1、1第 6 单元 遗传的分子基础第 17 讲 DNA 是主要的遗传物质 考试说明 人类对遗传物质的探索过程()。 考点一 肺炎双球菌转化实验1.肺炎双球菌类型项目 S 型肺炎双球 菌 R 型肺炎双球菌菌落 粗糙菌体 无多糖类荚膜毒性 无2.格里菲思的体内转化实验(1)实验过程图 6-17-1(2)结论:加热杀死的 S 型细菌中含有 ,将无毒的 R 型活细菌转化为 S 型活细菌。 3.艾弗里的体外转化实验(1)方法:直接分离 S 型细菌的 DNA、荚膜多糖、蛋白质等,将它们分别与 混合培养,研究它们各自的遗传功能。 2(2)实验过程及结果图 6-17-2(3)结论: 才是使 R 型菌产生稳定遗传变
2、化的物质,即 是转化因子,是遗传物质。 理性思维1.体内转化实验中“加热”是否已导致 DNA 和蛋白质变性?2.体外转化实验中导致 R 型细菌转化为 S 型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供?科学探究格里菲思设计的实验,除教材中的四组以外,他还设计了一组:将加热后杀死的 S 型细菌和加热后杀死的 R 型细菌混合后注射到小鼠体内小鼠不死亡;而艾弗里设计的实验中,有一个关键的对照组:S 型细菌的 DNA+DNA 酶R 型细菌的培养基R 型细菌。结合两位科学家的实验,可以得出的结论:R 型细菌转变成 S 型细菌的条件是 。 1.比较格里菲思实验和艾弗里实验3项目格里菲思实验(体内转化实验)艾弗
3、里实验(体外转化实验)培养场所 小鼠体内培养 培养基(体外培养)实验原则R 型细菌与 S 型细菌的毒性对照S 型细菌体内各成分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 能使 R型细菌转化为 S 型细菌实验结论加热杀死的 S 型细菌体内含有某种“转化因子”DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质两实验的联系所用材料相同,都是 R 型和 S 型肺炎双球菌体内转化实验是基础,仅说明加热杀死的 S型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是 DNA两实验都遵循对照原则、单一变量原则2.辨析细菌体内的转化问题(1)
4、格里菲思实验只证明了加热杀死的 S 型细菌中含有某种“转化因子”,并没有证明 DNA是遗传物质。(2)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验实质是 S 型细菌的 DNA 片段整合到 R 型细菌的 DNA 中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。(3)使小鼠死亡的是 S 型肺炎双球菌而不是 S 型菌的 DNA。(4)并非所有的 R 型细菌都被转化。由于转化受到 DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此转化过程中并不是所有的 R 型细菌都被转化成 S 型细菌,而只是少部分 R 型细菌被转化成 S 型细菌。1.2018江淮十校联考 某同学对格里菲思
5、的实验进行了改良,将 R 型菌、S 型菌、加热杀死的 S 型菌、加热杀死的 S 型菌和 R 型菌的混合物分别接种到甲、乙、丙、丁四组相同的培养基上,在适宜的无菌条件下进行培养,一段时间后,菌落的生长情况如图 6-17-3 所示。下列有关叙述中正确的是 ( )A.若培养前在甲组培养基中加入 S 型菌的 DNA,得到的菌落类型与丁不同图 6-17-3B.甲、乙两组作为丁组的对照组,丙组培养基无菌落产生,可以不必设置4C.丁组的实验结果说明了使 R 型菌发生转化的物质是 S 型菌的 DNAD.该实验中的无关变量有培养基的成分、培养条件以及培养时间等2.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下 4
6、 个实验:S 型菌的 DNA+DNA 酶加入 R 型菌注入小鼠R 型菌的 DNA+DNA 酶加入 S 型菌注入小鼠R 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 S 型菌的 DNA注入小鼠S 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 R 型菌的 DNA注入小鼠以上 4 个实验中小鼠存活的情况依次是 ( )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3.2017山东泰安模拟 利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图 6-17-4 所示的处理,在培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是 ( )图 6-17-4A.
7、通过对照,能说明转化因子是 DNA 而不是蛋白质B.可以分离出 S 型和 R 型两种肺炎双球菌C.产生的 S 型肺炎双球菌可能是基因重组的结果D.不能导致小鼠死亡的是四组 考点二 噬菌体侵染细菌实验1.实验方法: 法,用 35S、 32P 分别标记 。 52.实验材料:T 2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构图 6-17-5(2)噬菌体的生活方式: 。 3.实验过程(1)标记噬菌体图 6-17-6(2)侵染细菌图 6-17-74.实验结果分析分组 结果 结果分析含 32P 的噬菌体+细菌上清液中几乎无32P,32P 主要分布在宿主细胞内 对比实验(相互对照)含 35S 的噬菌体+细菌宿主细胞内
8、无35S,35S 主要分布在上清液中 5.结论: 是遗传物质。 6理性思维实验材料的选择是实验成功的重要因素,艾弗里与赫尔希等人的实验选用了结构十分简单的生物细菌或病毒。请思考:以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点?科学探究根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA 病毒两种类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出实验思路,预期的实验结果及结论。(要求:实验包含可相互对照的甲、乙两个组。)(1)思路:甲组:将宿主细胞培养在含有 的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后
9、收集病毒并检测其放射性。 乙组:将宿主细胞培养在含有 的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 (2)结果及结论: 。 1.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将 DNA 与其他物质分开,单独、直接研究它们各自的功能处理方法直接分离:分离 S型菌的 DNA、多糖、蛋白质等,分别与 R型菌混合培养同位素标记法:分别用同位素 35S、 32P 标记蛋白质和 DNA结论证明 DNA 是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明 DNA 是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质说明 D
10、NA 能控制蛋白质的合成说明 DNA 能自我复制72.噬菌体侵染细菌实验的上清液和沉淀物放射性分析(1)用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性的原因。保温培养时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液中出现放射性; 保温培养时间过长,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,也会使上清液中出现放射性。 (2)用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性的原因:搅拌不充分,有少量含 35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。(3)35S(标记蛋白质)和 32P(标记 DNA)不能同时标记在同一噬菌体上
11、,因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位,不能确定是何种元素的放射性。(4)该实验不能标记 C、H、O、N 这些 DNA 和蛋白质共有的元素,否则无法将 DNA 和蛋白质区分开。角度 1 考查噬菌体侵染细菌实验的过程与结论1.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:标记噬菌体噬菌体与细菌混合培养搅拌、离心检测放射性。下列叙述正确的是 ( )A.需要利用分别含有 35S 和 32P 的细菌B.中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败C.的作用是加速细菌的解体D.的结果是沉淀物中检测到放射性2.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,过程如图 6-17-
12、8 所示,下列有关分析正确的是 ( )A.理论上,b 和 c 中不应具有放射性B.实验中 b 含少量放射性与过程中培养时间的长短有关图 6-17-8C.实验中 c 含有放射性与过程中搅拌不充分有关8D.实验结果,a、d 中有少量的放射性,b、c 中有大量的放射性角度 2 考查同位素标记法及元素去向3.2017山西忻州一中模拟 如果用 32P、 35S、 15N 标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体组成结构中,能够找到的放射性元素为 ( )A.可在外壳中找到 35S、 15NB.可在 DNA 中找到 32P、 15NC.可在外壳中找到 32P、 15ND.可在 DNA 中找到 32P、
13、 35S、 15N4.2017山东莱芜二模 赫尔希和蔡斯完成了著名的 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,有关该实验的说法正确的是 ( )A.选择 T2噬菌体作为实验材料的优势是其结构简单,繁殖速度快B.用 32P 和 35S 分别标记噬菌体可追踪其 DNA 和蛋白质分子的合成过程C.35S 标记的噬菌体侵染细菌实验中,若搅拌时间短,上清液中的放射性会降低D.32P 标记的噬菌体侵染细菌实验中,保温时间过长或过短都会降低上清液的放射性技法提炼1.“两看法”判断子代噬菌体标记情况图 6-17-92.同位素标记法归类分析(1)标记某元素,追踪其转移途径。如用 18O 标记 H2O,光合作用只产生 18O2
14、;再用 18O 标记 CO2,光合作用只产生 O2;证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于 H2O,而不是来自于 CO2。(2)标记特征元素,探究化合物的作用。如在 T2噬菌体侵染细菌的实验中,用 32P 标记噬菌体的 DNA,大肠杆菌内发现放射性物质;用 35S 标记蛋白质,大肠杆菌内未发现放射性物质;证明了 DNA 是噬菌体的遗传物质。9(3)标记特征化合物,探究详细生理过程,研究生物学原理。如用 3H 标记亮氨酸,探究分泌蛋白的分泌过程;用 3H 标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸,研究有丝分裂过程中染色体的变化规律;用15N 标记 DNA,证明了 DNA 复制的特点是半保留复制。角度 3 肺炎
15、双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较5.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,这两个实验的研究方法可能有:设法把 DNA 与蛋白质分开,研究各自的效应;放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是 ( )A.两者都运用了和B.前者运用了,后者运用了C.前者只运用了,后者运用了和D.前者只运用了,后者运用了和 考点三 DNA 是主要的遗传物质1.RNA 是遗传物质的实验证据烟草花叶病毒对烟草细胞的感染实验(1)实验过程及现象:图 6-17-10(2)结论:烟草花叶病毒中的 是遗传物质。 2.生物含有的核酸及其遗传物质生物类型 所含核 酸 遗传
16、物 质 举例真核生物 动物、植物、真菌细胞生物 原核生物DNA 和RNA 细菌、蓝藻、放线菌非细胞DNA 病毒仅有DNA 乙肝病毒、T2噬菌体、10天花病毒生物 RNA 病毒仅有RNA 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS 病毒3.DNA 是主要的遗传物质:生物界绝大多数生物的遗传物质是 ,只有极少数生物的遗传物质是 ,因而 DNA 是主要的遗传物质。 角度 1 考查对生物体遗传物质的判断1.下列关于遗传物质的说法,错误的是 ( )真核生物的遗传物质是 DNA原核生物的遗传物质是 RNA细胞核中的遗传物质是 DNA细胞质中的遗传物质是 RNA甲型 H1N1 流感病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA A. B. C. D.易错提醒(1)艾弗里的体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验均只能证明 DNA 是遗传物质,而不能证明DNA 是主要的遗传物质。(2)对于任何一种生物来说,其遗传物质只有一种,是 DNA 或 RNA,没有主要和次要之分,因此不能说具体的某种生物的遗传物质主要是 DNA。(3)真核生物的遗传物质是 DNA,DNA 主要分布在细胞核,少量分布在细胞质,细胞核与细胞质里的遗传物质都是 DNA。角度 2 考查病毒的感染及重组实验2.如图 6-17-11 是某种高等植物病原体的遗传实验过程,实验表明这种病原体 ( )图 6-17-11
