人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质学案

第1节　DNA是主要的遗传物质

1.运用演绎与推理、归纳与概括的科学思维方法,分析肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验,说明DNA是遗传物质。

2.通过对肺炎链球菌的转化实验的学习,说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。

3.举例说出某些生物的遗传物质是RNA。

4.能够运用同位素标记技术、遗传物质探究的科学方法,具备设计实验探究类似的生物学问题的能力。

5.体验科学家对遗传物质本质探究的艰辛历程和严谨态度,认同科学和技术的相互支持相互促进;认同科学是在不断拓展、修正中前进的。

新知探究一　肺炎链球菌的转化实验

活动1:阅读教材P43格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验,思考下列问题。

问题(1):第一、第二、第三组实验分别说明什么?

提示:第一组实验说明R型细菌没有致病性;第二组实验说明S型细菌具有致病性;第三组实验说明加热致死的S型细菌不具有致病性。

问题(2):第四组实验中的S型活菌是怎么产生的?

提示:由R型活菌转化而来。

问题(3):已知在80～100 ℃温度范围内,蛋白质将失去活性,DNA的结构也会被破坏,但当温度降低到55 ℃左右时,DNA的结构会恢复,但蛋白质却不能恢复。由此我们可以推断:在格里菲思的实验中,加热杀死的S型细菌中的“转化因子”可能是哪种物质?

提示:DNA。

问题(4):如果将S型细菌的DNA直接注入小鼠体内,会导致小鼠死亡吗?

提示:不会。没有R型活细菌,S型细菌的DNA是不能转化为S型细菌的。

活动2:阅读教材P44艾弗里肺炎链球菌体外转化实验和P46“科学方法”,思考下列问题。

问题(5):艾弗里肺炎链球菌体外转化实验中应用了酶的什么特点?

提示:酶的专一性。

问题(6):艾弗里的体外转化实验中的自变量和因变量分别是什么?

提示:自变量是细胞提取物的不同处理,因变量是培养基中活细菌的种类。

问题(7):艾弗里实验控制自变量的原理是什么?

提示:在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,控制自变量的原理属于“减法原理”。

问题(8):艾弗里的肺炎链球菌转化的五组实验中,对照组和实验组分别是什么?

提示:第一组为空白对照组,第二、第三、第四、第五组都是实验组。

(1)肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较

(2)自变量控制的原理

①“加法原理”

与常态比较,人为增加某种影响因素。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。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,就利用了“减法原理”。

1.如图表示肺炎链球菌的转化实验,下列有关说法正确的是(　D　)

A.该实验模拟的是艾弗里实验

B.从d中死亡小鼠中提取的S型细菌可能是R型细菌自身变化而来

C.从d中死亡小鼠中提取的S型细菌可能是死亡的S型细菌“死而复生”

D.该实验证明加热致死的S型细菌中含有某种转化因子,使R型细菌转化为S型细菌

解析:该实验模拟的是格里菲思实验;b实验否定了从死亡小鼠中提取的S型细菌是R型细菌自身变化而来的可能;c实验否定了从死亡小鼠中提取的S型细菌是死亡S型细菌“死而复生”的可能;该实验证明加热致死的S型细菌中含有某种转化因子,使R型细菌转化为S型细菌。

2.肺炎链球菌为遗传物质的探索做出了重要贡献。下列关于肺炎链球菌转化实验的说法中,正确的是(　D　)

A.格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质

B.艾弗里实验中S型细菌提取物+蛋白酶+R型细菌一起培养,培养基上生存的细菌都是S型细菌

C.艾弗里等人设法去除绝大部分糖类、蛋白质、脂质,与R型细菌混合培养,出现S型细菌,充分说明DNA是遗传物质

D.已加热致死的S型细菌中,蛋白质已经失去活性而DNA仍具有活性

解析:格里菲思实验并未证明DNA是遗传物质;艾弗里实验中,S型细菌提取物+蛋白酶+R型细菌,培养基上生存的既有S型细菌也有R型细菌;设法去除绝大部分糖类、蛋白质、脂质,并不能彻底去除其中的蛋白质、脂质等,不能充分说明DNA是遗传物质;已加热致死的S型细菌中,高温可使蛋白质失去活性,DNA可以使R型细菌发生转化,说明仍具有活性。

新知探究二　噬菌体侵染细菌的实验

活动:艾弗里的观点不同于当时大多数科学家,一时难以被人们接受。1952年,美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯以T2噬菌体为实验材料,利用放射性同位素标记技术,完成了另一个有说服力的实验。阅读教材P45～46,思考下列问题。

问题(1):T2噬菌体的结构和代谢有哪些特点?

提示:只由DNA和蛋白质构成,头部含有DNA;专门寄生在大肠杆菌体内,只有在活细胞中才能繁殖。

问题(2):请利用箭头和文字简要总结噬菌体侵染细菌的实验过程。

提示:标记噬菌体→侵染大肠杆菌→搅拌、离心→分析放射性→培养细菌→分析子代噬菌体放射性。

问题(3):本实验采用的是放射性同位素标记技术,为什么用32P和35S进行标记?

提示:S是噬菌体蛋白质特有的元素,P几乎都存在于DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,可以单独观察它们各自的作用。

问题(4):赫尔希和蔡斯是怎样获得被标记的噬菌体的?为什么不能用含有放射性同位素的普通培养基直接培养T2噬菌体?

提示:首先在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。因为T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内,在普通培养基上不能增殖。

问题(5):实验中搅拌和离心的作用分别是什么?

提示: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质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。

问题(6):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是什么?

提示: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。

问题(7):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是什么?

提示: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。

问题(8):根据赫尔希和蔡斯实验的结果,你得出的结论是什么?

提示:DNA是噬菌体的遗传物质。

(1)实验技术:放射性同位素标记技术。

(2)实验材料:T2噬菌体(如图所示)。

①结构:

②生活方式:专门寄生在大肠杆菌体内。

③增殖方式: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,释放出大量的噬菌体。

(3)实验分析

①T2噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳仍留在细胞外。

②DNA在亲子代间具有连续性而蛋白质不具有,子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。

(5)实验结论:DNA才是真正的遗传物质。

(2)“搅拌”要充分——如果搅拌不充分,35S组部分噬菌体外壳与大肠杆菌没有分离,噬菌体外壳与细菌共存于沉淀物中,这样造成沉淀物中放射性升高。

3.“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验,主要过程如下:①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述正确的是(　A　)

A.①需要利用分别含有35S和32P的细菌

B.②中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败

C.③的作用是加速细菌的解体

D.④的结果是沉淀物中检测到放射性

解析:标记噬菌体需要用含35S或32P的细菌培养噬菌体;少量噬菌体未侵入细菌,但大多数噬菌体仍侵入,不影响实验结果;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质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌;以35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中,上清液中含有较高的放射性,以32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中,沉淀物中含有较高的放射性。

4.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验,实验过程如图所示,下列有关分析正确的是(　A　)

A.理论上,b和c中不应具有放射性

B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关

C.实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关

D.该实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质

解析:35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,32P标记的是T2噬菌体的DNA,所以离心后,理论上,b和c中不应具有放射性;35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,T2噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在外面,经搅拌后与细菌分开,若b中出现少量放射性,属于正常误差;实验中c含有放射性与④过程中培养时间过长或过短有关;该实验只证明了DNA是遗传物质,没有证明蛋白质不是遗传物质。

新知探究三　生物的遗传物质

资料:下图是科学家对烟草花叶病毒遗传物质探索的实验流程。

问题(1):通过以上实验,你对烟草花叶病毒的遗传物质有什么认识?

提示:烟草花叶病毒中RNA是遗传物质。

问题(2):细胞核中的遗传物质是DNA,细胞质中的遗传物质是RNA,这种说法正确吗?

提示:不正确,有细胞结构的生物,其遗传物质均是DNA,不是RNA。

问题(3):对于某一生物,能不能说它的遗传物质主要是DNA?DNA是主要的遗传物质应如何理解？

提示:不能。某种生物的遗传物质只能说是DNA(例如人、噬菌体、酵母菌)或是RNA(艾滋病病毒等)。DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说,绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数是RNA。

不同生物的遗传物质

5.如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　)

A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA

B.TMV的蛋白质没有进入烟草细胞中

C.侵入烟草细胞的RNA由A、T、G、C四种核苷酸组成

D.RNA是TMV的主要遗传物质

解析:由题图可知,水和苯酚的作用是将TMV的RNA与蛋白质分离开;能将TMV的蛋白质接种到正常烟草叶片细胞内,即TMV的蛋白质进入了烟草细胞中;RNA由A、U、G、C四种核苷酸组成;本实验证明RNA是TMV的遗传物质,而不能证明RNA是TMV的主要遗传物质。

6.下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是(　B　)

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S元素

D.H1N1流感病毒的遗传物质为DNA

解析:豌豆的遗传物质是DNA;酵母菌属于真核生物,其遗传物质主要分布在染色体上;T2噬菌体的遗传物质是DNA,由C、H、O、N、P构成,不含有硫元素;H1N1流感病毒的遗传物质是RNA。

[生活情境]

引起世界性新型冠状病毒肺炎的罪魁祸首是新型冠状病毒,这是一种先前并未被人类发现的冠状病毒,对人类健康造成很大危害,这种病毒出现后,无论是医疗工作者还是科研工作者都需要确定该病毒的

类型。

探究:请用显微注射器、新型冠状病毒的核酸提取液、鼠胚胎干细胞、DNA水解酶和RNA水解酶等,写出探究新型冠状病毒的遗传物质是DNA还是RNA的实验设计思路,并预测实验结果和结论。

提示:把新型冠状病毒的核酸提取液均分成A、B、C三组,分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C组不做处理。取等量的鼠胚胎干细胞均分成三组,用显微注射器分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液注射到三组鼠胚胎干细胞中。将三组鼠胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的鼠胚胎干细胞中抽取样品,检测是否有新型冠状病毒产生。

预测结果及结论:①若A、C两组出现新型冠状病毒,B组没有出现,则该新型冠状病毒的遗传物质是RNA。

②若B、C两组出现新型冠状病毒,A组没有出现,则该新型冠状病毒的遗传物质是DNA。

③若A、B、C三组均出现新型冠状病毒,则新型冠状病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。

课堂小结

随堂反馈

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(　C　)

A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异

B.对DNA的结构没有清晰的了解

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组合可能贮存大量遗传信息

解析:由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化,故推测不同的氨基酸排列顺序可能贮存大量的遗传信息;不同生物体内的蛋白质结构存在差异,故推测蛋白质是遗传物质;当时对生物大分子DNA的结构没有清晰的了解,而且与蛋白质相比,DNA更耐高温,故DNA的热稳定性大于蛋白质,另外蛋白质也不能自我复制。

2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验得到的结论是(　D　)

A.DNA是遗传物质

B.DNA是主要的遗传物质

C.蛋白质不是遗传物质

D.加热致死的S型细菌中含有某种转化因子

解析:格里菲思通过肺炎链球菌转化实验推测加热致死的S型细菌中含有某种转化因子,但不能确定该转化因子的化学本质。

3.下列关于生物遗传物质的叙述中,正确的是(　D　)

A.细胞生物的遗传物质是DNA,非细胞生物的遗传物质是RNA

B.真核生物的遗传物质是DNA,原核生物的遗传物质是RNA

C.T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质

D.自然界中以DNA为遗传物质的生物类型占绝大多数

解析:细胞生物包括真核生物和原核生物,遗传物质都是DNA,非细胞生物的遗传物质是DNA或RNA;自然界中以DNA为遗传物质的生物类型占绝大多数,所以DNA是主要的遗传物质;T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。

4.如图为“噬菌体侵染大肠杆菌”实验的部分过程示意图,以探究噬菌体的遗传物质。图中亲代噬菌体用32P标记,被侵染的大肠杆菌未被标记,Ⅰ、Ⅲ中的方框代表大肠杆菌。下列叙述正确的是(　A　)

A.要达到实验目的,还要设计一组用35S标记噬菌体的实验

B.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌后,子代噬菌体不会检测到32P

C.保温时间尽量延长会提高噬菌体侵染大肠杆菌的成功率,使上清液中放射性的比例下降

D.用含32P的无机培养基培养噬菌体,得到含32P标记的噬菌体

解析:S元素是噬菌体蛋白质的标记元素,所以需要设计一组用35S标记噬菌体的实验探究蛋白质的作用;32P标记噬菌体的DNA,子代噬菌体会出现具有放射性的32P;保温时间尽量延长会使子代噬菌体从细菌细胞内释放出来,影响实验结果;噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能独立生活,所以不能将普通噬菌体放在含32P的无机培养基中培养。

5.艾弗里得到S型肺炎链球菌的细胞提取物之后,进行了下表实验,请回答下列问题。

(1)表中第二组,向含有R型细菌的培养基和S型细菌的细胞提取物的混合物中,加入蛋白酶,进行混合培养,后代中的细菌类型为　　　　型。 

(2)表中第五组,向含有R型细菌的培养基和S型细菌的细胞提取物的混合物中,加入DNA酶,进行混合培养,后代中的细菌类型为　　　　型。 

(3)表中能发生转化的是第　组。 

(4)该实验说明: 

　。 

解析:艾弗里实验应用了控制变量的“减法原理”,即将某种物质从细菌的细胞提取物中用酶解法去除之后,再将其与R型细菌混合培养。根据培养基上出现的细菌类型判断转化是否成功,无法转化成功的一组中被去除的物质就是转化因子,也就是肺炎链球菌的遗传物质。

答案 :(1)R和S　(2)R　(3)一、二、三、四 (4)DNA是该生物的遗传物质,蛋白质等其他物质不是该生物的遗传物质

选题测控导航表

1.某研究人员利用肺炎链球菌进行了以下4个实验:

①S型细菌的DNA+DNA酶→加入R型细菌→注入小鼠体内　②R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型细菌→注入小鼠体内　③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注入小鼠体内　④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注入小鼠体内

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(　D　)

A.存活、存活、存活、死亡

B.存活、死亡、存活、死亡

C.死亡、死亡、存活、存活

D.存活、死亡、存活、存活

解析:能使小鼠死亡的是活的S型细菌。①DNA酶会将S型细菌的DNA水解,从而失去转化作用,R型细菌因此未发生转化,小鼠存活;②虽然DNA酶存在,但因加入了S型细菌,因此小鼠死亡;③中没有R型活菌,S型细菌的DNA不起作用,小鼠存活;④高温加热使S型细菌的蛋白质及DNA酶变性,虽然S型细菌的DNA还存在,但由于后面加的是R型细菌的DNA,所以不能发生转化作用,小鼠存活。

2.下列关于遗传物质的说法,错误的是(　C　)

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细胞核中的遗传物质是DNA

④细胞质中的遗传物质是RNA　⑤新型冠状病毒的遗传物质是DNA或RNA

A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.③④⑤

解析:真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA;细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA;新型冠状病毒属于RNA病毒,遗传物质是RNA。

3.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验,进行了以下3个实验:①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌;②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌;③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌,短时间保温后离心,检测到以上3个实验中放射性的主要位置依次是(　D　)

A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液

B.沉淀物、上清液、沉淀物

C.上清液、上清液、沉淀物和上清液

D.沉淀物、沉淀物、沉淀物

解析:在该实验中,沉淀物的主要成分是被侵染的细菌,上清液的主要成分为噬菌体外壳。①③都直接对细菌进行了标记,放射性主要出现在沉淀物中;②用32P只能标记噬菌体的DNA,在该实验中,噬菌体的DNA会进入细菌体内,放射性也主要出现在沉淀物中。

4.如果用3H、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体的组成成分中,能够找到的放射性元素为(　B　)

A.可在外壳中找到3H和35S

B.可在DNA中找到3H和32P

C.可在外壳中找到35S

D.可在DNA中找到32P、35S

解析:噬菌体是由DNA和蛋白质组成的,DNA中含有C、H、O、N、P,而蛋白质中含有C、H、O、N、S等元素。用3H、32P、35S共同标记噬菌体,其DNA中含有3H、32P,蛋白质中含有3H、35S。在噬菌体侵染细菌的过程中,蛋白质外壳留在外面,没有进入细菌内,只有DNA进入细菌内,所以在子代噬菌体的组成成分中能够找到的放射性元素为3H、32P。

5.下列生物的遗传物质都是DNA的是(　A　)

A.酵母菌、大肠杆菌和肺炎链球菌

B.禽流感病毒、SARS病毒

C.HIV、蓝细菌、绿藻和黑藻

D.烟草、烟草花叶病毒

解析:所有细胞生物(包括原核生物和真核生物)的遗传物质都是DNA,大多数病毒的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质是RNA,如烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒和禽流感病毒等。

6.噬菌体侵染细菌的实验中,子代噬菌体的蛋白质外壳是(　A　)

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

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。

7.如图是关于肺炎链球菌的转化实验,下列分析错误的是(　A　)

A.结果1中全部为S型肺炎链球菌

B.结果1中部分为R型肺炎链球菌

C.结果2中全部为R型肺炎链球菌

D.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

解析: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。

8.赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质,实验包括4个步骤:①培养噬菌体;②35S和32P分别标记噬菌体;③放射性检验;④离心分离。实验步骤的先后顺序为(　C　)

A.①②④③ B.④②①③

C.②①④③ D.②①③④

解析:噬菌体侵染细菌实验的步骤:首先用35S和 32P 分别标记噬菌体,然后利用大肠杆菌培养被标记的噬菌体,离心分离之后,检验放射性。

9.烟草花叶病毒(TMV)与车前草病毒(HRV)的结构如图中A、B所示,侵染作物叶片的症状如图C、D所示。请据图回答下列问题。

(1)用E去侵染叶片F时,叶片F所患病的症状与　　　　相同。 

(2)叶片F上的病毒,蛋白质外壳是以　　　　　　　　　　　　为场所合成的,所需的氨基酸、酶和ATP均来自　　　　　　　　　　。 

(3)病毒E的子代病毒的各项特性由　　　　决定。 

(4)本实验证明 

　。 

解析:(1)E是由烟草花叶病毒(TMV)的蛋白质外壳和车前草病毒(HRV)的RNA重组形成的病毒,由于其遗传物质来自HRV,因此用E去侵染叶片F时,在F上所患病的症状与HRV相同,即与图中的D相同。(2)在叶片F上的病毒,其蛋白质外壳的合成是受HRV的RNA控制的;蛋白质的合成场所是叶片F细胞的核糖体;病毒没有细胞结构,其合成蛋白质所需的氨基酸、酶、ATP均来自宿主细胞,即叶片F的细胞。(3)病毒E的子代病毒的各项特性由E的RNA决定。(4)子代病毒的各项特性都是由E的RNA决定的,从而证明了RNA是车前草病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。

答案:(1)D　(2)叶片F细胞的核糖体　叶片F的细胞　(3)E的RNA　(4)RNA是车前草病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质

10.如图为肺炎链球菌转化实验的部分图解,请据图回答下列问题。

(1)该实验是在格里菲思的肺炎链球菌转化实验的基础上进行的,其中格里菲思的实验得出的结论是 

　。 

(2)依据上图所示实验,可以作出 

　　　　　的假设。 

(3)为验证(2)的假设,需设计下面甲和乙两组实验:

①甲组实验中加入DNA酶的目的是 

　, 

观察到的实验现象是　。 

②乙组可观察到的实验现象是 

　。 

解析:(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验的结论是加热致死的S型细菌存在将R型细菌转化成S型细菌的转化因子。

(2)同时加入R型细菌和S型细菌的DNA,培养基中会同时生长R型细菌和S型细菌,所以可以作出DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子的假设。

(3)①酶具有催化作用,DNA酶能使DNA水解,所以该实验中加入DNA酶的目的是水解从S型细菌中提取到的DNA;由于S型细菌的DNA被水解,所以观察到的实验现象是培养基中只生长R型细菌。②蛋白质、荚膜多糖不是遗传物质,因此乙组观察到的实验现象是培养基中只生长R型细菌。

答案:(1)加热致死的S型细菌中存在将R型细菌转化成S型细菌的转化因子　(2)DNA是转化因子(遗传物质)　(3)①水解从S型细菌中提取到的DNA　培养基中只生长R型细菌　②培养基中只生长R型细菌

11.下列有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的叙述,不正确的是(　D　)

A.该实验的设计思路是单独观察蛋白质和DNA的作用

B.检测离心后试管中上清液和沉淀物中放射性的强弱可推测侵入细菌中的物质

C.35S标记蛋白质的实验组,离心后的试管中上清液有较高的放射性

D.噬菌体侵染细菌的实验和格里菲思的肺炎链球菌的转化实验同时证明了DNA是遗传物质

解析:格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了存在转化因子,但没有证明DNA是转化因子。

12.在肺炎链球菌的转化实验中,能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验步骤是(　D　)

A.将R型活细菌与S型活细菌混合后培养,发现R型细菌转化为S型细菌

B.将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合培养,发现R型细菌转化为S型细菌

C.从加热致死的S型细菌中提取DNA、蛋白质和多糖,混合后加入培养R型细菌的培养基中,发现R型细菌转化为S型细菌

D.将加热致死的S型细菌破碎后,设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质,制成细胞提取物

解析:S型活细菌内各成分没有分开,不能证明是DNA使R型细菌转化为S型细菌;B项只能证明加热致死的S型细菌中含有转化因子,但不能证明转化因子就是DNA;将加热致死的S型细菌的DNA、蛋白质和多糖混合后加入培养R型细菌的培养基中,仍然无法确定具体是哪种物质起了转化作用。

13.图1、图2表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的相关实验,据图分析,某同学总结出四个结论,你认为正确的是(　 D　)

A.甲处的噬菌体没有放射性

B.乙处的噬菌体一定不含放射性

C.图1能证明DNA是遗传物质,而不能证明蛋白质不是遗物物质

D.图2增设一组35S标记的噬菌体作对照,能证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质

解析:分析图1可知,大肠杆菌用32P或35S处理过,所以甲处的噬菌体含有放射性;由于亲代噬菌体用32P标记过,所以乙处噬菌体部分含放射性;由于图1中的大肠杆菌用32P或35S标记过,而亲代噬菌体没有标记过,所以图1不能证明DNA是遗传物质,也不能证明蛋白质不是遗传物质;图2增设一组35S标记的噬菌体作对照,能证明DNA是遗传物质;因为35S标记的噬菌体的蛋白质没有进入大肠杆菌体内,所以不能证明蛋白质不是遗传物质。

14.下列叙述不能说明核酸是遗传物质的是(　 C　)

A.T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞后能合成T2噬菌体的外壳蛋白

B.S型菌的DNA进入R型菌细胞后随该细胞的遗传物质稳定遗传

C.肺炎链球菌的转化实验中,加热杀死的S型菌和活的R型菌混合后注射到小鼠体内,最终能分离出活的S型菌

D.TMV的RNA与HRV的蛋白质重建而成的新病毒能感染烟草并增殖出完整的TMV

解析:肺炎链球菌的转化实验中,加热杀死的S型菌和活的R型菌混合后注射到小鼠体内,最终能分离出活的S型菌,这只能说明S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,但不能说明核酸是遗传物质。

15.在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中,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)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中,采用的实验技术是　。 

(2)在理论上,上清液放射性应该为0,其原因是

　。 

(3)实验数据和理论数据之间有较大的误差,对实验过程进行如下误差分析:

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)噬菌体侵染细菌的实验证明了　。 

(5)上述实验中　　　　(填“能”或“不能”)用3H来标记噬菌体的DNA,理由是　 

　。 

解析:(1)噬菌体侵染细菌实验中,采用的实验技术是放射性同位素标记技术。

(2)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,上清液中是噬菌体的蛋白质外壳,沉淀物中是被侵染的大肠杆菌,故理论上,上清液中应该没有放射性。

(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内,也会使上清液带有放射性。

(4)噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质。

(5)由于H元素在DNA和蛋白质中都含有,因此不能用3H来标记DNA。

答案:(1)放射性同位素标记技术

(2)理论上,噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内,离心后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被释放出来,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,使上清液具有放射性

(4)DNA是遗传物质

(5)不能　DNA和蛋白质中都含有H元素