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第3章 基因的本質
第1節 DNA是主要的遺傳物質
【學習目標】
1.闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程。
2.闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程。
3.理解DNA是主要遺傳物質的結論。
4.說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。
5.認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程，認同實驗技術在證明DNA是遺傳物質中的作用。
【學習重點】
1.闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程。
2.闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程。
【學習難點】
1.闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程。
2.闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程。
學習任務一 肺炎鏈球菌的轉化實驗
【自主梳理】
一、對遺傳物質的早期推測
1.20世紀20年代，當時大多科學家認為，蛋白質是生物體的遺傳物質。
2.20世紀30年代，人們意識到DNA的重要性，但是，由于對DNA的結構沒有清晰的了解，認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。
二、肺炎鏈球菌的轉化實驗
1．肺炎鏈球菌的類型
項目 S型細菌 R型細菌
菌落 光滑 粗糙
菌體 有多糖類莢膜 無多糖類莢膜
致病性 有，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并發敗血癥死亡 無
2.格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
(1)實驗過程及結果
(2)實驗結論:加熱致死的S型細菌中含有一種轉化因子，能使R型細菌轉化為S型細菌。
3.艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗
(1)實驗過程及結果
(2)實驗結論：細胞提取物中含有轉化因子，其很可能是DNA。
(3)后續研究：艾弗里等人分析了細胞提取物的理化性質，發現這些特性都與DNA極為相似，于是艾弗里提出：DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
4.實驗方法：“加法原理”和“減法原理”
(1)與常態比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗。
(2)與常態比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗。
【合作探究】
1.你認為遺傳物質應具備哪些條件？
【答案】(1)能夠儲存大量的遺傳信息。(2)可以準確地復制，可以傳遞給下一代。
(3)可以控制生物的性狀。(4)結構比較穩定。
2．閱讀教材P43，分析格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
(1)該實驗的自變量是什么
【答案】注入的肺炎鏈球菌的類型和死活
(2)該實驗的實驗組和對照組是哪組
【答案】第一至三組為對照組。第四組為實驗組
(3)對比第一、第二組的實驗現象，說明了什么？
【答案】R型活細菌不會使小鼠死亡，而S型活細菌可使小鼠死亡。
(4)對比第二、第三組的實驗現象，說明了什么？
【答案】加熱致死的S型細菌不能使小鼠死亡。
(5)第四組小鼠為什么會死亡？
【答案】體內有活的S型細菌的作用
(6)體內分離出的S型細菌來自哪里？
【答案】部分活的R型細菌轉變成了活的S型細菌
(7)什么使活R型細菌轉變成活的S型細菌？
【答案】加熱殺死的S型細菌中，含有某種促成這一轉化的活性物質——“轉化因子”，使活的R型細菌發生了轉化。
(8)這種轉化產生的S型活細菌的后代也是有致病性的S型細菌，這說明什么？
【答案】說明轉化的性狀可以遺傳。
3．閱讀教材P44，分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗
(1)概述該實驗的設計思路。
【答案】用酶解法分別去除細胞提取物中各種成分后，觀察能否將R型細菌轉化。
(2)第一組將加熱致死的S型細菌的細胞提取物與R型活細菌混合培養，實驗結果是培養皿中長出了S型活細菌。這說明什么？
【答案】說明S型細菌的細胞提取物中含有轉化因子。
(3)實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
【答案】分別除去S型細菌細胞提取物中的蛋白質、RNA和酯類物質，以明確這些物質是不是轉化因子。
(4)第一至第四組的實驗結果為什么既有R型細菌，又有S型細菌？
【答案】S型細菌中的轉化因子只能使部分R型細菌發生轉化。
(5)第五組用DNA酶處理S型細菌的細胞提取物之后再與R型活細菌混合培養，為什么培養皿中只有R型細菌？
【答案】DNA酶能水解DNA，從而破壞了DNA分子的結構穩定，使其喪失轉化功能。
(6)據此分析艾弗里的體外轉化實驗的結論是什么？
【答案】DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
(7)艾弗里的體外轉化實驗中導致R型細菌轉化為S型細菌的遺傳物質、原料、能量分別由哪方提供？
【答案】實現轉化時遺傳物質來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌。轉化實質為基因重組。
(8)轉化實質是什么？培養基中(或小鼠體內)的S型細菌都是由R型細菌轉化而來嗎？
【答案】轉化實質：肺炎鏈球菌轉化的實質是S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發生了基因重組，從而使R型細菌轉化為S型細菌。
一般情況下，轉化率很低，只有極少數R型細菌被S型細菌的DNA侵入并發生轉化，培養基中(或小鼠體內)的大量S型細菌大多是由轉化后的S型細菌繁殖而來的。
(9)格里菲思的體內轉化實驗中“加熱”是否已導致DNA和蛋白質變性？請說明理由。
【答案】加熱會使蛋白質變性失活，這種失活是不可逆的。由于蛋白質失活，酶等生命體系失去其相應功能，細菌死亡。加熱時，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55 ℃左右時，DNA的結構會恢復，進而恢復活性。
【自查自糾】
正誤判斷
1.S型細菌的DNA可使小鼠死亡。( )
2.艾弗里實驗中自變量的控制采取了減法原理。( )
3.格里菲思的實驗結果沒有具體證明哪一種物質是遺傳物質。( )
4.艾弗里的實驗證明轉化因子是DNA。( )
【答案】　(1)×　(2)√　(3)√ (4)√
典例分析
[典例1]肺炎鏈球菌轉化實驗是證實DNA作為遺傳物質的最早證據，下列相關敘述正確的是(　　)
A.肺炎鏈球菌是導致人患敗血癥的病原體
B.肺炎鏈球菌的體內轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質
C.肺炎鏈球菌的體外轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質
D.粗糙型(R)菌株是唯一能夠引起敗血癥或肺炎的菌株
【答案】　C
【解析】　肺炎鏈球菌是導致小鼠患敗血癥的病原體，A錯誤；肺炎鏈球菌的體內轉化實驗證明S型細菌中含有某種轉化因子將無毒性的R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌，B錯誤；肺炎鏈球菌的體外轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質，C正確；光滑型(S)菌株是引起敗血癥或肺炎的菌株，D錯誤。
學習任務二 噬菌體侵染細菌的實驗
【自主梳理】
三、噬菌體侵染細菌的實驗
1.實驗者：赫爾希和蔡斯。
2.實驗方法：放射性同位素標記技術。
3.實驗材料：T2噬菌體和大腸桿菌。
(1)T2噬菌體的模式圖
(2)生活方式：專門寄生在大腸桿菌體內。
(3)增殖特點：在自身遺傳物質的作用下，利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量增殖。當噬菌體增殖到一定數量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。
4．實驗過程
5.子代噬菌體的標記情況
親代噬菌體 寄主細胞內有無放射性 子代噬菌體有無放射性
32P標記DNA 有 有
35S標記蛋白質 無 無
6.實驗結果分析
(1)放射性同位素在試管中的分布情況表明：噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌的細胞中，而蛋白質外殼仍留在細胞外。
(2)子代噬菌體的標記情況表明：子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的。
7．實驗結論：DNA才是噬菌體的遺傳物質。
【合作探究】
4.閱讀教材P45，分析噬菌體侵染細菌的實驗
(1)選取T2噬菌體作為實驗材料，有何優點？
【答案】T2噬菌體只含有DNA和蛋白質，且DNA和蛋白質能自然完全分離，實驗結果更可靠。
(2)哪一種物質進入了大腸桿菌體內，DNA和蛋白質不能直接看到，怎么辦
【答案】采用的是放射性同位素標記技術判斷哪種物質物質進入了大腸桿菌體內。
(3)本實驗為什么用32P和35S進行標記？
【答案】P是噬菌體DNA特有的元素，S是噬菌體蛋白質特有的元素，用32P和35S分別標記噬菌體的DNA和蛋白質，可以單獨地觀察它們各自的作用。
(4)能否用14C和3H標記噬菌體？能否用32P和35S同時標記噬菌體？并說明理由。
【答案】不能用14C和3H標記噬菌體；因為DNA和蛋白質都含C和H，因此無法確認被標記的是何種物質。
不能用32P和35S同時標記噬菌體；因為若用32P和35S同時標記噬菌體，離心后上清液和沉淀物中均會具有放射性，無法判斷噬菌體遺傳物質的成分。
(5)怎樣才能讓T2噬菌體的蛋白質和DNA被相應的同位素標記？
【答案】先用含放射性同位素的培養基培養大腸桿菌，得到帶有標記的大腸桿菌；再用帶有標記的大腸桿菌培養T2噬菌體，分別使其蛋白質和DNA帶上標記。
(6)用標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，需要短時間保溫，然后攪拌、離心。攪拌的目的是什么？離心的目的是什么？
【答案】攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。
離心的目的是讓上清液中析出質量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。
(7)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發現沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
【答案】攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。
(8)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發現上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？
【答案】(1)保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中。(2)保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放出子代，經離心后分布于上清液中。
5.艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材科具有哪些優點
【答案】(1)個體很小，結構簡單，細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。
(2)繁殖快,細菌20~30 min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。
6.從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么 在實際操作過程中最大的困難是什么
【答案】從控制自變量的角度，艾弗里在每個實驗組中特異性地去除了一-種物質，然后觀察在沒有這種物質的情況下，實驗結果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細胞中含有的某種物質(如糖類、脂質、蛋白質等)。
7.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術手段來實現他們的實驗設計 這對于你認識科學與技術之間的相互關系有什么啟示
【答案】艾弗里采用的主要技術手段有細菌的培養技術、物質的提純和鑒定技術等。赫爾希采用的主要技術手段有噬菌體的培養技術、同位素標記技術，以及物質的提取和分離技術等?？茖W成果的取得必須有技術手段作保證,技術的發展需要以科學原理為基礎，因此，科學與技術是相互支持、相互促進的。
【自查自糾】
正誤判斷
5.噬菌體侵染細菌實驗比肺炎鏈球菌轉化實驗更具有說服力。（ ）
6.T2 噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒。（ ）
7.分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養基培養噬菌體。（ ）
8.離心管的沉淀物中主要是被侵染的大腸桿菌。（ ）
【答案】　(1)√　(2)√　(3)× (4)√
典例分析
[典例2]以含(NH4)SO4、KHPO4的培養基培養大腸桿菌，再向大腸桿菌培養液中接種32P標記的T2噬菌體(S元素為32S)，一段時間后，檢測子代噬菌體的放射性及S、P元素，下表中對結果的預測，最可能發生的是(　　)
選項 放射性 S元素 P元素
A 全部無 全部32S 全部31P
B 全部有 全部35S 多數32P，少數31P
C 少數有 全部32S 少數32P，多數32P
D 全部有 全部35S 少數32P，多數31P
【答案】　D
【解析】　大腸桿菌中含有35S標記的氨基酸和含31P的脫氧核苷酸，噬菌體的DNA被32P標記，侵染細菌時，蛋白質外殼不進入細菌，只有DNA進入，并以噬菌體DNA為模板，利用大腸桿菌提供的脫氧核苷酸，進行復制，合成子代噬菌體的DNA，子代噬菌體少數含32P，多數含31P；同時利用大腸桿菌提供的氨基酸，合成噬菌體的蛋白質外殼，子代噬菌體全部含有35S。
學習任務三 生物的遺傳物質
【自主梳理】
四、生物的遺傳物質
1．RNA是遺傳物質的實驗證據
(1)實驗材料：煙草花葉病毒(只含有蛋白質和RNA)、煙草。
(2)實驗過程
(3)結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，不是蛋白質。
2．DNA是主要的遺傳物質
真核生物與原核生物的遺傳物質是DNA，病毒的遺傳物質是DNA或RNA，生物界絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有極少數生物的遺傳物質是RNA，因而DNA是主要的遺傳物質。就生物個體而言，其遺傳物質是唯一的。
【合作探究】
8.請設計實驗探究煙草花葉病毒的遺傳物質？
【答案】從煙草花葉病毒中提取蛋白質和RNA，分別侵染煙草。蛋白質不能使煙草感染病毒，RNA能使煙草感染病毒。說明煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。
9.某科研小組在某動物體內發現一種新型病毒，為了確定該病毒的分類，科研工作者們進行了不同研究，得出不同結論。根據實際情況，分析結論是否正確，并說明理由。
(1)甲方法是檢測病毒增殖時產生酶的種類，若有DNA聚合酶，則為DNA病毒。
【答案】錯誤；增殖過程中產生了DNA聚合酶，只能說明該病毒在增殖過程中，進行了DNA復制過程，并不能判定其遺傳物質為DNA。
(2)乙方法是檢測病毒核酸中嘌呤堿基和嘧啶堿基的數量，若嘌呤數≠嘧啶數，則一定為RNA病毒。
【答案】　錯誤；病毒的遺傳物質是DNA或RNA，而DNA通常為雙鏈，RNA通常為單鏈，但在少數病毒體內也發現了單鏈DNA和雙鏈RNA，根據嘌呤數≠嘧啶數，不能判定該病毒的遺傳物質為RNA。
(3)丁方法是分析該病毒的變異頻率，若病毒的變異頻率較低，則該病毒為DNA病毒。
【答案】錯誤；雙鏈DNA或RNA的變異頻率低于單鏈DNA或RNA的變異頻率，因此，變異頻率只能作為判定核酸是雙鏈或單鏈的證據之一，不足以確定核酸的類型。
(4)若該科研小組計劃利用放射性同位素標記技術探究該新型病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，請簡述該實驗的設計思路。
【答案】用含同位素標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸為原料分別培養活細胞，再用上述標記的兩種細胞培養該病毒，一段時間后分別檢測子代病毒中是否出現放射性。
【自查自糾】
正誤判斷
9.DNA是所有生物的遺傳物質( )
10.酵母菌的遺傳物質主要是DNA( )
11.病毒的遺傳物質是DNA或RNA( )
12.艾滋病病毒的遺傳物質是DNA或RNA( )
【答案】　(1)×　(2)×　(3)√ (4)×
典例分析
[典例3]下列關于遺傳物質的說法，錯誤的是(　　)
①真核生物的遺傳物質是DNA?、谠松锏倪z傳物質是RNA?、奂毎酥械倪z傳物質是DNA?、芗毎|中的遺傳物質是RNA?、菁仔虷1N1流感病毒的遺傳物質是DNA或RNA
A.①②③ B.②③④
C.②④⑤ D.③④⑤
【答案】C
【解析】細胞生物無論是真核生物還是原核生物，遺傳物質都是DNA，①正確、②錯誤；凡是有細胞結構的生物，無論是細胞核中還是細胞質中，遺傳物質都是DNA，③正確、④錯誤；甲型H1N1流感病毒是RNA病毒，遺傳物質是RNA，⑤錯誤。
【習題鞏固】
1．赫爾希和蔡斯完成的噬菌體侵染細菌的實驗進一步證實了DNA是遺傳物質。這項實驗獲得成功的原因之一是噬菌體(　　)
A．侵染大腸桿菌后會裂解宿主細胞
B．只將其DNA注入大腸桿菌細胞中
C．DNA可用15N同位素標記
D．蛋白質可用32P放射性同位素標記
【答案】B
【解析】噬菌體侵染大腸桿菌后會裂解宿主細胞，但這并不是實驗成功的原因，A錯誤；噬菌體侵染細菌的過程中實現了DNA和蛋白質的完全分離，這樣可以單獨地研究二者的功能，B正確；DNA和蛋白質外殼都含有N元素，因此不能用15N標記DNA，C錯誤；蛋白質外殼不含P元素，不能用32P標記蛋白質外殼，D錯誤。
2.將S型肺炎鏈球菌的DNA與R型肺炎鏈球菌混合，注射到小鼠體內，兩種細菌的含量變化過程如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖中開始R型肺炎鏈球菌數量下降是因為R型細菌正在轉化成S型細菌
B．S型肺炎鏈球菌的出現說明了DNA是“轉化因子”
C．由R型細菌轉化而來的S型細菌的后代仍是R型細菌
D．圖中后期出現的大量S型細菌是由R型細菌直接轉化而來的
【答案】B
【解析】圖中開始R型細菌數量下降主要是因為小鼠的免疫系統正在清除R型細菌，A錯誤；由R型細菌轉化而來的S型細菌的后代為S型細菌，C錯誤；圖中后期出現的大量S型細菌，是由R型細菌轉化產生的S型細菌進行繁殖后得到的，D錯誤。
3.下列實驗及結果中，能作為直接證據說明“核糖核酸是遺傳物質”的是(　　)
A．紅花植株與白花植株雜交，F1為紅花，F2中紅花∶白花＝3∶1
B．病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質混合后感染煙草只能得到病毒甲
C．加熱殺死的S型肺炎鏈球菌與R型活菌混合培養后可分離出S型活菌
D．用放射性同位素標記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性
【答案】B　
【解析】將病毒甲的RNA(核糖核酸)與病毒乙的蛋白質混合后感染煙草只能得到病毒甲，說明病毒甲性狀的遺傳是由RNA控制的，可判斷RNA是遺傳物質；其他選項中的遺傳現象不能確認是否與RNA有關，故不能作為判斷核糖核酸是遺傳物質的直接證據。
4．下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是(　　)
A．需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌
B．攪拌是為了使大腸桿菌內的噬菌體釋放出來
C．離心是為了沉淀培養液中的大腸桿菌
D．該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA
【答案】C　
【解析】實驗過程中需單獨用32P標記噬菌體的DNA和35S標記噬菌體的蛋白質，A錯誤；實驗過程中攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體外殼與細菌分離，B錯誤；大腸桿菌的質量大于噬菌體，離心的目的是沉淀培養液中的大腸桿菌，C正確；該實驗證明噬菌體的遺傳物質是DNA，D錯誤。
5．格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗過程和結果如下所示。下列說法正確的是(　　)
實驗1：R型細菌＋小鼠→不死亡
實驗2：S型細菌＋小鼠→死亡
實驗3：S型細菌＋加熱＋小鼠→不死亡
實驗4：S型細菌＋加熱＋R型細菌＋小鼠→死亡
A．實驗1為空白對照組，實驗2、3和4均為實驗組
B．能從實驗2和實驗4中死亡的小鼠體內分離出S型活細菌和R型活細菌
C．該實驗證明了S型細菌的DNA可在R型活細菌內表達出相應的蛋白質
D．對比實驗2、3的結果，說明加熱能使有致病性的S型活細菌失去致病性
【答案】D　
【解析】實驗1不是空白對照組，A錯誤；實驗2中只給小鼠注射了S型細菌，故在死亡的小鼠體內只能分離出S型細菌，B錯誤；格里菲思的實驗得出的結論是被加熱殺死的S型細菌中存在轉化因子，這種轉化因子能將R型活細菌轉化為S型活細菌，并沒有證明S型細菌的DNA能在R型活細菌中表達出相應的蛋白質，C錯誤；實驗2中給小鼠注射S型活細菌，小鼠死亡，而實驗3中給小鼠注射加熱致死的S型細菌，小鼠不死亡，說明加熱能使S型活細菌失去致病性，D正確。第3章 基因的本質
第1節 DNA是主要的遺傳物質
【學習目標】
1.闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程。
2.闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程。
3.理解DNA是主要遺傳物質的結論。
4.說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。
5.認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程，認同實驗技術在證明DNA是遺傳物質中的作用。
【學習重點】
1.闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程。
2.闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程。
【學習難點】
1.闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程。
2.闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程。
學習任務一 肺炎鏈球菌的轉化實驗
【自主梳理】
一、對遺傳物質的早期推測
1.20世紀20年代，當時大多科學家認為， 是生物體的遺傳物質。
2.20世紀30年代，人們意識到DNA的重要性，但是，由于對DNA的結構沒有清晰的了解，認為 是遺傳物質的觀點仍占主導地位。
二、肺炎鏈球菌的轉化實驗
1．肺炎鏈球菌的類型
項目 S型細菌 R型細菌
菌落
菌體 莢膜 莢膜
致病性 ，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并發敗血癥死亡
2.格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
(1)實驗過程及結果
(2)實驗結論: 。
3.艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗
(1)實驗過程及結果
(2)實驗結論： 。
(3)后續研究：艾弗里等人分析了 ，發現這些特性都與 極為相似，于是艾弗里提出： 。
4.實驗方法：“加法原理”和“減法原理”
(1)與常態比較，人為 某種影響因素的稱為“加法原理”。例如：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗。
(2)與常態比較，人為 某種影響因素的稱為“減法原理”。例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗。
【合作探究】
1.你認為遺傳物質應具備哪些條件？
2．閱讀教材P43，分析格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
(1)該實驗的自變量是什么
(2)該實驗的實驗組和對照組是哪組
(3)對比第一、第二組的實驗現象，說明了什么？
(4)對比第二、第三組的實驗現象，說明了什么？
(5)第四組小鼠為什么會死亡？
(6)體內分離出的S型細菌來自哪里？
(7)什么使活R型細菌轉變成活的S型細菌？
(8)這種轉化產生的S型活細菌的后代也是有致病性的S型細菌，這說明什么？
3．閱讀教材P44，分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗
(1)概述該實驗的設計思路。
(2)第一組將加熱致死的S型細菌的細胞提取物與R型活細菌混合培養，實驗結果是培養皿中長出了S型活細菌。這說明什么？
(3)實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
(4)第一至第四組的實驗結果為什么既有R型細菌，又有S型細菌？
(5)第五組用DNA酶處理S型細菌的細胞提取物之后再與R型活細菌混合培養，為什么培養皿中只有R型細菌？
(6)據此分析艾弗里的體外轉化實驗的結論是什么？
(7)艾弗里的體外轉化實驗中導致R型細菌轉化為S型細菌的遺傳物質、原料、能量分別由哪方提供？
(8)轉化實質是什么？培養基中(或小鼠體內)的S型細菌都是由R型細菌轉化而來嗎？
(9)格里菲思的體內轉化實驗中“加熱”是否已導致DNA和蛋白質變性？請說明理由。
【自查自糾】
正誤判斷
1.S型細菌的DNA可使小鼠死亡。( )
2.艾弗里實驗中自變量的控制采取了減法原理。( )
3.格里菲思的實驗結果沒有具體證明哪一種物質是遺傳物質。( )
4.艾弗里的實驗證明轉化因子是DNA。( )
典例分析
[典例1]肺炎鏈球菌轉化實驗是證實DNA作為遺傳物質的最早證據，下列相關敘述正確的是(　　)
A.肺炎鏈球菌是導致人患敗血癥的病原體
B.肺炎鏈球菌的體內轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質
C.肺炎鏈球菌的體外轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質
D.粗糙型(R)菌株是唯一能夠引起敗血癥或肺炎的菌株
學習任務二 噬菌體侵染細菌的實驗
【自主梳理】
三、噬菌體侵染細菌的實驗
1.實驗者： 。
2.實驗方法： 技術。
3.實驗材料： 和大腸桿菌。
(1)T2噬菌體的模式圖
(2)生活方式：專門寄生在 體內。
(3)增殖特點：在 的作用下，利用 體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量增殖。當噬菌體增殖到一定數量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。
4．實驗過程
5.子代噬菌體的標記情況
親代噬菌體 寄主細胞內有無放射性 子代噬菌體有無放射性
32P標記DNA
35S標記蛋白質
6.實驗結果分析
(1)放射性同位素在試管中的分布情況表明：噬菌體侵染細菌時， 進入細菌的細胞中，而 仍留在細胞外。
(2)子代噬菌體的標記情況表明：子代噬菌體的各種性狀，是通過 A遺傳的。
7．實驗結論： 才是噬菌體的遺傳物質。
【合作探究】
4.閱讀教材P45，分析噬菌體侵染細菌的實驗
(1)選取T2噬菌體作為實驗材料，有何優點？
(2)哪一種物質進入了大腸桿菌體內，DNA和蛋白質不能直接看到，怎么辦
(3)本實驗為什么用32P和35S進行標記？
(4)能否用14C和3H標記噬菌體？能否用32P和35S同時標記噬菌體？并說明理由。
(5)怎樣才能讓T2噬菌體的蛋白質和DNA被相應的同位素標記？
(6)用標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，需要短時間保溫，然后攪拌、離心。攪拌的目的是什么？離心的目的是什么？
(7)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發現沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
(8)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發現上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？
5.艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材科具有哪些優點
6.從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么 在實際操作過程中最大的困難是什么
7.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術手段來實現他們的實驗設計 這對于你認識科學與技術之間的相互關系有什么啟示
【自查自糾】
正誤判斷
5.噬菌體侵染細菌實驗比肺炎鏈球菌轉化實驗更具有說服力。（ ）
6.T2 噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒。（ ）
7.分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養基培養噬菌體。（ ）
8.離心管的沉淀物中主要是被侵染的大腸桿菌。（ ）
典例分析
[典例2]以含(NH4)SO4、KHPO4的培養基培養大腸桿菌，再向大腸桿菌培養液中接種32P標記的T2噬菌體(S元素為32S)，一段時間后，檢測子代噬菌體的放射性及S、P元素，下表中對結果的預測，最可能發生的是(　　)
選項 放射性 S元素 P元素
A 全部無 全部32S 全部31P
B 全部有 全部35S 多數32P，少數31P
C 少數有 全部32S 少數32P，多數32P
D 全部有 全部35S 少數32P，多數31P
學習任務三 生物的遺傳物質
【自主梳理】
四、生物的遺傳物質
1．RNA是遺傳物質的實驗證據
(1)實驗材料：煙草花葉病毒(只含有蛋白質和 )、煙草。
(2)實驗過程
(3)結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是 ，不是 。
2．DNA是主要的遺傳物質
真核生物與原核生物的遺傳物質是 ，病毒的遺傳物質是 ，生物界絕大多數生物的遺傳物質是 ，只有極少數生物的遺傳物質是 ，因而 是 遺傳物質。就生物個體而言，其遺傳物質是唯一的。
【合作探究】
8.請設計實驗探究煙草花葉病毒的遺傳物質？
9.某科研小組在某動物體內發現一種新型病毒，為了確定該病毒的分類，科研工作者們進行了不同研究，得出不同結論。根據實際情況，分析結論是否正確，并說明理由。
(1)甲方法是檢測病毒增殖時產生酶的種類，若有DNA聚合酶，則為DNA病毒。
(2)乙方法是檢測病毒核酸中嘌呤堿基和嘧啶堿基的數量，若嘌呤數≠嘧啶數，則一定為RNA病毒。
(3)丁方法是分析該病毒的變異頻率，若病毒的變異頻率較低，則該病毒為DNA病毒。
(4)若該科研小組計劃利用放射性同位素標記技術探究該新型病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，請簡述該實驗的設計思路。
【自查自糾】
正誤判斷
9.DNA是所有生物的遺傳物質( )
10.酵母菌的遺傳物質主要是DNA( )
11.病毒的遺傳物質是DNA或RNA( )
12.艾滋病病毒的遺傳物質是DNA或RNA( )
典例分析
[典例3]下列關于遺傳物質的說法，錯誤的是(　　)
①真核生物的遺傳物質是DNA?、谠松锏倪z傳物質是RNA?、奂毎酥械倪z傳物質是DNA?、芗毎|中的遺傳物質是RNA?、菁仔虷1N1流感病毒的遺傳物質是DNA或RNA
A.①②③ B.②③④
C.②④⑤ D.③④⑤
【習題鞏固】
1．赫爾希和蔡斯完成的噬菌體侵染細菌的實驗進一步證實了DNA是遺傳物質。這項實驗獲得成功的原因之一是噬菌體(　　)
A．侵染大腸桿菌后會裂解宿主細胞
B．只將其DNA注入大腸桿菌細胞中
C．DNA可用15N同位素標記
D．蛋白質可用32P放射性同位素標記
2.將S型肺炎鏈球菌的DNA與R型肺炎鏈球菌混合，注射到小鼠體內，兩種細菌的含量變化過程如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖中開始R型肺炎鏈球菌數量下降是因為R型細菌正在轉化成S型細菌
B．S型肺炎鏈球菌的出現說明了DNA是“轉化因子”
C．由R型細菌轉化而來的S型細菌的后代仍是R型細菌
D．圖中后期出現的大量S型細菌是由R型細菌直接轉化而來的
3.下列實驗及結果中，能作為直接證據說明“核糖核酸是遺傳物質”的是(　　)
A．紅花植株與白花植株雜交，F1為紅花，F2中紅花∶白花＝3∶1
B．病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質混合后感染煙草只能得到病毒甲
C．加熱殺死的S型肺炎鏈球菌與R型活菌混合培養后可分離出S型活菌
D．用放射性同位素標記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性
4．下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是(　　)
A．需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌
B．攪拌是為了使大腸桿菌內的噬菌體釋放出來
C．離心是為了沉淀培養液中的大腸桿菌
D．該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA
5．格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗過程和結果如下所示。下列說法正確的是(　　)
實驗1：R型細菌＋小鼠→不死亡
實驗2：S型細菌＋小鼠→死亡
實驗3：S型細菌＋加熱＋小鼠→不死亡
實驗4：S型細菌＋加熱＋R型細菌＋小鼠→死亡
A．實驗1為空白對照組，實驗2、3和4均為實驗組
B．能從實驗2和實驗4中死亡的小鼠體內分離出S型活細菌和R型活細菌
C．該實驗證明了S型細菌的DNA可在R型活細菌內表達出相應的蛋白質
D．對比實驗2、3的結果，說明加熱能使有致病性的S型活細菌失去致病性

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