗效果更明顯( ) (3)實驗過程中保溫時間越長，產生的子代噬菌體越多，實驗結果越明顯( ),√,×,×,(4)噬菌體侵染細菌實驗比肺炎雙球菌轉化實驗更具有說服力( ) (5)32P、35S標記的噬菌體侵染實驗分別說明DNA是遺傳物質、蛋白質不是遺傳物質( ) (6)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體( ) (7)用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致( ),√,×,×,√,三、RNA是遺傳物質(少數病毒) 1．煙草花葉病毒侵染煙草實驗,2．生物的遺傳物質 絕大多數生物以DNA作為遺傳物質，只有極少數生物以RNA作為遺傳物質(此類生物無DNA)，因此，DNA是主要的遺傳物質。 [解惑] 與一般的細胞生物的遺傳物質為雙鏈DNA不同的是，病毒的遺傳物質可以為DNA或RNA，可以為單鏈或雙鏈。從目前已發(fā)現(xiàn)的病毒來看，更多的是RNA病毒；其中，植物病毒多為單鏈RNA病毒，噬菌體多為雙鏈DNA病毒，而絲桿噬菌體類病毒、雙生病毒類等為單鏈DNA病毒，呼腸弧病毒類、真菌類病毒則大多為雙鏈RNA病毒。,考查三 RNA是遺傳物質 (少數病毒) 3．[判一判] (1)豌豆細胞內既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要遺傳物質( ) 提示 雖然豌豆細胞內同時含有DNA和RNA，但是豌豆的遺傳物質只有一種，即DNA。 (2)細胞核中的遺傳物質是DNA，細胞質中的遺傳物質是RNA( ),×,×,(3)原核生物的的遺傳物質為RNA或DNA( ) (4)煙草花葉病毒感染煙草實驗說明所有病毒的遺傳物質是RNA( ) 提示 煙草花葉病毒感染煙草實驗只能說明煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，而不能說明所有病毒的遺傳物質是RNA。,×,×,4．[連一連],,考點一 肺炎雙球菌轉化實驗 [關鍵點擊] 1. 體內轉化與體外轉化比較,[易錯清零] 易錯點1 體內轉化實驗不能簡單地說成S型細菌的DNA可使小鼠致死。 S型細菌與R型細菌混合培養(yǎng)時，S型細菌的DNA進入R型細菌體內。結果在S型細菌DNA的控制下，R型細菌體內的化學成分合成了S型細菌的DNA和蛋白質，從而組裝成了具有毒性的S型細菌。 易錯點2 并非所有的R型細菌都轉化為S型細菌 轉化的效率較低，轉化受DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態(tài)等因素影響，因此只有少部分R型細菌被轉化為S型細菌。,[演練提升] 1．肺炎雙球菌有許多類型，有莢膜的S菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患敗血癥死亡，無莢膜的R菌無毒性。如圖為所做的細菌轉化實驗。下列相關說法錯誤的是( ),,A．丙組為空白對照，實驗結果為小鼠不死亡 B．能導致小鼠患敗血癥死亡的有甲、丁兩組 C．戊組實驗表明，加S菌的蛋白質后試管中長出的還是無毒性的R菌 D．丁組產生的有毒性的肺炎雙球菌不能將該性狀遺傳給后代,解析 本題主要考查肺炎雙球菌的轉化這一經典實驗，意在考查對實驗的分析能力。含有莢膜的肺炎雙球菌是甲、乙、丁三組，煮沸處理能使有莢膜的肺炎雙球菌失去毒性，所以只有甲、丁兩組能導致小鼠死亡。戊組加S型菌的蛋白質后試管中長出的還是無毒性的R型菌，而丁組產生的有毒性的肺炎雙球菌是由遺傳物質的改變引起的，可以遺傳給后代。 答案 D,2．格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗如下： ①將無毒的R型活細菌注入小鼠體內，小鼠不死亡 ②將有毒的S型活細菌注入小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡 ③將加熱殺死的S型細菌注入小鼠體內，小鼠不死亡 ④將R型活細菌與加熱殺死的S型細菌混合后，注入小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡,根據上述實驗，下列說法不正確的是( ) A．整個實驗證明DNA是轉化因子 B．實驗①、實驗③可作為實驗④的對照 C．實驗②和實驗④中的死亡小鼠體內都可分離到S型活細菌 D．重復做實驗①與④，得到同樣的結果，可排除S型活細菌由R型活細菌突變而來,解析 實驗①②③應該全是實驗④的對照，目的是說明R型菌和加熱殺死后的S型菌可使小鼠不死亡，S型菌使小鼠死亡。小鼠死亡的原因只有一個，即小鼠感染了S型菌，所以在使小鼠死亡的實驗組中的小鼠體內分離到S型菌。R型菌與S型菌的遺傳物質差異性不大，所以存在R型菌突變成S型菌的可能。但重復做實驗①與④，得到相同的結果，突變的可能性就沒有了。 答案 A,(1)使小鼠死亡是由于有S型活菌。 (2)R型活菌與加熱殺死后的S型菌培養(yǎng)后，轉化成的S型活菌是可以遺傳的。 (3)使小鼠死亡的實驗組中的小鼠體內都能分離到S型活菌。 (4)格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗前三組都是對照組，第四組為實驗組。,【解題技巧】,(3)標記結果：,2．與肺炎雙球菌轉化實驗的比較,[易錯清零] 易錯點1 因噬菌體蛋白質含有DNA沒有的特殊元素S，所以用35S標記蛋白質；DNA含有蛋白質沒有的元素P，所以用32P標記DNA；因DNA和蛋白質都含有C、H、O、N元素，所以此實驗不能用C、H、O、N作為標記元素。 易錯點2 噬菌體侵染細菌實驗中32P和35S的存在部位：,,易錯點3 噬菌體侵染細菌實驗還能證明：①DNA分子具有相對穩(wěn)定性。②DNA分子能自我復制，使前后代保持一定的連續(xù)性。③DNA能控制蛋白質的生物合成，但不能證明DNA分子能產生可遺傳變異。,[演練提升] 3．(2015·溫州聯(lián)考)噬菌體是一類細菌病毒。下列關于噬菌體侵染細菌實驗的相關敘述中不正確的是( ) A．該實驗證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質 B．侵染過程的“合成”階段，噬菌體DNA作為模板，而原料、ATP、酶、場所等條件均由細菌提供 C．為確認何種物質注入細菌體內，可用32P、35S分別標記噬菌體的DNA和蛋白質 D．若用32P對噬菌體雙鏈DNA標記，再轉入培養(yǎng)有細菌的普通培養(yǎng)基中讓其連續(xù)復制n次，則含32P的DNA應占子代DNA總數的1/2n－1,解析 噬菌體是一類細菌病毒，侵染細菌的時候是將DNA注入細菌細胞內，以噬菌體的DNA為模板，利用細菌的原料來合成噬菌體的DNA及蛋白質。噬菌體侵染細菌的實驗中，用32P、35S分別標記噬菌體的DNA和蛋白質，證明了DNA是遺傳物質，但不可證明蛋白質不是遺傳物質，若要證明蛋白質是否為遺傳物質，可將分離出來的蛋白質單獨注入細菌中，看能否產生同樣的噬菌體后代；DNA具有半保留復制的特點，所以用32P標記的噬菌體雙鏈DNA，讓其連續(xù)復制n次后，含32P的DNA應占子代DNA總數的1/2n－1。 答案 A,4．噬菌體內的S用35S標記，P用32P標記，細菌內蛋白質含32S，DNA含31P，用該噬菌體去侵染細菌后，產生了許多子代噬菌體，那么在子代菌體中35S和32P的分布規(guī)律是( ) A．外殼中有35S和32S，核心內只含有32P B．外殼中只有32S，核心內只含有32P C．外殼中有35S和32S，核心內含有32P和31P D．外殼中只有32S，核心內都含有31P,解析 噬菌體是一類以細菌為寄主的病毒，由含S的蛋白質構成的外殼和由DNA構成的核心組成。在噬菌體侵染細菌時，蛋白質外殼留在細菌細胞外面，只有DNA分子進入細菌細胞內，以噬菌體的DNA分子為模板復制出新的DNA分子和控制形成新的蛋白質外殼。在復制的子代DNA分子中，由于原料由細菌提供，因此子代DNA中只有2個DNA分子中含有噬菌體DNA分子提供的32P和細菌提供的31P，其余只含31P；而合成蛋白質外殼所用的原料均由細菌提供，因此不會含有35S。 答案 D,(1)噬菌體復制過程中，模板為噬菌體的DNA，原料、酶、ATP和場所均由細菌提供。 (2)用32P標記噬菌體時，產生的子代噬菌體中只有含有的母鏈為32P，其余的全部為31P。 (3)用35S標記噬菌體，細菌內蛋白質含32S時，子代噬菌體的蛋白質全部為32S。,【解題技巧】,考向一 肺炎雙球菌轉化實驗(5年7考) 典例1 (2015·茂名模擬)艾弗里的肺炎雙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,思路點撥 艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗的實驗設計思路為：將DNA和蛋白質分開，單獨地直接地觀察各部分的功能。 解析 艾弗里的肺炎雙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、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，并且還運用了放射性同位素標記法。 答案 D,易錯辨析 格里菲斯肺炎雙球菌轉化實驗只是說明的加熱殺死的S型菌中有某種物質的可以使R型菌轉化為S型菌，沒有證明DNA是遺傳物質；艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗不僅證明了DNA是遺傳物質，還證明了蛋白質不是。,考向二 噬菌體侵染細菌實驗(5年8考) 典例2 某研究人員模擬赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗，進行了以下4個實驗： ①用未標記的噬菌體侵染35S標記的細菌；②用32P標記的噬菌體侵染未標記的細菌；③用未標記的噬菌體侵染3H標記的細菌；④用15N標記的噬菌體侵染未標記的細菌，經過一段時間后離心，檢測到以上4個實驗中放射性的主要位置依次是( ),A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 思路點撥 在噬菌體侵染細菌的實驗中，只有DNA進入大腸桿菌，蛋白質沒有進入大腸桿菌，噬菌體的DNA利用大腸桿菌內的原料合成子代噬菌體；離心后大腸桿菌位于沉淀中，蛋白質外殼位于上層清液中。,解析 在該實驗中，沉淀物的主要成分是細菌，上清液的主要成分為噬菌體外殼。①③都直接對細菌進行了標記，放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中；②用32P只能標記噬菌體的DNA，在該實驗中，噬菌體的DNA會進入細菌體內，放射性也主要出現(xiàn)在沉淀物中；④用15N可以標記噬菌體的蛋白質外殼和DNA，在該實驗中，噬菌體的蛋白質外殼不會進入細菌體內，而DNA可以進入細菌體內，故放射性會出現(xiàn)在上清液和沉淀物中。 答案 D,易錯辨析 用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中含放射性的原因：可能有部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內，也可能噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液中出現(xiàn)放射性；用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因：可能有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。,典例3 (2015·湖南八校聯(lián)考)在噬菌體侵染細菌實驗中，分別用標記的噬菌體去侵染未標記的細菌，噬菌體在細菌體內復制了三代，則下列說法正確的是( ) A．噬菌體侵染細菌的實驗可以證明DNA是主要的遺傳物質 B．含有32P的子代噬菌體和含有35S的子代噬菌體分別占子代噬菌體總數的1/4和0 C．標記噬菌體的方法是分別用含32P的培養(yǎng)基和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 D．上述過程中噬菌體的遺傳信息流動方向是：RNA→DNA→RNA→蛋白質,思路點撥 DNA是主要的遺傳物質，需證明RNA也可以是遺傳物質，噬菌體的遺傳物質就是DNA；DNA復制方式為半保留復制。,解析 噬菌體侵染細菌的實驗可以證明DNA是遺傳物質，不能證明DNA是主要的遺傳物質，A錯誤；噬菌體侵染細菌的過程中，進入細胞內部的是噬菌體的DNA，蛋白質外殼留在外部，故子代產生的噬菌體蛋白質外殼都不具有放射性，由于DNA的復制是半保留復制，復制三代，含有32P的子代噬菌體占全部噬菌體的比例為2/8＝1/4，B正確；噬菌體必須寄生在活細胞體內才能生活，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，C錯誤；噬菌體是DNA病毒，不具有逆轉錄過程，D錯誤。 答案 B,易錯辨析 只有存在逆轉錄的病毒遺傳信息流動方向才是：RNA→DNA→RNA→蛋白質。如：艾滋病病毒、腫瘤病毒等。,考情一 肺炎雙球菌轉化實驗 1. 艾弗里等人為了弄清轉化因子的本質，進行了一系列的實驗，如圖是他們所做的一組實驗，則三個實驗的培養(yǎng)皿中只存在一種菌落的為( ),A．實驗一 B．實驗二 C．實驗三 D．實驗一和三,解析 實驗二中加入的DNA酶能分解S型細菌的DNA活性片段，使基因無法轉移進入R型細菌中，所以菌落只有一種，即R型菌落。 答案 B,2．在肺炎雙球菌的轉化實驗中，將加熱殺死的S型細菌與R型細菌相混合后，注射到小鼠體內，小鼠死亡，則小鼠體內S型、R型細菌含量變化情況最可能是( ),,解析 隨著R型細菌轉化成S型細菌，S型細菌的數量變化呈現(xiàn)“S型”曲線。R型細菌在小鼠體內開始時大部分會被免疫系統(tǒng)消滅，隨著小鼠免疫系統(tǒng)的破壞，R型細菌數量又開始增加。 答案 B,3. 科研人員將提取出的“瘋牛病”病毒用DNA水解酶和RNA水解酶分別進行處理后，發(fā)現(xiàn)該病毒仍具有侵染能力，但用蛋白酶處理后，病毒就會失去侵染能力，該現(xiàn)象說明( ) A．“瘋牛病”病毒由蛋白質和核酸構成 B．“瘋牛病”病毒的遺傳物質應該是蛋白質 C．“瘋牛病”病毒對核酸水解酶具有抵抗力 D．“瘋牛病”病毒不含蛋白質，只含核酸 解析 用DNA水解酶、RNA水解酶處理后仍具有侵染能力，說明其遺傳物質不是DNA或RNA；用蛋白酶處理后，病毒失去侵染能力，說明起遺傳作用的是蛋白質。 答案 B,考情二 噬菌體侵染細菌實驗 4．(2013·海南卷，13)關于T2噬菌體的敘述，正確的是( ) A．T2噬菌體的核酸和蛋白質中含硫元素 B．T2噬菌體寄生于酵母菌和大腸桿菌中 C．RNA和DNA都是T2噬菌體的遺傳物質 D．T2噬菌體可利用寄主體內的物質大量增殖,解析 T2噬菌體由蛋白質和核酸構成，其中蛋白質中含有S元素，而核酸不含，A錯誤；T2噬菌體是細菌病毒，其寄主細胞是細菌，而酵母菌是真菌，B錯誤；T2噬菌體是DNA病毒，不含RNA，其遺傳物質是DNA，C錯誤；病毒可以以自身的遺傳物質為模板利用寄主細胞內的物質為原料進行大量增殖，D正確。 答案 D,5. (2012·上海卷)赫爾希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌體侵染細菌的著名實驗進一步證實了DNA是遺傳物質。這項實驗獲得成功的原因之一是噬菌體( ) A．侵染大腸桿菌后會裂解宿主細胞 B．只將其DNA注入大腸桿菌細胞中 C．DNA可用15N放射性同位素標記 D．蛋白質可用32P放射性同位素標記,解析 噬菌體的結構物質有蛋白質和DNA，對蛋白質和DNA進行標記要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N。蛋白質的組成元素中一般沒有P。噬菌體侵染細菌時把DNA注入大腸桿菌中，而蛋白質外殼留在外面，這一特性將蛋白質和DNA分離開，實驗結果更科學、 更準確。 答案 B,6．用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，經培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測，上清液的放射性占10%，沉淀物的放射性占90%。上清液帶有放射性的原因可能是( ) A．離心時間過長，上清液中析出較重的大腸桿菌 B．攪拌不充分，吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細菌分離 C．噬菌體侵染大腸桿菌后，大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體 D．32P標記了噬菌體蛋白質外殼，離心后存在于上清液中,解析 噬菌體侵染大腸桿菌時，經過攪拌、離心，上清液是質量較輕的噬菌體，沉淀物是被侵染的大腸桿菌，A錯誤；攪拌不充分，噬菌體與細菌未分離，放射性應出現(xiàn)在沉淀物中，B錯誤；32P標記的是噬菌體的DNA，噬菌體侵染大腸桿菌時注入自身的DNA，子代噬菌體的DNA會含32P，上清液帶有放射性的原因可能是噬菌體侵染大腸桿菌后，大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體，C正確、D錯誤。 答案 C,