高中生物第2章遗传信息传递的结构基础第5课时DNA贮存遗传信息(Ⅰ)教学案北师大版必修2 18页

第 5 课时 DNA 贮存遗传信息 (Ⅰ) [目标导读] 1.结合教材图文，概述肺炎双球菌转化实验的过程。2.分析教材图 2－23，理 解噬菌体侵染细菌的实验过程。3.结合教材图文，了解烟草花叶病毒的重建实验，认识到 RNA 也是遗传物质。 [重难点击] 三组经典实验的原理及实验分析。 一 肺炎双球菌的转化实验 为了证明 DNA 和蛋白质在遗传中的作用，格里菲斯和艾弗里以肺炎双球菌为实验对象，分别 做了体内和体外转化实验，请分析实验过程，归纳实验结论： 1．肺炎双球菌的特点 名称 有无荚膜 菌体 菌落特点 有无毒性 S 型 细菌 有 大而光滑 有 R 型 细菌 无 小而粗糙 无 2．格里菲斯的体内转化实验 (1)a 组实验结果说明 S 型细菌有(有、无)毒性；b 组实验说明 R 型细菌无毒性；c 组实验说 明加热杀死的 S 型细菌无毒性。 (2)d 组实验中小鼠死亡，从死亡的小鼠体内分离出了 S 型细菌，它是怎样产生的？ 答案 S 型细菌中的某种物质把 R 型活细菌转化为了 S 型活细菌。 (3)格里菲斯的推论：加热杀死的 S 型细菌体内含有某种“转化因子”，能使 R 型细菌转化为 S 型细菌。 (4)格里菲斯实验能否证明具体哪种物质是转化因子？ 答案 格里菲斯实验表明：S 型细菌含有能让 R 型细菌发生转化的“转化因子”，但该种转 化因子是何种物质还不明确。 3．肺炎双球菌的体外转化实验 (1)设计思路：将提纯的 S 型活细菌的 DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到含有 R 型细菌的 培养基中，单独研究它们各自的功能。 (2)实验过程及结果 ①甲、乙、丁三组实验对照说明：DNA 是转化因子，蛋白质等其他物质不是转化因子。 ②丙组实验的目的是什么？ 答案 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。 小贴士 现代研究表明，转化的实质是 S 型细菌的 DNA 片段整合到了 R 型细菌的 DNA 中，即 实现了基因的重新组合，使 R 型细菌表达出荚膜的性状，变成了 S 型细菌。 归纳提炼 比较格里菲斯和艾弗里的实验 项目 体内转化实验 体外转化实验 实验者 格里菲斯 艾弗里及同事 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； (4)转化的实质是由于 S 型细菌的 DNA 整合到了 R 型细菌的 DNA 中，实 现了基因的重新组合 活学活用 1．某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验，进行了以下 4 个实验： ①S 型细菌的 DNA＋DNA 酶→加入 R 型细菌→注射入小鼠 ②R 型细菌的 DNA＋DNA 酶→加入 S 型细菌→注射入小鼠 ③R 型细菌＋DNA 酶→高温加热后冷却→加入 S 型细菌的 DNA→注射入小鼠 ④S 型细菌＋DNA 酶→高温加热后冷却→加入 R 型细菌的 DNA→注射入小鼠 (1)以上四个实验小鼠的存活情况依次是____________、____________、____________、 ____________。 (2)将加热杀死的 S 型细菌与 R 型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内 S 型、R 型细菌含量变化情况最可能是下图中的哪个选项( ) 问题导析 (1)①中加入了 DNA 酶，S 型细菌的 DNA 被水解，加入 R 型活细菌后不能转化出 S 型活细菌，小鼠存活；②中直接加入了 S 型活细菌，小鼠死亡；③中没有(有、没有)活细菌， 不会(会、不会)转化出 S 型活细菌；④与③相同，没有活细菌。 (2)一开始，小鼠的免疫系统会杀死大多数的 R 型细菌，有一部分 R 型细菌转化为 S 型细菌， 随着 S 型细菌的出现，小鼠的免疫系统逐渐被破坏，R 型细菌、S 型细菌数量都增加。 答案 (1)存活 死亡 存活 存活 (2)B 解析 将加热杀死的 S 型细菌与 R 型细菌相混合后，注射到小鼠体内，随着 R 型细菌转化成 S 型细菌，S 型细菌的数量增加。R 型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着 S 型细菌增多，小鼠免疫系统被破坏，R 型细菌数量又开始增加。 二 T2 噬菌体侵染细菌的实验 为了进一步研究生物的遗传物质，赫尔希和蔡思以 T2 噬菌体作为实验材料，做了利用放射性 同位素标记的噬菌体侵染细菌的实验。阅读教材 P21～P22 内容，完成下面的思考： 1．实验材料：T2 噬菌体，如图 1 (1)结构：由头部和尾部组成，头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有 DNA。 (2)特点：一种专门寄生在细菌细胞内的病毒，在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力， 只能营寄生生活。 2．实验原理：如图 2 T2 噬菌体侵染大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自 身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代的 噬菌体。 3．实验方法：放射性同位素标记法，用 35S 标记一部分噬菌体的蛋白质，用 32P 标记另一部分 噬菌体的 DNA。 小贴士 标记元素分析,因噬菌体蛋白质含有硫元素而 DNA 没有此元素，所以用 35S 标记蛋白 质；DNA 含有磷元素而蛋白质没有此元素，所以用 32P 标记 DNA；因 DNA 和蛋白质都含有 C、H、 O、N 元素，所以此实验不能标记 C、H、O、N 元素。 4．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――→上清液放射性高，沉淀中放射性很低； 含 32P 的噬菌体＋细菌――→清液放射性低，沉淀中放射性很高 5.实验分析 (1)实验中能否直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体呢？ 答案 不能。噬菌体是营寄生生活的，不能直接用普通培养基培养，因此必须先用含有放射 性物质的培养基培养细菌，再让噬菌体去侵染细菌。 (2)实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让上清液中析出 重量较轻的蛋白质外壳，离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 (3)结合实验结果分析 6．实验结论：噬菌体的遗传物质是 DNA。 归纳提炼 实验误差分析 (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，也会使上 清液的放射性含量升高。 (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 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。 活学活用 2．1952 年，赫尔希和蔡思利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验。 (1)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养__________的。 (2)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养 方法是________。 A．用含 35S 的培养基直接培养噬菌体 B．用含 32P 的培养基直接培养噬菌体 C．用含 35S 的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体 D．用含 32P 的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体 (3)用被 32P 标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质 存在，这些放射性物质的来源可能是________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 问题导析 (1)噬菌体寄生在大肠杆菌体内，要标记噬菌体需要首先培养作标记的大肠杆菌。 (2)离心后上清液中主要含有噬菌体的蛋白质外壳，下层沉淀物中主要含有被噬菌体 DNA 侵染 的大肠杆菌。要让放射性主要分布在图中上清液中，则需要噬菌体的蛋白质外壳被标记。 (3)用被 32P 标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，放射性主要分布在沉淀物中，但如果 实验中保温时间过短，部分噬菌体没有侵染大肠杆菌，或者保温时间过长大肠杆菌裂解，部 分噬菌体被释放出来，则上清液中也可检测到部分放射性。 答案 (1)大肠杆菌 (2)C (3)没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体 解析 (1)若要标记噬菌体，必须先标记大肠杆菌，再用噬菌体去侵染大肠杆菌，因为噬菌体 只能寄生在活细胞中，不能用培养液直接培养噬菌体。(2)若在上清液中放射性较高，说明用 35S 标记了蛋白质外壳，若在沉淀物中放射性较高，则说明用 32P 标记了 DNA。(3)用 32P 标记噬 菌体后，沉淀物中放射性较高。若上清液中也有少量放射性物质，可能的原因是：存在没有 侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体。 三 RNA 也是遗传物质 1．证明 RNA 是遗传物质的实验 1957 年科学家富兰克林·科瑞特做了烟草花叶病毒的重建实验，过程如图： (1)烟草花叶病毒含有的核酸只有 RNA，没有 DNA。 (2)如果只用烟草花叶病毒的蛋白质去感染烟草，烟草不会(会、不会)出现病斑，如果用烟草 花叶病毒的 RNA 去感染烟草，烟草会(会、不会)出现病斑。 (3)利用不同种类的蛋白质和核酸进行重建的杂种病毒去感染烟草，烟草出现的病斑类型总是 和提供 RNA 的病毒一致。 (4)此实验说明：生物体中的核酸只有 RNA 时，RNA 是遗传物质。 2．综合肺炎双球菌转化实验、T2 噬菌体侵染细菌的实验和烟草花叶病毒的重建实验，我们可 以得出，绝大多数生物的遗传物质是 DNA，只含有 RNA 和蛋白质的病毒的遗传物质是 RNA，所 以说 DNA 是主要的遗传物质。 3．遗传物质的特点 (1)分子结构具有相对的稳定性。 (2)能够自我复制，保持亲子代遗传信息的连续性。 (3)决定生物体的性状，控制生命的新陈代谢过程。 (4)能够产生可遗传的变异。 归纳提炼 生物体内核酸的种类及遗传物质的判别 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞 生物 真核生物 DNA 和 RNA DNA 酵母菌、玉米、人 原核生物 细菌、蓝细菌 非细胞生物 大多数病毒 仅有 DNA DNA T2 噬菌体 极少数病毒 仅有 RNA RNA 艾滋病病毒、 SARS 病毒 活学活用 3．回答下列有关遗传物质的问题： (1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌的遗传物质分别是________、________、________、 ________。 (2)下列有关遗传物质的叙述，正确的是( ) A．DNA 是所有生物的遗传物质 B．真核生物的 DNA 都以染色体为载体 C．遗传物质在亲代与子代之间传递性状 D．核酸是一切生物的遗传物质 (3)下列哪项不是蚕豆细胞内遗传物质的载体( ) A．染色体 B．叶绿体 C．线粒体 D．核糖体 问题导析 (1)生物体内 DNA 和 RNA 都有或只有 DNA 时，遗传物质为 DNA；只有 RNA 时，遗传 物质为 RNA。 (2)真核生物细胞核中的 DNA 都以染色体为载体，细胞质中 DNA 的载体为线粒体和叶绿体；遗 传物质在亲代与子代之间传递遗传信息，遗传信息控制生物体的性状。 (3)蚕豆细胞为真核细胞，遗传物质的载体可以为染色体、叶绿体、线粒体；核糖体中的 RNA 不能(能、不能)作为遗传物质。 答案 (1)DNA DNA RNA DNA (2)D (3)D 解析 遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息；真核生物中 DNA 的主要载体是染色体，另 外线粒体和叶绿体也是 DNA 的载体。 当堂检测 1．下列关于探索 DNA 是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( ) A．格里菲斯实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基因突变的结果 B．格里菲斯实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质 C．赫尔希和蔡思实验中 T2 噬菌体的 DNA 是用 32P 直接标记的 D．赫尔希和蔡思实验证明了 DNA 是 T2 噬菌体的遗传物质 答案 D 解析 格里菲斯实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基因重组的结果，A 错误；格里菲斯实 验证明了 S 型细菌中存在一种转化因子，使 R 型细菌转化为 S 型细菌，B 错误；T2 噬菌体属 于病毒，营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C 错误；赫尔希和蔡思的 T2 噬菌体侵 染细菌实验证明了 DNA 是 T2 噬菌体的遗传物质，D 正确。 2．在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡思做了 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、搅拌、离心、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 是主要的遗传物质 答案 B 解析 32P、35S 分别标记不同组 T2 噬菌体的 DNA 和蛋白质，A 错误；该实验先标记噬菌体，然 后用标记的噬菌体侵染大肠杆菌培养噬菌体，之后进行搅拌和离心，最后检测上清液和沉淀 物的放射性，B 正确；T2 噬菌体只能用活的细胞培养，不能用培养基培养，C 错误；该实验证 明了 DNA 是遗传物质，而不能证明 DNA 是主要的遗传物质。 3．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有 R 型细菌的 1、2、3、4 四支试管中，依次分别加 入从 S 型活细菌中提取的 DNA、DNA 和 DNA 酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管 内出现 S 型活细菌的是( ) A．3 和 4 B．1、3 和 4 C．2、3 和 4 D．1 答案 D 解析 3、4 两支试管内的 R 型细菌因为没有 S 型细菌的 DNA，所以都不会发生转化；2 号试 管虽然有 DNA，但被 DNA 酶分解，所以也不会发生转化；1 号试管内有 S 型细菌的 DNA，所以 会使 R 型细菌转化成 S 型活细菌。 4．下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( ) A．豌豆的遗传物质主要是 DNA B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C．T2 噬菌体的遗传物质含有硫元素 D．HIV 的遗传物质水解产生 4 种脱氧核糖核苷酸 答案 B 解析 A 项错误：豌豆的遗传物质只有 DNA；B 项正确：中酵母菌的遗传物质 DNA 主要分布在 染色体上，细胞质中也有；C 项错误：T2 噬菌体的遗传物质是 DNA，不含 S 元素；D 项错误： HIV 的遗传物质是 RNA，水解后产生 4 种核糖核苷酸。 5．在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，分别用同位素 31P、32P 和 32S、35S 作如下标记： 噬菌体 大肠杆菌 DNA 或脱氧核糖核苷酸 32P 31P 蛋白质或氨基酸 32S 35S 此实验得到的结果是子代噬菌体和亲代噬菌体的外形及侵染大肠杆菌的特性均相同，请分析： (1)子代噬菌体的 DNA 分子中含有的上述同位素是__________________________，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)子代噬菌体的蛋白质外壳中含有的上述同位素是_____________________________， 原因是____________________________________________________________________。 (3)此实验结果证明了______________________________________________________。 答案 (1)32P 和 31P 噬菌体的 DNA(含 32P)进入大肠杆菌，利用大肠杆菌的脱氧核糖核苷酸(含 31P)合成自身的 DNA (2)35S 噬菌体的蛋白质外壳(含 32S)没有进入大肠杆菌内 (3)DNA 是遗 传物质 课时作业 基础过关 知识点一 肺炎双球菌的转化实验 1．在肺炎双球菌转化实验中，发现无毒 R 型和被加热杀死的有毒 S 型细菌混合后，在小鼠体 内找到了下列哪些类型的细菌( ) ①有毒 R 型 ②无毒 R 型 ③有毒 S 型 ④无毒 S 型 A．①② B．③④ C．②③ D．②④ 答案 C 2．艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验， 则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是( ) A．实验一 B．实验二 C．实验三 D．实验一和三 答案 B 解析 实验二中加入的 DNA 酶能分解 S 型细菌的 DNA 活性片段，使基因无法转移进入 R 型细 菌中，所以菌落只有一种，即 R 型菌落。 3．在艾弗里证明 DNA 是遗传物质的实验中，用 DNA 酶处理从 S 型活细菌中提取的 DNA 并与 R 型细菌混合培养，结果发现培养基上仅有 R 型细菌生长。设置本实验步骤的目的是( ) A．证明 R 型细菌的生长并不需要 S 型活细菌的 DNA B．用以补充 R 型细菌生长过程中所需要的营养物质 C．直接证明 S 型细菌的 DNA 不是促使 R 型细菌转化为 S 型细菌的因素 D．与以 S 型活细菌的 DNA 与 R 型细菌混合培养的实验形成对照 答案 D 知识点二 噬菌体侵染细菌的实验 4．某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡思做了噬菌体侵染细菌实验，如下图。下列有关分析不正 确的是( ) A．理论上，b 中不应具有放射性 B．b 中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关 C．若 b 中含有放射性，说明与①过程中培养时间的长短有关 D．上述实验过程并不能证明 DNA 是遗传物质 答案 C 解析 用 35S 只能标记噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳只能留在细菌 的细胞外，而搅拌的目的是使吸附在细菌细胞外的噬菌体及蛋白质外壳与细菌分离，离心是 让上清液中析出噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，因此，搅拌越充分，蛋白质 外壳与细菌分离得越彻底，b 中放射性越低；如果使蛋白质外壳与细菌彻底分离，则 b 中不 含放射性。上述实验并没有“示踪”DNA 在遗传中的作用，因此不能证明 DNA 是遗传物质。b 中理论上不含放射性，与①过程中培养时间的长短无关。 5．赫尔希和蔡思通过 T2 噬菌体侵染细菌的实验证明 DNA 是遗传物质，实验包括六个步骤： ①噬菌体侵染细菌； ②设法用 35S 或 32P 标记噬菌体； ③上清液和沉淀物的放射性检测； ④离心分离； ⑤子代噬菌体的放射性检测； ⑥噬菌体与细菌混合培养。 最合理的实验步骤顺序为( ) A．⑥①②④③⑤ B．②⑥①③④⑤ C．②⑥①④③⑤ D．②⑥①④⑤③ 答案 C 解析 在 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验中，操作过程如下：首先分别用含 35S、32P 的培养基培 养细菌，然后分别用上述细菌培养噬菌体，从而培养出分别含 35S、32P 的噬菌体，接着用含 35S、 32P 的噬菌体分别去感染未被标记的细菌，保温培养一段时间后，用搅拌器搅拌、离心，检测 离心管中放射性的分布。 6．如图表示用同位素 32P、35S 分别标记 T2 噬菌体 DNA 和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进 行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体(10～1 000 个)与母代噬菌体形态 完全相同，而子代噬菌体的 DNA 分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是( ) A．31P B．32P C．32S D．35S 答案 C 解析 噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有 DNA，蛋白质外壳保留在外面，因此在子代 噬菌体中不可能含有 32S。 知识点三 RNA 也是遗传物质 7．如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建后形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染 植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是( ) 答案 D 解析 杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的，其在侵染植物细胞 时注入的是病毒乙的核酸，并由病毒乙的核酸指导合成病毒乙的蛋白质外壳，因而病毒丙在 植物细胞内增殖产生的新一代病毒就是病毒乙。 能力提升 8．如图表示 T2 噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸 的种类，其中与实际情况相符的是( ) A．T2 噬菌体 B．乳酸菌 C．酵母菌 D．家兔 答案 A 解析 T2 噬菌体只含有 DNA，乳酸菌、酵母菌、家兔既含有 DNA 又含有 RNA，但遗传物质都是 DNA。 9．格里菲斯和艾弗里所进行的肺炎双球菌转化实验，证实了( ) ①DNA 是遗传物质 ②RNA 是遗传物质 ③DNA 是主要的遗传物质 ④蛋白质不是遗传物质 ⑤荚膜多糖不是遗传物质 ⑥DNA 能产生可遗传的变异 A．①④⑤⑥ B．②④⑤⑥ C．②③⑤⑥ D．③④⑤⑥ 答案 A 解析 格里菲斯和艾弗里的实验能证明 DNA 是遗传物质，但不能证明 DNA 是主要的遗传物质 和 RNA 是遗传物质；转化后的 S 型细菌的后代仍然是 S 型细菌，说明 DNA 能产生可遗传的变 异。 10．艾弗里和同事用 R 型和 S 型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表中可知( ) 实验组号 接种菌型 加入 S 型细菌物质 培养皿长菌情况 ① R 蛋白质 R 型 ② R 多糖 R 型 ③ R DNA R 型、S 型 ④ R 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 答案 C 解析 第①②组实验说明蛋白质和多糖与 R 型细菌转化为 S 型细菌无关，A、B 项错误；第③ 组实验说明 DNA 与 R 型细菌转化为 S 型细菌有关；第④组实验说明 DNA 被水解后的产物不能 使 R 型细菌转化为 S 型细菌，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。 11．下图甲中的噬菌斑(白色区域)，是在长满大肠杆菌(黑色)的培养基上，由一个 T2 噬菌体 侵染细菌后不断裂解细菌产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方 法之一。现利用培养基培养并连续取样的方法，得到噬菌体在感染大肠杆菌后数量的变化曲 线(下图乙)，下列叙述错误的是( ) A．培养基中加入含 35S 或 32P 的营养物质，则放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现 B．曲线 ab 段，细菌内正旺盛地进行噬菌体 DNA 的复制和有关蛋白质的合成 C．曲线 bc 段所对应的时间内噬菌体共繁殖了 10 代 D．限制 cd 段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解 答案 C 解析 包括噬菌体在内的所有病毒均是严格的寄生生物，无独立的代谢能力，需要利用寄主 细胞的原料增殖，而大肠杆菌可以利用环境中的物质进行代谢，A 正确；曲线 ab 段，正处于 噬菌体物质合成的阶段，细菌未裂解释放噬菌体，B 正确；曲线 bc 段，噬菌斑从 100 个增殖 到 1 000 个，是细菌裂解释放的噬菌体数量，并不代表噬菌体增殖 10 代，增殖 10 代得到的 噬菌体数为 100×210 个，C 错误；de 段噬菌斑数量达到最大，说明 d 点之前绝大部分细菌已 经裂解，D 正确。 12．下列是关于 DNA 是遗传物质的相关实验，请据图回答下列问题： (1)过程①和②表明，将 S 型细菌的______________和__________与 R 型活细菌混合培养，其 后代为__________型细菌。 (2)过程③表明，将 S 型细菌的____________与 R 型活细菌混合培养，____________型细菌转 化成__________型细菌。 (3)过程④表明，转化成的____________型细菌的后代也是有____________性的____________ 型细菌。 (4)实验最关键的设计思路是_______________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)通过上述实验能证明 DNA 是主要的遗传物质而蛋白质等不是遗传物质吗？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)多糖 蛋白质 R (2)DNA 部分 R S (3)S 毒 S (4)把具有荚膜的 S 型细菌的 DNA 和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中 的作用 (5)不能。上述实验证明了 DNA 是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，但不能得出 DNA 是主要 遗传物质的结论 解析 ①②③分别表示用多糖、蛋白质、DNA 与 R 型细菌混合培养，从图解中可以发现只有 用 S 型细菌的 DNA 与 R 型细菌混合培养才会出现 S 型细菌，同时把转化成的 S 型细菌单独培 养时，其后代都是 S 型细菌。本实验最关键的设计思路是把具有荚膜的 S 型细菌的 DNA 和蛋 白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。通过上述实验证明了 DNA 是 遗传物质，蛋白质不是遗传物质，但不能证明 DNA 是主要的遗传物质。 13．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同(如图 A)， 试分析图 B 中 a、b、c 三个实验并回答问题。 (1)a 表示用________________________感染烟草叶，结果______________。 (2)b 表示用________________感染烟草叶，结果______________________________。 (3)c 表示用____________________________________感染烟草叶，结果 ________________________________________________________________________。 (4)d 表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是________________型。 (5)整个实验说明__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)TMV 的蛋白质外壳 无病斑 (2)HRV 的 RNA 出现 HRV 感染烟草叶的病斑 (3)TMV 的蛋白质外壳和 HRV 的 RNA 合成的新病毒 出现 HRV 感染烟草叶的病斑 (4)HRV (5)RNA 是 遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 个性拓展 14．在赫尔希和蔡思的噬菌体侵染细菌实验中，用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上， 上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离 心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。 (1)在赫尔希和蔡思的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是_______________________。 (2)在理论上，上层液放射性应该为 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，会使上清液的放射 性含量升高，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，将__________(填“是”或 “不是”)误差的来源，理由是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)噬菌体侵染细菌实验证明了______________________________________________。 (5)上述实验中，________(填“能”或“不能”)用 15N 来标记噬菌体的 DNA，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)同位素标记法(同位素示踪法) (2)从理论上讲，噬菌体已将含 32P 的 DNA 全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体的蛋白 质外壳 (3)①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噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性 (4)DNA 是遗传物质 (5)不能 在 DNA 和蛋白质中都含有 N 元素 解析 (1)在噬菌体侵染细菌的实验中，采用的实验方法是同位素标记法。(2)在 DNA 中含有 P 元素，蛋白质中没有，故 32P 只能进入噬菌体的 DNA 中。在侵染过程中，由于噬菌体的 DNA 全部注入大肠杆菌，离心后，理论上讲，上清液中只含有噬菌体蛋白质外壳，沉淀物中是被 侵染的大肠杆菌，因此上清液中没有放射性。(3)从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机 分离，如果时间过长，会使带有放射性的噬菌体从大肠杆菌中释放出来，使上清液带有放射 性；如果部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，也会使上清液带有放射性。(4)噬菌体侵染 细菌实验表明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是 DNA，而不是蛋白质，证 明了 DNA 是噬菌体的遗传物质。(5)N 元素在 DNA 和蛋白质中都含有，因此不能用 15N 来标记 DNA。