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-1-第1讲DNA是主要的遗传物质人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)1.认识DNA分子作为遗传物质所应具备的特征(生命观念)2.总结细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程(科学思维)3.分析人类对遗传物质探究的实验设计思路(科学探究)肺炎双球菌转化实验1．肺炎双球菌类型特点类型菌落荚膜毒性S型光滑有有R型粗糙无无2.格里菲思的体内转化实验(1)实验①②对比，说明R型细菌无毒性、S型细菌有毒性。(2)实验②③对比，说明被加热杀死的S型细菌无毒性。(3)实验②③④对比，说明R型细菌转化为S型细菌。-2-(4)结论：已经加热杀死的S型细菌中，含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。3．艾弗里的体外转化实验(1)实验①②分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。(2)实验③④说明DNA有转化作用，DNA的水解产物没有转化作用。1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质。(×)提示：格里菲思的肺炎双球菌转化实验只是证明了S型细菌中存在“转化因子”，使无毒的R型细菌转化为有毒的S型细菌。2．从格里菲思的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(×)提示：S型活细菌是由R型细菌转化来的。3．从格里菲思实验中的第④组病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R菌细菌。(×)提示：病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌有两种类型。4．在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化。(√)5．艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。(√)肺炎双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-3-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1．在体内转化实验中，如果没有实验③，能否得出格里菲思的结论？为什么？提示：不能。因为无对照实验，不能说明加热后杀死的S型细菌中含有促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。2.请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材料。设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。提示：实验思路：①将加热杀死的S型细菌体内物质分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生活情况。实验结果及结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。考查肺炎双球菌转化实验1．(2019·衡水中学五调)格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程和结果如图所示。下列说法正确的是()实验1：R型细菌＋小鼠→存活实验2：S型细菌＋小鼠→死亡实验3：S型细菌＋加热＋小鼠→存活实验4：S型细菌＋加热＋R型细菌＋小鼠→死亡A．实验1为空白对照组，实验2、3和4均为实验组B．能从实验2和实验4中死亡的小鼠体内分离出S型活细菌和R型活细菌C．该实验证明了S型细菌的DNA可在R型活细菌内表达出相应的蛋白质D．对比实验2、3的结果，说明加热能使有毒性的S型活细菌失去毒性D[本题主要考查遗传物质的探索历程，考查学生的理解能力和实验与探究能力。四组实验相互对照，均为实验组，A项错误；实验2中小鼠体内只存在S型细菌，B项错误；该实验只能证明转化因子的存在，但不能证明其化学成分，C项错误。]-4-2．(2019·太原模拟)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。由表可知()实验组号接种菌型加入S型细菌的物质培养皿长菌情况①R型蛋白质R型②R型荚膜多糖R型③R型DNAR型、S型④R型DNA(经DNA酶处理)R型A.①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子D．①～④说明DNA是主要的遗传物质C[第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A、B项错误；第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关，第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确；①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。]有关肺炎双球菌“转化”的两个易错点(1)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。(2)并非所有的R型细菌都被转化。由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是一小部分R型细菌被转化成S型细菌。考查肺炎双球菌转化实验的拓展3．(2019·山东德州第一次月考)将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内S型、R型细菌含量的变化情况如图所示。下列有关叙述不正确的是()A．实验过程中，R型细菌内DNA发生了重组B．曲线ab段，小鼠体内还没形成大量的相应抗体C．曲线bc段，绝大多数的R型细菌转化成了S型细菌D．cd段上升的原因可能是S型细菌降低了小鼠的免疫能力C[R型细菌转化为S型细菌，是S型细菌的DNA进入R型细菌体内，使R型细菌内DNA-5-发生了重组，A正确；曲线ab段上升的原因是小鼠的体内还没有形成大量的免疫R型细菌的抗体，因而R型细菌能进行大量繁殖，B正确；曲线bc段下降的原因是一部分R型细菌被小鼠的免疫系统消灭，且只有少数R型细菌转化成S型细菌，C错误；从曲线中看出，可能是S型细菌数量逐渐上升，可能是S型细菌降低了小鼠的免疫能力，从而导致cd段R型细菌的数量上升，D正确。]噬菌体侵染细菌实验1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌等(1)T2噬菌体的结构(2)T2噬菌体的复制式增殖增殖需要的条件内容模板T2噬菌体的DNA合成T2噬菌体DNA的原料大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成T2噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体2.实验方法：放射性同位素标记法。3．实验过程和结果-6-4．实验结果分析组别现象分析原因35S标记T2噬菌体→细菌上清液放射性很高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放射性低搅拌不充分，有少量含35S的T2噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中32P标记T2噬菌体→细菌沉淀物放射性很高DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中上清液放射性低(1)保温时间过短，有一部分T2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内；(2)保温时间过长，T2噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代T2噬菌体1．噬菌体侵染细菌的实验不如肺炎双球菌转化实验具有说服力。(×)提示：噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力。2．赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①②。(√)-7-3．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。(×)提示：分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌，而不是培养噬菌体，再用被标记的大肠杆菌培养噬菌体。4．噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。(√)5．用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。(×)提示：子代噬菌体都不含35S。6．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。(×)提示：不能说明蛋白质不是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较比较项目噬菌体侵染细菌实验肺炎双球菌体外转化实验设计思路设法将DNA和其他物质分开，单独研究它们各自不同的功能处理方法放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素直接分离法：分离S型细菌的多种组成物质，分别与R型细菌混合培养检测结果的方式检测放射性位置观察菌落类型结论DNA是遗传物质DNA是遗传物质，蛋白质等物质不是遗传物质1．在生物实验设计中，实验材料是实验成功的关键。在证明哪类物质是遗传物质的实验中，艾弗里和赫尔希选用细菌或病毒作实验材料的优点是什么？提示：实验材料的优点是①个体小、结构简单；②繁殖快。2．结合教材两大经典实验，尝试总结作为遗传物质具备的条件有哪些？提示：(1)在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。-8-(2)能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。(3)具有储存大量遗传信息的潜在能力。(4)结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。考查噬菌体侵染细菌实验1．(2019·云南曲靖一中模拟)如图是用32P标记噬菌体并侵染细菌的过程，有关叙述正确的是()A．过程①32P标记的是噬菌体外壳的磷脂分子和内部的DNA分子B．过程②应短时保温，有利于吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离C．过程③离心的目的是析出噬菌体外壳，使被感染的大肠杆菌沉淀D．过程④沉淀物的放射性很高，说明噬菌体的DNA是遗传物质C[过程①32P标记的是噬菌体内部的DNA分子，A项错误；过程②应短时保温的目的是让噬菌体侵入细菌细胞，B项错误；过程③离心的目的是析出噬菌体颗粒，使被感染的大肠杆菌沉淀，C项正确；过程④沉淀物的放射性很高，说明噬菌体的DNA进入了细菌细胞中，在子代噬菌体中检测到放射性，才能说明噬菌体的DNA是遗传物质，D项错误。]2．(2019·潍坊市一模)下列关于噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是()A．标记蛋白质和DNA时，可用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体B．用32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液有放射性可能是保温时间过长所致C．该实验的结果说明DNA是主要的遗传物质，而蛋白质不是D．该实验还可说明噬菌体的蛋白质外壳是由细菌的遗传物质控制合成的B[标记蛋白质和DNA时，应先用含35S和32P的合成培养基标记细菌，再用含35S和32P标记的细菌侵染噬菌体，A项错误；用32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液有放射性可能是保温时间过长，子代噬菌体释放出来造成的，B项正确；该实验的结果说明DNA是遗传物质，不能说明DNA是主要的遗传物质，也不能说明蛋白质不是遗传物质C项错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的遗传物质控制的，D项错误。]噬菌体侵染细菌实验的拓展考查3．(2019·佛山模拟)用T2噬菌体侵染大肠杆菌，在感染后2、4、6、8、10min时向培养基中加入一定量的3H－尿嘧啶，培养适宜时间后，粉碎大肠杆菌分离得到RNA，并分别与热-9-变性后的含T2噬菌体DNA的单链组、含大肠杆菌DNA的单链组混合杂交，检测两组的放射性强度并把结果绘制成曲线，两组杂交后的结果对应的曲线分别是()A．b、aB．c、dC．d、cD．a、bD[分析题意可知，大肠杆菌感染T2噬菌体后，其内T2噬菌体的DNA上基因表达强烈，且随着感染时间的延长，粉碎大肠杆菌分离得到的RNA中放射性越强；而大肠杆菌的基因表达反而会越来越弱。因此两组杂交后的结果为T2噬菌体组杂交带放射性比例逐渐上升最后达到饱和，对应曲线a；大肠杆菌组杂交带放射性比例呈下降趋势，对应曲线b。]4．(2017·全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1