高中生物第三章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质导学案新人教版必修 23页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第三章 基因的本质 第 1 节 DNA 是主要的遗传物质 1. 掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论。(重、难点) 2. 掌握噬菌体侵染细菌实验 的方法、过程及结论。(重、难点) 3. 理解 DNA 是主要遗传物质的结论。 一、对遗传物质的早期推测(阅读教材 P42～P43) 二、肺炎双球菌的转化实验(阅读教材 P43～P44) 1. 肺炎双球菌的特点 种类 项目 S 型细菌 R 型细菌 菌落 表面光滑 表面粗糙 菌体 毒性 有毒性 无毒性 2. 体内转化实验——格里菲思的实验 (1) 原理：S 型细菌可使小鼠患败血症死亡。 (2) 实验过程及现象 (3) 结论：加热杀死的 S 型细菌中含有某种转化因子使 R 型活细菌转化为 S 型活细菌。 3. 体外转化实验——艾弗里的实验 (1) 原理：只有加入 DNA 时，R 型细菌才能够转化为 S 型细菌。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 (2) 过程 (3) 结论：DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 三、噬菌体侵染细菌的实验(阅读教材 P44～P45) 1. 噬菌体的结构 头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部内含有 DNA。如图： 2. 噬菌体的代谢与增殖 (1) 代谢：能寄生在大肠杆菌体内，不能独立地进行新陈代谢。 (2) 增殖：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。 3. 噬菌体侵染细菌的过程 实验过程 被 35S 标记的噬菌体 被 32P 标记的噬菌体 第一步 用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌 第二步 在搅拌器中搅拌，然后离心 续 表 实验过程 被 35S 标记的噬菌体 被 32P 标记的噬菌体 第三步 检测上清液和沉淀物中的放射性物质 实验结果 沉淀物的放射性很低；上清液的放 射性很高 上清液的放射性很低；沉淀物的放 射性很高 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 4. 实验结果的进一步观察 (1) 结果：细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到 32P 标记的 DNA，但却不能检测到 35S 标记的蛋白质。 (2) 表明：噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。 5. 实验结论：DNA 是遗传物质。 点拨 ①上述方法为放射性同位素标记法。 ②上清液主要是噬菌体的蛋白质外壳，沉淀物主要是被侵染的细菌。 四、RNA 是遗传物质的实验证据(阅读教材 P46) 1. 烟草花叶病毒的组成：蛋白质和 RNA。 2. 侵染过程 烟草花 叶病毒 蛋白质――→侵染 烟草结果：烟草不感染病毒RNA――→侵染 烟草结果：烟草感染病毒 3．结论：在某些病毒中 RNA 是遗传物质。 1．连线 2．判断 (1) 20 世纪 30 年代，人们认识到 DNA 的成分后，就确认 DNA 是遗传物质。(×) 分析：20 世纪 30 年代，人们认识到 DNA 的成分后，由于对 DNA 分子的结构没有清晰的了解，所以蛋白质是 遗传物质的观点仍占主导地位。 (2) 格里菲思的实验结果没有具体证明哪一种物质是遗传物质。(√) 分析：格里菲思实验只提出“转化因子”，未证明什么是遗传物质。 (3) (2016·西宁市高一期末) 艾弗里证明转化因子是 DNA 而不是蛋白质。(√) (4) 1952 年，赫尔希和蔡斯用 35S 和 32P 分别标记 T2 噬菌体，证明 T2 噬菌体的遗传物质是 DNA。(√) (5) (2016·河北正定中学高一检测) 用含 35S 的噬菌体侵染细菌，经离心后，可在沉淀物中发现大量的放 射性物质。(×) 分析：含 35S 的蛋白质外壳未进入细菌内，所以沉淀物中不会发现大量的放射性物质。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 (6) 真核生物细胞中的遗传物质都是 DNA，原核生物细胞中的遗传物质都是 RNA。(×) 分析：无论是真核生物还是原核生物，只要具有细胞结构，遗传物质就是 DNA。 主题一 肺炎双球菌的转化实验[学生用书 P50] 结合下面两个实验分析转化因子是哪种物质。 实验 1 实验分析： (1) a 组说明 R 菌株无毒性。 (2) b 组说明 S 菌株有毒性，使小鼠患败血症死亡。 (3) c 组说明加热杀死的 S 菌株不能使小鼠死亡。 (4) d 组说明加热杀死的 S 菌株能使 R 菌株转化为 S 菌株。 上述实验说明： 已经被加热杀死的 S 菌株中，必然含有某种促成这一转化的活性物质，即转化因子。 实验 2 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 实验分析： (1) 甲、乙、丙三组实验对照说明：DNA 是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。 (2) 丁组实验的目的是证实 DNA 的分解产物不是转化因子，从反面证实了 DNA 是遗传物质。 格里菲思和艾弗里的实验比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 实验者 格里菲思 艾弗里及其同事 培养细菌 用小鼠(体内) 用培养基(体外) 实验原则 R 型细菌与 S 型细菌的毒性对照 S 型细菌各成分作用的相互对照 实验结果 加热杀死的S型细菌能使R型细菌 转化为 S 型细菌 S 型细菌的 DNA 使 R 型细菌转化为 S 型细菌 实验结论 S 型细菌体内有“转化因子” DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变 化的物质 两个实验 的联系 (1) 所用材料相同，都是肺炎双球菌：R 型和 S 型； (2) 体内转化实验是基础，仅说明 S 型细菌体内有“转化因子”，体 外转化实验进一步证明“转化因子”是 DNA； (3) 两实验都遵循对照原则、单一变量原则 转化因子的本质 1．艾弗里和同事用 R 型和 S 型细菌进行实验，结果如表所示。从表中可知( ) 实验组号 接种菌 加入 S 型细菌物质 培养皿 长菌情况 ① R 型 蛋白质 R 型 ② R 型 荚膜多糖 R 型 ③ R 型 DNA R 型、S 型 ④ R 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 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 D．①～④说明 DNA 是主要的遗传物质 肺炎双球菌转化的实质和影响因素 (1) 在加热杀死的 S 型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为 DNA 也变性失活，DNA 在加热过程中，双螺 旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2) 转化的实质并不是基因发生突变，而是 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。 (3) 在转化过程中并不是所有的 R 型细菌均转化成 S 型细菌，而是只有少部分 R 型细菌转化为 S 型细菌， 原因是转化受 DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系和菌体的状态等因素影响。 肺炎双球菌转化实验的深度剖析 2．(2016·石家庄高一检测) 肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的有毒性，能引起人或动物患肺炎或败血症； 无荚膜的无毒性，不能引起人或动物患病。下图所示为 1944 年美国学者艾弗里和他的同事所做的细菌转化 实验。请回答： (1) 实验 A 中，老鼠患败血症死亡。其他各组实验中老鼠的情况分别为：B________，C________，D________， E________。 (2) 不致病的肺炎双球菌接受了________________，使它的遗传特性发生了改变。 (3) 肺炎双球菌的毒性与荚膜有关系，荚膜是一种毒蛋白，这说明蛋白质的合成由________控制。 (4) 这个实验说明____________________________。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 答案：(1) 能存活 能存活 死亡 能存活 (2) 致病肺炎双球菌的 DNA (3) DNA (4) DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 遗传物质的特点 ①具有稳定性。 ②在细胞的生长和繁殖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。 ③能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。 ④具有贮存大量的遗传信息的能力。 主题二 噬菌体侵染细菌的实验[学生用书 P52] 噬菌体的繁殖原理 噬菌体侵染细菌实验分析 (1) 实验思路 S 是蛋白质特有的元素，P 几乎都存在于噬菌体 DNA 分子中，用放射性同位素 32P 和 35S 分别标记 DNA 和蛋白 质，直接地单独地观察它们各自的作用。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 (2) 实验方法：放射性同位素标记法。 (3) 实验过程 第一步：标记细菌 细菌＋含 35S 的培养基→含 35S 的细菌 细菌＋含 32P 的培养基→含 32P 的细菌 第二步：标记噬菌体 噬菌体＋含 35S 的细菌→含 35S 的噬菌体 噬菌体＋含 32P 的细菌→含 32P 的噬菌体 第三步：噬菌体侵染细菌 含 35S 的噬菌体＋细菌→上清液放射性很高，沉淀物放射性很低 含 32P 的噬菌体＋细菌→上清液放射性很低，沉淀物放射性很高 实验分析：35S 标记的噬菌体外壳并未进入大肠杆菌内部，而 32P 标记的噬菌体 DNA 进入了大肠杆菌内部。 实验结论：DNA 是真正的遗传物质。 (1) 噬菌体侵染细菌时，只有 DNA 进入细菌体内，那噬菌体进行繁殖的原料怎么获得？ 提示：细菌体内噬菌体 DNA 的复制和蛋白质合成所需的原料、酶、能量和场所等均由细菌提供，但代谢活 动由噬菌体 DNA 控制。 (2) 噬菌体侵染细菌的实验中，沉淀物中含有的物质主要是什么？ 提示：被侵染的大肠杆菌。 肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体 侵染细菌实验的比较 这两个实验都是证明 DNA 是生物的遗传物质的直接实验证据，两者在实验设计、实验结论等方面既有共性 也有细微的差别。 (1) 实验设计思路比较 实验类型 肺炎双球菌体外 转化实验 噬菌体侵染 细菌实验 思路相同 设法将 DNA 与其他物质分开，单独、直接地研究它们各自不同 的遗传功能 处理方式 区别 直接分离：分离 S 型细菌的 DNA、多糖、蛋白质等，分别与 同位素标记法：分别标记 DNA 和蛋白质的特殊元素(32P 和 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 R 型细菌混合培养 35S) (2) 两个实验遵循相同的实验设计原则：一一对照原则 ①肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照 ②噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 (3) 实验结论(或目的) 比较 ①肺炎双球菌体外转化实验的结论：证明 DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 ②噬菌体侵染细菌实验的结论：证明 DNA 是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入 细菌体内。 噬菌体侵染细菌的过程 1．(2016·江苏淮安检测) 下面是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是 ( ) A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有 35S 的培养基中获得的 B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和 DNA C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把 DNA 和蛋白质分开再分别检测其放射性 D．在新形成的噬菌体中没有检测到 35S，说明噬菌体的遗传物质是 DNA 不是蛋白质 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析 (1) 用哪种标记元素。若用 32P 和 35S，则分别标记了 DNA 和蛋白质，若用 C、H、O 等，则同时标记了 DNA 和 蛋白质。 (2) 注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见表： DNA 蛋白质 DNA 和蛋白质 噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N 细菌 31P 32S 12C、2H、16O、14N 子代噬 菌体 32P(少数) 、 31P(全部) 32S C、H、O、N 的两 种同位素都有 实验误差分析 2．以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果，关于此实验的分析和结论不正确的是( ) A．上清液的主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，沉淀物的主要成分是细菌菌体 B．此实验表明 DNA 是遗传物质 C．①实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌 D．②实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌 上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析 (1) 用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因： ①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射 性； ②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射 性含量升高。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 (2) 用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含 35S 的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，使沉淀物中出现少量的放射性。 主题三 RNA 也是遗传物质[学生用书 P53] 结合下面实验过程，探究 RNA 病毒的遗传物质。 结论：遗传物质是 RNA 而不是蛋白质。 1．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 核酸种类 DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA RNA 遗传物质 DNA DNA DNA RNA 结果 绝大多数生物的遗传物质是 DNA，只有少部分病毒的遗传物质是 RNA 结论 DNA 是主要的遗传物质 2. 对 DNA 是主要的遗传物质的理解 就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以说 DNA 是主要的遗传物质。就某种生物而言，其 遗传物质是 DNA 或 RNA。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 1．(2016·台州高一检测) 下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV) 遗传物质”的实验过程，由此可 以判断( ) A. 水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和 RNA B. TMV 的蛋白质不能进入烟草细胞中 C. 侵入烟草细胞的 RNA 进行了逆转录过程 D. RNA 是 TMV 的主要遗传物质 2. (2016·青岛高一检测) 下列关于遗传物质的说法，错误的是( ) ①真核生物的遗传物质是 DNA ②原核生物的遗传物质是 RNA ③细胞核的遗传物质是 DNA ④细胞质的遗传物质是 RNA ⑤甲型 H1N1 流感病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA A. ①②③ B. ②③④ C. ②④⑤ D. ③④⑤ (1) 并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的 RNA。 (2) DNA 并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA。 (3) 一种生物只能有一种遗传物质，在同一种生物体内，不存在“主要遗传物质”和“次要遗传物质”之 分。 核心知识小结 [要点回眸] 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 [规范答题] 1.S 型肺炎双球菌有荚膜．．．，有毒．．；R 型肺炎双球菌无荚膜．．．，无毒．．。 2. 在肺炎双球菌转化实验中，只有 S 型细菌的 DNA 才能使 R 型活细菌转化为 S 型细菌，即转化因子是．．．．．DNA．．．。 3. T2 噬菌体由蛋白质和 DNA 组成，S．存在于蛋白质中．．．．．．．，P．几乎全部存在于．．．．．．．DNA．．．中．。 4. 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了 DNA．．．是遗传物质．．．．．。 5. 烟草花叶病毒的遗传物质是．．．．．RNA．．．。 6. 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．．．．．．．．。 [随堂检测][学生用书 P54] 1. 肺炎双球菌的转化实验中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是( ) A. R 型细菌和 S 型细菌 B. R 型细菌和 R 型细菌 C. S 型细菌和 S 型细菌 D. S 型细菌和 R 型细菌 解析：选 A。肺炎双球菌转化实验证明灭活的 S 型细菌体内有某种转化因子存在，它能使活的 R 型细菌转化 为 S 型细菌。 2. (2016·甘肃兰州一中期中) 噬藻体是一种感染蓝藻的病毒(主要由 DNA 和蛋白质组成) ，用 32P 标记的 噬藻体感染蓝藻细胞，培养一段时间，再经搅拌、离心后进行放射性检测。相关叙述正确的是( ) A. 32P 标记的是噬藻体 DNA 中的碱基胸腺嘧啶 B. 搅拌的目的是使吸附在蓝藻上的噬藻体与蓝藻分离 C. 离心后放射性同位素主要分布在试管的上清液中 D. 此实验证明 DNA 是噬藻体的遗传物质 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 14 3. (2016·烟台高一检测) 在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了 T2 噬菌体侵染细菌的实验。下列 有关叙述正确的是( ) A. 用 32P、35S 标记同一组 T2 噬菌体的 DNA 和蛋白质 B. 该实验的步骤是标记、培养、离心、搅拌、检测 C. 用含有充足有机物的完全培养基培养 T2 噬菌体 D. 该实验证明了 DNA 是遗传物质 解析：选 D。应该用 32P、35S 分别标记两组 T2 噬菌体的 DNA 和蛋白质，然后分别做侵染细菌的实验，A 项 错误；该实验的步骤中，应该是搅拌后再离心，B 项错误；病毒必须依赖活细胞生存，T2 噬菌体的培养需 要用活的大肠杆菌，C 项错误；该实验的结论为 DNA 是遗传物质，D 项正确。 4. 艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都能证明 DNA 是遗传物质，对这两 个实验的研究方法可能有：①设法把 DNA 与蛋白质分开，研究各自的效应，②放射性同位素标记法。下列 有关叙述正确的是( ) A. 两者都运用了①和② B. 前者运用了①，后者运用了② C. 前者只运用了②，后者运用了①和② D. 前者只运用了①，后者运用了①和② 解析：选 D。艾弗里的肺炎双球菌转化实验是设法把 DNA 与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希、蔡斯 的噬菌体侵染细菌实验也是把 DNA 与蛋白质分开，研究各自的效应，并且运用了放射性同位素标记法。 5. 将噬菌体的 DNA 和蛋白质分别注入甲细菌和乙细菌的细胞中，能繁殖出新的噬菌体的是( ) A. 甲细菌 B. 乙细菌 C. 甲或乙细菌 D. 甲和乙细菌 6. 如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 15 A. 寄生于细胞内，通过 RNA 遗传 B. 可单独生存，通过蛋白质遗传 C. 寄生于细胞内，通过蛋白质遗传 D. 可单独生存，通过 RNA 遗传 解析：选 A。提取这种病原体发现，其由 RNA 和蛋白质组成，分别用其 RNA 和蛋白质给植物接种，发现只有 接种病原体 RNA 的植物得病，说明该病原体的遗传物质为 RNA，该病原体为 RNA 病毒。病毒必须寄生在活细 胞内，不能单独生存。 7. 材料分析题： 材料 1：用同位素 31P、32P 和 32S、35S 分别作如下标记： 噬菌体 大肠杆菌 脱氧核苷酸 32P 31P 氨基酸 32S 35S 材料 2： (1) 用 32P 标记噬菌体的大致操作过程： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (2) 若材料 1 中的噬菌体和大肠杆菌分别换成烟草花叶病毒和烟叶细胞，则能说明 ________________________________________________________________________。 (3) 分析材料 2，A～D 的结果中，哪项不正确？________。说明理由： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 材料 1、材料 2 共同说明的问题是 ________________________________________________________________________。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 16 答案：(1) ①在含有放射性 32P 的培养基中培养大肠杆菌 ②再用上述大肠杆菌培养噬菌体 (2) RNA 是遗传物质 (3) D DNA 分子被 DNA 酶分解掉，R 型细菌不能转化成 S 型细菌，小鼠应为正常 (4) DNA 是遗传物质 [课时作业][学生用书 P129(独立成册) ] 一、选择题 1. (2016·枣庄高一检测) 在肺炎双球菌的转化实验中，R 型细菌转化成 S 型细菌的转化因子是( ) A. 细菌荚膜 B. 细菌蛋白质 C. R 型细菌的 DNA D. S 型细菌的 DNA 解析：选 D。S 型细菌的 DNA 进入 R 型细菌体内，整合到 R 型细菌的 DNA 上，使 R 型细菌转化为 S 型细菌。 2. 格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下： ①将无毒的 R 型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡 ②将有毒的 S 型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡 ③将加热杀死的 S 型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡 ④将 R 型活细菌与加热杀死的 S 型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡 根据上述实验，下列说法正确的是( ) A. 整个实验证明了 DNA 是转化因子 B. 实验①、实验③可作为实验④的对照 C. 实验④中的死亡小鼠体内 S 型活细菌毒性不能稳定遗传 D. 重复做实验①与④，得到同样的结果，说明 S 型活细菌由 R 型活细菌突变而来 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 17 3. (2016·聊城高一检测) 如图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，下列有关说法正确的是( ) A. ①②都要加热处理 B. ③要将所有提取物与 R 型细菌共同培养 C. ④的结果只有 S 型细菌或 R 型细菌一种菌落 D. ①④的结果可能是有 S、R 型细菌两种菌落 解析：选 D。图中①是加热处理 S 型细菌，②是物质提取技术，A 项错误；③是将提取物分别与 R 型细菌混 合培养，分别观察培养基上菌落的生长情况，B 项错误；④的结果可能在培养基上出现两种菌落，S 型的和 R 型的，意味着两种细菌都有，C 项错误、D 项正确。 4. (2016·杭州检测) 噬菌体内的 S 用 35S 标记，P 用 32P 标记，细菌内蛋白质含 32S，DNA 含 31P，用该噬菌 体去侵染细菌后，产生了许多子代噬菌体，那么在子代噬菌体中 S 和 P 的分布规律是( ) A. 外壳中有 35S 和 32S，DNA 内只含有 32P B. 外壳中只有 32S，DNA 内只含有 32P C. 外壳中有 35S 和 32S，DNA 内含有 32P 和 31P D. 外壳中只有 32S，DNA 内都含有 31P 解析：选 D。由于噬菌体侵染细菌过程中，蛋白质外壳不进入细菌，所以子代噬菌体内没有 35S，只有 32S； DNA 进入细菌，利用 31P 标记的脱氧核苷酸合成子代 DNA，新的 DNA 内有的既含有 32P 又含有 31P，有的只 含有 31P，因此子代噬菌体都含有 31P。 5. 赫尔希和蔡斯于 1952 年所做的噬菌体侵染细菌的实验进一步证实了 DNA 是遗传物质。这项实验获得成 功的原因之一是噬菌体( ) A. 侵染大肠杆菌后会裂解寄主细胞 B. 只将其 DNA 注入大肠杆菌细胞中 C. DNA 可用 15N 放射性同位素标记 D. 蛋白质可用 32P 放射性同位素标记 解析：选 B。噬菌体的结构物质有蛋白质和 DNA，对蛋白质和 DNA 进行标记要用它们各自特有的元素 35S 和 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 18 32P，不能用共有元素 15N。蛋白质的组成元素中一般没有 P。噬菌体侵染细菌时把 DNA 注入大肠杆菌中， 而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和 DNA 分离开，使实验结果更科学、更准确，B 项正确。 6. 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了如下实验：①用 32P 标记的噬菌体侵 染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染 35S 标记的细菌；③用 15N 标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一 段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( ) A. 沉淀物、上清液、沉淀物和上清液 B. 沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 C. 沉淀物、上清液、沉淀物 D. 上清液、上清液、沉淀物和上清液 7. 赫尔希和蔡斯用 32P 标记的 T2 噬菌体与无 32P 标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了 上清液和沉淀物。下列叙述不正确的是( ) A. 搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳与大肠杆菌分离 B. 32P 主要集中在沉淀物中，上清液中也能检测到少量的放射性 C. 如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性降低 D. 本实验结果说明 DNA 在亲子代之间的传递具有连续性 解析：选 C。上述实验中通过搅拌可使吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳与大肠杆菌分离，A 正确；32P 标记 的 T2 噬菌体在侵染细菌过程中，32P 标记的 DNA 进入大肠杆菌体内，因此 32P 主要集中在沉淀物中，上清 液中也能检测到少量的放射性其原因可能是保温时间过短，部分 32P 标记的 T2 噬菌体的 DNA 还未注入大肠 杆菌体内，也可能是保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后，子代释放出来，经离心后分布于上清液 中，B 正确；如果离心前混合时间过长，由于大肠杆菌裂解，含有 32P 的 T2 噬菌体释放出来，会导致上清 液中放射性升高，C 错误；本实验由于亲代 T2 噬菌体 DNA 参与了子代 T2 噬菌体的合成，故说明了 DNA 在亲 子代之间的传递具有连续性，D 正确。 8. 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验与赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验是关于探究遗传物质的两 个经典实验，下列叙述正确的是( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 19 A. 两个实验均采用了对照实验和同位素标记的方法 B. 两者的关键设计思路都是把 DNA 与蛋白质分开，研究各自的效应 C. 赫尔希与蔡斯对同一组噬菌体的蛋白质和 DNA 分别采用 35S 和 32P 标记 D. 两个实验证明了 DNA 是细菌的遗传物质 9. DNA 是主要的遗传物质是指( ) A. 遗传物质的主要载体是染色体 B. 绝大多数生物的遗传物质是 DNA C. DNA 大部分在染色体上 D. 染色体在遗传上起主要作用 解析：选 B。一切有细胞结构的生物，体内既含有 DNA 又含有 RNA，但遗传物质是 DNA。DNA 病毒也以 DNA 作为遗传物质，只含 RNA 的病毒以 RNA 作为遗传物质。绝大多数生物的遗传物质是 DNA，因此 DNA 是主要的 遗传物质。 10. (2016·湖北天门调研) 如图是“噬菌体侵染大肠杆菌”实验，其中亲代噬菌体已用 32P 标记，A、C 中 方框内代表大肠杆菌。下列关于本实验的叙述不正确的是( ) A. 图中锥形瓶内的培养液是用来培养大肠杆菌的，其营养成分中的 P 应含 32P 标记 B. 若要达到实验目的，还要再设计一组用 35S 标记噬菌体进行的实验，两组相互对照 C. 图中若只有 C 中含大量放射性，可直接证明噬菌体的 DNA 侵入了大肠杆菌 D. 实验中 B 对应部分有少量放射性，可能原因是实验时间过长，部分细菌裂解 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 20 二、非选择题 11. 肺炎双球菌能引起人的肺炎和小鼠的败血症。已知有许多不同菌株，但只有光滑型(S) 菌株能引起疾 病。这些有毒菌株在每一细胞外面有多糖类的胶状荚膜保护，使它们不被宿主的正常防御机构破坏。以下 是 1928 年格里菲思所做的实验，据图回答下列问题： (1) 从 D 组实验中的小鼠体内可分离出________________。 (2) 为了解释上述实验现象，1944 年艾弗里等科学家从 S 型细菌中提取 DNA、蛋白质和多糖等成分，分别 与 R 型细菌一起培养。结果发现： ① S 型 细 菌 的 DNA 与 R 型 细 菌 混 合 ， 将 混 合 物 注 入 小 鼠 体 内 ， 可 使 小 鼠 致 死 ， 这 说 明 ________________________________________________________________________ ________________________。 ②S 型细菌的蛋白质或多糖与 R 型活菌混合并注入小鼠体内，小鼠________，小鼠体内只能分离出________。 (3) 如果将 DNA 酶注入活的 S 型细菌中，再将这样的 S 型细菌与 R 型活菌混合，混合物不使小鼠致死，原 因是 ________________________________________________________________________。 (4) 上述转化实验直接证明了________________。 答案：(1) 活的 S 型细菌和 R 型细菌 (2) ①S 型细菌的 DNA 可使 R 型细菌转化为 S 型细菌 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 21 ②不致死 R 型细菌 (3) DNA 被 DNA 酶分解 (4) DNA 是遗传物质 12. 1952 年，赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和 DNA 在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题。 (1) 通过 ________________________________________________________________________ ________________________________________的方法分别获得被 32P 和 35S 标记的噬菌体，用标记的噬菌体 侵染细菌，从而追踪在侵染过程中________________变化。 (2) 侵染一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图 所示的实验结果。搅拌的目的是____________，所以搅拌时间少于 1 min 时，上清液中的放射性________。 实验结果表明，当搅拌时间足够长时，上清液中的 35S 和 32P 分别占初始标记噬菌体放射性的 80%和 30%，证 明________________________。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在 100%，本组数据的意义是作 为对照组，以证明________________________，否则细胞外__________________放射性会增高。 (3) 本实验证明在噬菌体传递和复制遗传特性时____________起着重要作用。 解析：本题主要考查噬菌体侵染大肠杆菌的实验。(1) 噬菌体是病毒，病毒离开活细胞不能繁殖，所以要 标记噬菌体。首先应用含 32P 和 35S 的培养基分别培养大肠杆菌，再让噬菌体分别侵染标记 32P 和 35S 的大肠 杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在其侵染过程中蛋白质和 DNA 的位置变化。(2) 噬菌体侵染 大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外 32P 含量增高。图中 被侵染细菌的存活率始终保持在 100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。细胞外的 35S 含量只 有 80%，原因是在搅拌时侵染细菌的噬菌体外壳没有全部分离；细胞外的 32P 含量是 30%，原因是有部分标 记的噬菌体还没有侵染细菌。(3) 该实验证明 DNA 是噬菌体的遗传物质。 答案：(1) 用含 32P 和 35S 的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被 32P 和 35S 标记的大肠杆菌 DNA 和蛋白质的位置 (2) 使噬菌体和细菌分离 较低 DNA 进入细菌，蛋白质没有进入细菌 细菌没有裂解， 没有子代噬菌体释放出来 32P (3) DNA 13. (2016·徐州高一检测) 在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用 32P 标记的噬菌体侵染大肠 杆菌，理论上，上清液中不应含放射性物质，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验的最终结果显示： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 22 离心后，上清液中具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。 (1) 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验所采用的实验方法是 ____________________。 (2) 在理论上，上清液中放射性应该为 0，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析： ①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液中的放 射性物质含量________，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否属于误差的来源呢？________，理由 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 在实验中，赫尔希和蔡斯同时用被 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，结果发现沉淀物中也出现少量放射 性物质，为排除噬菌体的蛋白质外壳也是遗传物质的可能，应进一步采取的措施是 ________________________________________________________________________。 (5) 请设计一个方案，来大量制备用 35S 标记的噬菌体(简要说明) ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1) 赫尔希和蔡斯研究噬菌体侵染大肠杆菌的方法是同位素标记法，也叫同位素示踪法，具体是分 别用 32P 和 35S 标记噬菌体。 (2) 在用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，理论上，上清液中放射性应为 0，因为噬菌体的 DNA 全 部注入大肠杆菌内，在离心时会随着大肠杆菌而沉淀。 (3) 若在上清液中出现放射性，原因有两种可能：噬菌体侵染时间太短，含有放射性的部分噬菌体还没有 侵染到大肠杆菌中，或者噬菌体侵染时间太长，部分大肠杆菌已裂解，含有放射性的部分子代噬菌体被释 放出来。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 23 (5) 由于噬菌体是严格寄生的，因此不能用含 35S 的培养基直接培养，而应先用含 35S 的培养基培养大肠杆 菌，再用噬菌体侵染该大肠杆菌，即可得到大量 35S 标记的噬菌体。 答案：(1) (放射性) 同位素标记法 (2) 噬菌体已将自己的 DNA 全部注入大肠杆菌内而存在于沉淀物中 (3) ①升高 子代噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中 ②是 没有侵入大肠 杆菌的亲代噬菌体经离心后分布于上清液中 (4) 在新形成的噬菌体中检测是否带有 35S (5) 用含 35S 的培养基培养大肠杆菌，然后用噬菌体侵染该大肠杆菌，即可以得到大量用 35S 标记的噬菌体 14. 下图是烟草花叶病毒侵染烟草的实验示意图。 (1) 在丙组实验中观察到的现象是________________________；结论是____________________。 (2) 在乙组实验中观察到的现象是________________；结论是______________________。 (3) 设置甲组实验的目的是________________。 解析：该实验中分别用病毒的蛋白质外壳和 RNA 侵染正常烟草叶，来确定谁是遗传物质。 答案：(1) 烟草花叶感染花叶病 RNA 是遗传物质 (2) 烟草花叶不感染花叶病 蛋白质不是遗传物质 (3) 对照实验