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第1节DNA是主要的遗传物质学有目标——新课程标准必明1.描述肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。2.描述噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论。3.举例说明DNA是主要的遗传物质。记在平时——核心语句必背1.格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的“转化因子”。2.艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。3.噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA才是遗传物质。4.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。[理清主干知识]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，但是遗传物质的观点仍占主导地位。蛋白质蛋白质二、肺炎链球菌的转化实验1．肺炎链球菌的类型有无荚膜菌落特征有无毒性S型细菌____表面________R型细菌____表面_________有光滑有无粗糙无2.格里菲思的体内转化实验(1)过程与现象(2)实验结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的“”。转化因子3．艾弗里的体外转化实验(1)过程和现象(2)实验结论：才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA三、噬菌体侵染细菌的实验1．实验材料：T2噬菌体。(1)结构[填图](2)生活方式：寄生在大肠杆菌体内。2．实验方法：法。放射性同位素标记3．实验过程和现象4．实验结论：DNA是真正的。遗传物质四、DNA是主要的遗传物质1．烟草花叶病毒侵染烟草的实验(1)烟草花叶病毒的组成：只含有蛋白质和。(2)侵染实验RNA(3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是。2．DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是，因此说DNA是的遗传物质。RNADNA主要[诊断自学效果]1．判断下列叙述的正误(1)有荚膜的S型肺炎链球菌有毒，无荚膜的R型肺炎链球菌无毒，所以荚膜有毒。()(2)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。()(3)可用含32P的培养基培养T2噬菌体，以使其DNA带上放射性。()(4)肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验均可说明DNA是主要的遗传物质。()××××2．(2019·张家口期末)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，注射后能使实验小鼠死亡的是()A．R型肺炎链球菌B．加热杀死的S型肺炎链球菌C．加热杀死后的S型肺炎链球菌与R型细菌的DNA混合D．加热杀死后的S型肺炎链球菌与R型活细菌混合解析：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，注射后能使实验小鼠死亡的是加热杀死后的S型肺炎链球菌与R型活细菌混合。答案：D3．(2019·泰州区期末)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，在有R型活细菌的培养基中加入S型细菌的细胞提取物，下列哪种成分可使部分R型细菌转化成S型细菌()A．RNAB．蛋白质C．DNAD．多糖解析：根据分析，艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，在有R型活细菌的培养基中加入S型细菌的DNA，可使部分R型细菌转化成S型细菌。答案：C4．(2019·扬州月考)下列关于探索DNA是遗传物质实验的叙述，正确的是()A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状B．艾弗里实验和赫尔希、蔡斯实验都证明了DNA是遗传物质C．T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖D．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的解析：格里菲思实验证明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DNA可以改变生物体的遗传性状，A错误；艾弗里实验和赫尔希、蔡斯实验都证明DNA是遗传物质，B正确；T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，因此其只能在大肠杆菌中复制和增殖，C错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立生存，因此不能直接用32P标记噬菌体，而是应该先用含32P的培养基培养细菌，再用该细菌培养噬菌体，可获得被32P标记的噬菌体，D错误。答案：B新知探究一肺炎链球菌的转化实验[在探究中学通]肺炎链球菌直径为0.5～1.5微米，可以分为S型和R型两种类型。1．分析格里菲思的体内转化实验，回答下列问题(1)实验①②对比说明_____________________________。(2)实验②③对比说明_____________________________。(3)实验②③④对比说明加热杀死的S型细菌能使部分___________________________________________________。(4)综合以上实验得出的结论是_______________________。答案：(1)R型细菌无毒，S型细菌有毒(2)加热杀死的S型细菌无毒(3)R型细菌转化为S型细菌(4)S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌2．分析艾弗里的体外转化实验，回答下列问题(1)第一组与第二至四组对照说明S型细菌的细胞提取物中(填“含有”或“不含有”)“转化因子”，这种“转化因子”不是。(2)第一组与第五组对照说明使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”很可能是。(3)该实验可得出的结论：才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即。含有蛋白质、RNA或脂质DNADNADNA是遗传物质[在深化中提能]肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较项目体内转化实验体外转化实验培养细菌在小鼠体内体外培养基实验对照R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各组成成分的作用进行对照巧妙构思用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内与用加热杀死的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每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质实验结论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[典例1]已知有荚膜的肺炎链球菌可使小鼠患败血症而死亡，无荚膜的肺炎链球菌对动物无害。现从有荚膜的肺炎链球菌体内提取出了DNA、蛋白质、多糖等物质，分别加入到培养无荚膜细菌的培养液中，一段时间后将培养液注射到小鼠体内，则图中结果错误的是()A．①B．②C．③D．④[解析]从有荚膜的肺炎链球菌体内提取的物质中，只有DNA才能使无荚膜的肺炎链球菌转化为有荚膜的肺炎链球菌，使小鼠致死，故①、②、③都正确。④中虽然有DNA，但DNA酶会使DNA水解而失去活性，致使无荚膜的肺炎链球菌不能转化为有荚膜的肺炎链球菌，小鼠应表现正常。[答案]D[在应用中落实]1．(2019·济南月考)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是()A．加热杀死后的S型细菌中DNA全部失去活性B．加热杀死后的S型细菌能使小鼠的体细胞发生转化C．加入S型细菌的DNA后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌D．在转化过程中，加热杀死后的S型细菌中的DNA没有进入R型活细菌中解析：加热杀死后的S型细菌中DNA没有失去活性，A错误；加热杀死后的S型细菌能使R型细菌发生转化，B错误；加入S型细菌的DNA后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌，C正确；在转化过程中，加热杀死后的S型细菌中的DNA能进入R型活细菌中，D错误。答案：C2．肺炎链球菌有许多类型，有荚膜的S型细菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型细菌无毒性。如图为细菌转化实验，相关说法错误的是()A．丙组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡B．能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组C．戊组实验表明，加S型细菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型细菌D．丁组产生的有毒性的肺炎链球菌不能将该性状遗传给后代解析：含有荚膜的肺炎链球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎链球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。戊组加S型细菌的蛋白质后试管中长出的是无毒性的R型细菌，丁组产生的有毒性的S型细菌是由遗传物质改变引起的，可以遗传给后代。答案：D3．(2019·豫南九校质检)细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎链球菌转化实验。S型肺炎链球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是()A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后仍有两种菌落继续生长C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型细菌D．丁组培养基中无菌落生长解析：抗青霉素的S型(PenrS型)细菌的DNA是转化因子。在甲组中，将加热杀死的PenrS型细菌与活的R型活细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，部分小鼠会患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复；在乙组中，PenrS型细菌的DNA与活的R型活细菌混合培养，可观察到R型细菌和PenrS型细菌两种菌落，加青霉素后R型细菌生长受到抑制，只有PenrS型菌落继续生长；丙组培养基中含有青霉素，活的R型细菌不能生长，也不能发生转化，因此无菌落出现；丁组中因为PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化因子，且活的R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长。答案：D新知探究二噬菌体侵染细菌的实验[在探究中学通]如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，根据图示并结合教材内容回答下列问题：1．噬菌体是营生活的病毒，宿主是，在普通培养基上无法生存，直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。2．噬菌体的化学组成是。S仅存在于T2噬菌体的中，用标记噬菌体的蛋白质，标记元素所在部位对应于图1的；P主要存在于中，用标记噬菌体的DNA，标记元素所在部位对应于图1的。寄生大肠杆菌不能DNA和蛋白质蛋白质35S④DNA32P①3．图2中T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再进行⑦⑧过程。⑦⑧分别代表和过程，其中⑦的目的是，⑧的目的是让中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的。搅拌离心上清液大肠杆菌使吸附在细菌上的噬菌体(外壳)与细菌分离[在深化中提能]1．噬菌体侵染细菌的实验过程实验过程实验组别一二设计思路S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们的遗传作用标记大肠杆菌含35S的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌含32P的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌标记噬菌体无标记的噬菌体→侵染含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体实验过程实验组别一二噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌后离心)含32P的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌后离心)实验结果上清液放射性很高，沉淀物放射性很低上清液放射性很低，沉淀物放射性很高实验分析噬菌体侵染细菌时，含32P的噬菌体DNA进入了细菌体内，而含35S的噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内结论DNA是真正的遗传物质2.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较肺炎链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用加酶的方法分别去除S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，再与R型菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质②说明了遗传物质可发生可遗传的变异①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质②说明DNA能控制蛋白质的合成③说明DNA能自我复制3.不同生物的遗传物质生物类型细胞生物非细胞生物真核生物原核生物多数病毒少数病毒实例真菌、原生生物、所有动植物细菌、放线菌等噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等HI