高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质导学案及答案

第3章　基因的本质

第1节　DNA是主要的遗传物质

研习1　肺炎链球菌的转化实验

 [梳理教材]

1．对遗传物质的早期推测

(1)20世纪20年代，大多数科学家认为________是生物体的遗传物质。

(2)20世纪30年代，人们认识到________的重要性，但是认为________是遗传物质的观点仍占主导地位。

2．两种肺炎链球菌的比较

3．格里菲思的肺炎链球菌转化实验

结论：加热致死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌。

4．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验

答案：

1．(1)蛋白质　(2)DNA　蛋白质

2．光滑　有　有　粗糙　无　无

4．S型细菌的细胞提取物　蛋白　DNA　R型细菌　DNA　DNA

[拓展提升]

1．肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较

2.肺炎链球菌转化实验中的相互对照

自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”

在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。

(1)加法原理：与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就是利用了“加法原理”。

(2)减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，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，就是利用了“减法原理”。

[即时练习]

1．判断

(1)S型细菌的DNA可使小鼠死亡。(　　)

(2)艾弗里实验中自变量的控制采取了减法原理。(　　)

(3)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。(　　)

(4)艾弗里的实验证明转化因子是DNA。(　　)

答案：(1)×　并非S型细菌的DNA使小鼠死亡，而是S型细菌的DNA使活的R型菌转化为有毒性的S型细菌导致小鼠死亡。

(2)√　(3)√　(4)√

2．(2021·石家庄高一检测)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验，结果如表所示。由表可知(　　)

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

答案：C　解析：第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与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被水解后不能使R型细菌转化为S型细菌，C项正确；①～④组实验只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。

【解题探究】

(1)抓准题眼：加入S型细菌的细胞提取物和对应菌落的生长情况，分析各物质对于R型细菌是否具有________作用。各组实验之间是________关系。

(2)扫清障碍：DNA是主要的遗传物质不能单一地通过某个实验得出，是由众多生物的遗传物质分析归纳得出的。

答案：(1)转化　对照

研习2　噬菌体侵染细菌的实验

[梳理教材]

答案：

用不同的放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质　蛋白质　DNA　大肠杆菌　大肠杆菌　裂解　35S　35S　离心　高　低　35S　32P　32P　搅拌　离心　低　高　32P　很高　很低　DNA　蛋白质外壳　DNA　DNA

[延伸思考]

(1)若保温时间过短，对第一组实验和第二组实验的结果会产生什么影响？为什么？

提示：对第一组实验无影响，但会导致第二组实验的上清液中出现较高的放射性。因为保温时间过短，会有大量亲代噬菌体尚未将DNA注入大肠杆菌，搅拌离心后这部分完整的亲代噬菌体一并出现在上清液中。

(2)若保温时间过长，对以上两组实验的结果又会产生什么影响？为什么？

提示：对第一组实验无影响，会导致第二组实验的上清液出现较高的放射性。因为保温时间过长，子代噬菌体已经从裂解的大肠杆菌中释放出来，经搅拌离心，这部分完整的子代噬菌体会一并出现在上清液中。

(3)若搅拌不彻底，对以上两组实验的结果又会产生什么影响？为什么？

提示：会导致第一组实验的沉淀物中出现较高的放射性，对第二组实验无影响。因为如果搅拌不彻底，亲代噬菌体的蛋白质外壳无法与大肠杆菌细胞体分离，经离心，会同大肠杆菌细胞体一起出现在沉淀物中。

[拓展提升]

1．噬菌体侵染细菌实验过程

2.噬菌体侵染细菌的实验分析

(1)T2噬菌体

①化学组成：60%是蛋白质，组成头部和尾部的外壳，40%是DNA，位于头部内。

②所含元素特点：S仅存在于蛋白质分子中，P几乎都存在于DNA分子中，C、H、O、N在蛋白质和DNA中均含有。

(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程

(3)实验结果及误差分析

①含32P的噬菌体侵染大肠杆菌

②含35S的噬菌体侵染大肠杆菌

[特别提醒]

有关噬菌体侵染细菌实验的两点提醒

(1)该实验中，只有DNA进入细菌体内，DNA复制和蛋白质合成所需要的原料、能量和场所等均由宿主细胞——细菌提供。

(2)该实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。

[即时练习]

1．判断

(1)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　)

(2)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。(　　)

(3)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点。(　　)

答案：(1)×　(2)×　(3)√

2．对肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是(　　)

A．二者设计思路相同，都是设法将DNA和蛋白质区分开，单独地、直接地研究它们在遗传中的作用

B．二者都运用了对照的原则，都巧妙地运用了同位素标记法

C．二者都能证明DNA能指导蛋白质的合成

D．二者都能证明DNA是主要的遗传物质

答案：A　解析：肺炎链球菌转化实验没有用到同位素标记法，也没有证据表明DNA能指导蛋白质的合成，故B与C错误；两个实验都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，故D错误。

研习3　烟草花叶病毒的侵染实验

 [梳理教材]

1．烟草花叶病毒侵染烟草的实验

(1)实验材料

烟草花叶病毒是一种________病毒，只含有________和________，不含有DNA，能感染烟草，使其出现相应的病斑。

(2)实验过程

(3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是________。

2．细胞生物和非细胞生物的比较

答案：

1．(1)RNA　RNA　蛋白质　(2)蛋白质　RNA　(3)RNA

2．DNA和RNA　DNA　RNA　DNA　DNA　DNA　RNA　DNA

[拓展提升]

1．不同生物的遗传物质

通过上述表格可以看出：

(1)生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。

(2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。

(3)只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。

(4)由于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。

2．细胞中的核酸

(1)细胞中的两种核酸，DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，但不管是细胞质还是细胞核，遗传物质都是DNA。

(2)DNA在真核细胞中存在于细胞核、线粒体和叶绿体中，所以遗传物质的载体是染色体、线粒体和叶绿体。

[特别提醒]

有关遗传物质的三点提醒

(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。

[即时练习]

1．判断

(1)DNA是所有生物的遗传物质。(　　)

(2)酵母菌的遗传物质主要是DNA。(　　)

(3)病毒的遗传物质是DNA或RNA。(　　)

(4)艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA。(　　)

答案：(1)×　DNA是绝大多数生物的遗传物质，RNA病毒的遗传物质是RNA，不是DNA。

(2)×　酵母菌的遗传物质是DNA。

(3)√

(4)×　艾滋病病毒的遗传物质是RNA。

2．下列关于病毒的叙述，错误的是(　　)

A．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解

B．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA

C．新型冠状病毒的遗传物质是RNA

D．病毒的遗传物质是RNA或者DNA

答案：A　解析：T2噬菌体只能感染大肠杆菌，A错误；烟草花叶病毒为RNA病毒，因此从烟草花叶病毒中可以提取到RNA，B正确；新型冠状病毒的遗传物质是RNA，C正确；病毒的遗传物质是RNA或DNA，D正确。

[巩固提升]

1．探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括(　　)

A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异

B．蛋白质与生物的性状密切相关

C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制

D．蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息

答案：C　解析：不同生物的蛋白质在结构上存在差异，蛋白质的不同结构可能对应不同的遗传信息，A项正确；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关，B项正确；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息，D项正确。

2．在肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有(　　)

①有毒的R型活细菌　②无毒的R型活细菌　③有毒的S型活细菌　④无毒的S型活细菌

A．①④   B．②③

C．③   D．①③

答案：B

3．如图是关于肺炎链球菌的转化实验，下列分析错误的是(　　)

A．此实验证明打碎的S型细菌体内有转化因子，使R型细菌转化为S型细菌

B．结果1中全部为S型肺炎链球菌

C．结果1中部分为R型肺炎链球菌

D．结果2中全部为R型肺炎链球菌

答案：B　解析：此实验证明打碎的S型细菌体内有转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，A项正确；S型肺炎链球菌的DNA是转化因子，能使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，所以用S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合后，结果1中可能培养出S型细菌和R型细菌，B项错误、C项正确；用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物后，其所携带的遗传信息已被破坏，所以与R型活菌混合，不能培养出S型细菌，只有R型细菌，D项正确。

4．噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是(　　)

A．在噬菌体DNA的指导下，用细菌的物质合成的

B．在细菌DNA的指导下，用细菌的物质合成的

C．在噬菌体DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的

D．在细菌DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的

答案：A　解析：噬菌体侵染细菌时只将自身的DNA注入细菌中，其蛋白质外壳留在细菌外，而在细菌中合成出子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，子代噬菌体的蛋白质外壳是在噬菌体DNA的指导下，利用细菌的物质合成的。