2021-2022高中生物 第3章 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)

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1、第 3 章基因的本質(zhì) 第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì) 自主學(xué)習(xí) 新知突破 1掌握肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié)論。2理解證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。3知道不同生物的遺傳物質(zhì)。 1肺炎雙球菌的類型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)光滑粗糙有無 S型活細(xì)菌 S型細(xì)菌和R型細(xì)胞 加熱殺死的S型細(xì)菌 3艾弗里實(shí)驗(yàn)(1)設(shè)計(jì)思路：設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開，排除干擾，單獨(dú)地、直接地去觀察它們在遺傳中的作用。(2)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果：(3)結(jié)論：_才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳的物質(zhì)。DNA 思考探討1.R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的實(shí)質(zhì)是什么？2格里菲思的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明S型菌體內(nèi)的哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子？提示：1.轉(zhuǎn)化的

2、實(shí)質(zhì)是基因重組。2不能。由于格里菲思沒有將細(xì)菌中各組分分開，所以他只能證明S型菌體內(nèi)含有轉(zhuǎn)化因子。 1肺炎雙球菌體內(nèi)與體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較 2.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的相互對照相互對照時每組均既是實(shí)驗(yàn)組又是對照組，每個實(shí)驗(yàn)組除要探究的因素各不相同外，其他條件均相同，最終結(jié)論必須由幾組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比得出。 (1)加熱殺死S型細(xì)菌的過程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的恢復(fù)又逐漸恢復(fù)其活性。(2)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)并不是基因發(fā)生突變，而是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中，即實(shí)現(xiàn)了基因重組。 1實(shí)驗(yàn)材料T2噬菌體(1)(2)增殖特點(diǎn)：在自身_的作用下，利用大腸桿菌_合成自身

3、的組成成分，進(jìn)行增殖。2實(shí)驗(yàn)方法：_。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)遺傳物質(zhì)體內(nèi)的物質(zhì)放射性同位素標(biāo)記法 3實(shí)驗(yàn)過程被35S標(biāo)記的噬菌體細(xì)菌培養(yǎng),子代噬菌體中沒有35S。被32P標(biāo)記的噬菌體細(xì)菌培養(yǎng),子代噬菌體中_32P。結(jié)果：噬菌體侵染細(xì)菌時，_進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼留在外面，子代噬菌體的各種性狀是通過親代_來遺傳的。4結(jié)論：_是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。有DNADNA DNA RNA 正常感染RNA DNA 思考探討3.為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)T2噬菌體？4噬菌體侵染細(xì)菌時，合成自身的組成物質(zhì)利用的原料、能量、模板各來自哪里？5噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)除了證明DNA是遺

4、傳物質(zhì)外，還可以證明什么問題？ 提示：3.因?yàn)槭删w營寄生生活，故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體，而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。4原料、能量來自細(xì)菌，模板來自噬菌體的DNA。5證明DNA能夠控制蛋白質(zhì)的合成，DNA能夠自我復(fù)制。 1同位素標(biāo)記T2噬菌體(1)在含有放射性同位素35S(或32P)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，使大腸桿菌的氨基酸標(biāo)記上35S(或脫氧核苷酸標(biāo)記上32P)。(2)用上述大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，則可得到蛋白質(zhì)中含有35S(或DNA中含有32P)標(biāo)記的噬菌體。 2噬菌體侵染細(xì)菌的過程 (1)噬菌體注入細(xì)菌的物質(zhì)是DNA，它指導(dǎo)噬菌體的蛋白質(zhì)合成。(2)復(fù)制、合成過程中是以細(xì)菌體

5、內(nèi)的脫氧核苷酸為原料合成噬菌體DNA，以細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的氨基酸為原料合成噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。 3實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA是遺傳物質(zhì)，除此之外還能證明：(1)DNA能自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性。(2)DNA能控制蛋白質(zhì)的合成。 記知識綱要 背關(guān)鍵語句1格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的活性物質(zhì)“轉(zhuǎn)化因子”。2艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，同時也證明了蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 3T2噬菌體是寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，由蛋白質(zhì)和DNA組成。噬菌體侵染細(xì)菌過程中，是以噬菌體的DNA為模板，由細(xì)菌提供氨基酸、核苷酸、能量和核糖體，合成子代噬菌體。4噬

6、菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，還能證明DNA控制蛋白質(zhì)的合成，DNA能自我復(fù)制。5具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物(真核、原核生物)的遺傳物質(zhì)是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。 合作探究 課堂互動 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)?zāi)逞芯咳藛T模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個實(shí)驗(yàn)：R型細(xì)菌的DNADNA酶加入S型細(xì)菌注射小鼠S型細(xì)菌的DNADNA酶加入R型細(xì)菌注射小鼠R型細(xì)菌DNA酶高溫加熱后冷卻加入S型細(xì)菌的DNA注射小鼠S型細(xì)菌DNA酶高溫加熱后冷卻加入R型細(xì)菌的DNA注射入小鼠 以上4個實(shí)驗(yàn)中小鼠的情況依次是()A存活、存活、存活、死亡B死亡、存活、存活、存活C死亡、死亡、存活、存活 D存活、死

7、亡、存活、死亡自主解答_ 解析：含有S型細(xì)菌的會使小鼠死亡，不含有S型細(xì)菌的不會使小鼠死亡。中含有S型細(xì)菌；中的S型細(xì)菌的DNA被DNA酶分解掉，所以只含有R型細(xì)菌；中經(jīng)高溫加熱后R、S型兩種細(xì)菌均死亡，含有的DNA不會使小鼠細(xì)胞轉(zhuǎn)化，所以小鼠不死亡。答案：B 1艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表。從表中可知() A.不能證明S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子B說明S型細(xì)菌的莢膜多糖有酶活性C和說明S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子D說明DNA是主要的遺傳物質(zhì) 解析：組：R型細(xì)菌S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)/莢膜多糖，只長出R型細(xì)菌，說明蛋白質(zhì)和莢膜多糖不是轉(zhuǎn)化因子。組：R型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA，結(jié)

8、果既有R型細(xì)菌又有S型細(xì)菌，說明DNA可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌；組：用DNA酶將DNA水解，結(jié)果只長出R型細(xì)菌，說明DNA的水解產(chǎn)物不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，從反面說明了只有DNA才能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。答案：C 為證明蛋白質(zhì)和DNA究竟哪一種是遺傳物質(zhì)，赫爾希和蔡斯做了“噬菌體侵染大腸桿菌”的實(shí)驗(yàn)(T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內(nèi))。下圖中親代噬菌體已用32P標(biāo)記，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)及病毒、細(xì)菌的敘述正確的是() 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) A圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，其內(nèi)的營養(yǎng)成分中要加入32P標(biāo)記的無機(jī)鹽B若要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，還要再設(shè)計(jì)一組用35S

9、標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)，兩組相互對照，都是實(shí)驗(yàn)組C噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律，而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離定律D若本組實(shí)驗(yàn)b(上清液)中出現(xiàn)放射性，則不能證明DNA是遺傳物質(zhì)自主解答_ 解析：圖中錐形瓶中培養(yǎng)液內(nèi)的營養(yǎng)成分應(yīng)無放射性標(biāo)記，A錯誤；要證明DNA是遺傳物質(zhì)，還應(yīng)設(shè)計(jì)一組用35S標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)，兩組相互對照，都是實(shí)驗(yàn)組，B正確；大腸桿菌是原核生物，其遺傳不遵循基因分離定律，C錯誤；若本組實(shí)驗(yàn)b(上清液)中出現(xiàn)放射性，可能是實(shí)驗(yàn)時間較長，細(xì)菌裂解導(dǎo)致的，D錯誤。答案：B (1)若用32P和35S標(biāo)記病毒而寄主細(xì)胞未被標(biāo)記，相當(dāng)于間接地將核酸和蛋白質(zhì)分開，只在子代病毒的核酸中

10、有32P標(biāo)記。(2)若用32P和35S標(biāo)記寄主細(xì)胞而病毒未被標(biāo)記，則在子代病毒的核酸和外殼中均有標(biāo)記元素。(3)若用C、H、O、N等標(biāo)記病毒而寄主細(xì)胞未被標(biāo)記，則只在子代病毒的核酸中有標(biāo)記元素。(4)若用C、H、O、N等標(biāo)記寄主細(xì)胞而病毒未被標(biāo)記，則在子代病毒的核酸和外殼中均可找到標(biāo)記元素。 A31P、32P、32S B31P、32P、35SC31P、32P、32S、35S D32P、32S、35S解析：觀察題中表格，發(fā)現(xiàn)不僅噬菌體內(nèi)的物質(zhì)被標(biāo)記，細(xì)菌成分也被標(biāo)記。噬菌體只把DNA注入細(xì)菌內(nèi)，其蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)而留在細(xì)菌外，在細(xì)菌內(nèi)以噬菌體DNA為模板，以細(xì)菌中的化學(xué)成分為原料，合成子

11、代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼。由此可以判斷，子代噬菌體只含細(xì)菌的標(biāo)記元素31P、35S和進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的32P。答案：B 高效測評 知能提升 1在艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，用DNA酶處理從S型活細(xì)菌中提取的DNA并與R型菌混合培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型菌生長。設(shè)置本實(shí)驗(yàn)步驟的目的是()A證明R型菌的生長并不需要S型活細(xì)菌的DNAB補(bǔ)充R型菌生長過程中所需要的營養(yǎng)物質(zhì) C可以直接證明S型菌DNA不是促進(jìn)R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的因素D與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)形成對照解析：該步驟是艾弗里完成肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的重要步驟，其目的是與S型菌中完整DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)化作對照，說

12、明遺傳物質(zhì)是DNA，而不是DNA的水解物，為理解DNA的功能打下基礎(chǔ)。答案：D 2下面為肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中基本步驟的圖示。有關(guān)說法正確的是() A要加熱處理，要將提取物分別加入不同培養(yǎng)基，要轉(zhuǎn)入固體培養(yǎng)基B不加熱處理，要將提取物分別加入同一培養(yǎng)基，要用液體培養(yǎng)基C要轉(zhuǎn)入固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，加入DNA提取物的結(jié)果可能有S型和R型兩種菌落D要轉(zhuǎn)入固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，結(jié)果只有S型或R型一種菌落答案：C 3生物興趣小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，如下圖。下列有關(guān)分析不正確的是()A理論上，b中不應(yīng)具有放射性Bb中含放射性的高低，與過程中攪拌是否充分有關(guān)C若b中含有放射性，與過程中培養(yǎng)時間的長短有

13、關(guān)D上述實(shí)驗(yàn)過程并不能證明DNA是遺傳物質(zhì) 解析：用35S只能標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，噬菌體侵染細(xì)菌時，其蛋白質(zhì)外殼只能留在細(xì)菌的細(xì)胞外，而攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌細(xì)胞外的噬菌體及蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌分離，離心是讓上清液中析出噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的大腸桿菌，因此，攪拌越充分，蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌分離得越徹底，b中放射性越低，如果使蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌徹底分離，則b中不含放射性。上述實(shí)驗(yàn)并沒有“示蹤”DNA在遺傳中的作用，因此不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。b中理論上不含放射性，與過程中培養(yǎng)時間的長短無關(guān)。答案：C 4用32P和35S分別標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，經(jīng)短時間保溫后，用攪拌機(jī)攪拌，然后離心得到上

14、清液和沉淀物，檢測上清液中35S和32P的放射性以及被侵染細(xì)菌的存活率，得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列說法不正確的是() A攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離B攪拌時間小于1 min時，沉淀物中的放射性增高C在實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來D若被侵染細(xì)菌的存活率下降，細(xì)胞外35S放射性會增高解析：由圖可知，被侵染細(xì)菌全部存活，沒有子代噬菌體釋放出來。如果被侵染細(xì)菌的存活率下降，細(xì)胞外32P放射性會增高。答案：D 5用正常噬菌體(31P、32S)去感染大腸桿菌(含32P、35S)，得到的子代噬菌體所含的放射性元素是()A31P、32P、32SB31P、32P、35SC31

15、P、32S、35S D32P、32S、35S解析：合成噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA的原料及合成場所均來自細(xì)菌，噬菌體注入細(xì)菌體內(nèi)的只是其DNA，而32P、35S分別標(biāo)記大腸桿菌的DNA和蛋白質(zhì)，那么，子代噬菌體的蛋白質(zhì)中含35S，DNA中含31P和32P。答案：B 6下列關(guān)于DNA是遺傳物質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，請回答相關(guān)問題。 (1)過程和表明，將S型細(xì)菌的_和_與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，其后代為_型細(xì)菌。(2)過程表明，將S型細(xì)菌的_與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，_型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成_型細(xì)菌。(3)過程表明，轉(zhuǎn)化成的_型細(xì)菌的后代也是有_性的_型細(xì)菌。(4)實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是_。(5)通過上述實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明DNA是主要的遺

16、傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)嗎？_。 解析：分別表示用多糖、蛋白質(zhì)、DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)，從圖解中可以發(fā)現(xiàn)只有用S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)才會出現(xiàn)S型細(xì)菌，同時把轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌單獨(dú)培養(yǎng)時，其后代都是S型細(xì)菌。本實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是把具有莢膜的S型細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì)等成分分開，單獨(dú)地去觀察它們在細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中的作用。通過上述實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，但不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 答案：(1)多糖蛋白質(zhì)R(2)DNA部分RS(3)S毒S(4)把具有莢膜的S型細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì)等成分分開，單獨(dú)地去觀察它們在細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中的作用(5)不能上述實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)，但不能得出DNA是主要遺傳物質(zhì)的結(jié)論