資源簡介

第3章　第1節
課時跟蹤　分層訓練
學業考達標練
一、選擇題
1．下列能作為DNA是遺傳物質直接證據的是(　　)
A．不同種生物的DNA含有的堿基數目不同
B．同種生物的不同細胞中，DNA的結構和含量保持一致
C．加熱致死的S型細菌能將R型活細菌轉化為S型活細菌
D．赫爾希和蔡斯利用同位素標記技術進行的噬菌體侵染細菌的實驗
【答案】　D
【解析】　不同種生物的DNA含有的堿基數目不同，同種生物的不同細胞中，DNA的結構和含量保持一致，不能證明DNA是生物體的遺傳物質，A、B不符合題意；加熱致死的S型細菌能將R型活細菌轉化為S型活細菌，只能證明加熱致死的S型細菌中含有能將R型活細菌轉化為S型活細菌的物質，不能證明DNA是生物體的遺傳物質，C不符合題意；赫爾希和蔡斯利用同位素32P、35S分別標記噬菌體的DNA、蛋白質，通過噬菌體侵染細菌的實驗，證明了DNA是遺傳物質，D符合題意。
2．肺炎鏈球菌的轉化實驗是證實DNA可作為遺傳物質的最早證據，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．S型肺炎鏈球菌可導致小鼠患肺炎，使小鼠并發敗血癥死亡
B．無莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內繁殖
C．肺炎鏈球菌的體內轉化實驗只能證明加熱致死的S型細菌中存在轉化因子
D．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
【答案】　B
【解析】　S型肺炎鏈球菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并發敗血癥死亡，A正確；無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物體后，容易被吞噬細胞吞噬并殺滅，有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內生活并繁殖，B錯誤；肺炎鏈球菌的體內轉化實驗證明已經加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子，C正確；肺炎鏈球菌的體外轉化實驗證明了DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質，D正確。
3．下列關于艾弗里肺炎鏈球菌的轉化實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．該實驗是在格里菲思實驗的基礎上進行的
B．該實驗過程中需要進行細菌的培養
C．該實驗運用了酶解法和同位素標記技術
D．實驗過程中，可通過觀察菌落的特征來判斷是否發生了轉化
【答案】　C
【解析】　艾弗里肺炎鏈球菌的轉化實驗是在格里菲思實驗的基礎上進行的，A正確；艾弗里肺炎鏈球菌的轉化實驗中需要培養肺炎鏈球菌，B正確；艾弗里肺炎鏈球菌的轉化實驗運用了酶解法，但沒有運用同位素標記技術，C錯誤；R型細菌在培養基上形成的菌落表面粗糙，S型細菌在培養基上形成的菌落表面光滑，二者的菌落特征不同，故實驗過程中可通過觀察菌落的特征來判斷是否發生了轉化，D正確。
4．在肺炎鏈球菌轉化實驗中，培養有R型細菌的A、B、C、D四支試管，依次分別加入從S型細菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質、多糖，經過培養，檢查結果發現存在R型細菌轉化的是(　　)
【答案】　A
【解析】　A中S型細菌的DNA分子能將R型細菌轉化為S型細菌，A正確；S型細菌的DNA分子能將R型細菌轉化為S型細菌，但B中DNA酶會將DNA分子水解，因此不會出現S型細菌，B錯誤；S型細菌的蛋白質分子和多糖都不能將R型細菌轉化為S型細菌，C、D錯誤。
5．噬菌體侵染細菌繁殖形成的子代噬菌體(　　)
A．含有細菌的氨基酸，都不含親代噬菌體的核苷酸
B．含有細菌的核苷酸，都不含親代噬菌體的氨基酸
C．含有親代噬菌體的核苷酸，不含細菌的氨基酸
D．含有親代噬菌體的氨基酸，不含細菌的核苷酸
【答案】　B
【解析】　噬菌體侵染細菌的過程中，只有DNA能進入細菌，所以指導蛋白質合成的DNA來自噬菌體，其他原料包括氨基酸和酶等均由細菌提供。因此繁殖形成的子代噬菌體含有細菌的核苷酸，都不含親代噬菌體的氨基酸，B正確。
6．下圖是某種高等植物的病原體的遺傳過程實驗，下列對這種病原體的敘述，正確的是(　　)
A．寄生于細胞內，通過RNA遺傳
B．可單獨生存，通過蛋白質遺傳
C．寄生于細胞內，通過蛋白質遺傳
D．可單獨生存，通過RNA遺傳
【答案】　A
【解析】　據題圖可知，這種病原體由RNA和蛋白質外殼組成，分別用其RNA和蛋白質外殼給植物接種，發現只有接種病原體RNA的植物患病，說明該病原體的遺傳物質為RNA，即該病原體為RNA病毒；病毒必須寄生在活細胞內，不能單獨生存。
7．下列有關生物體遺傳物質的敘述，錯誤的是(　　)
A．大腸桿菌的遺傳物質主要是DNA
B．酵母菌的遺傳物質分布在細胞核和細胞質中
C．煙草花葉病毒的遺傳物質不含有硫元素
D．HIV的遺傳物質初步水解可產生4種核糖核苷酸
【答案】　A
【解析】　大腸桿菌的遺傳物質是DNA，A錯誤；酵母菌是真核生物，其遺傳物質是DNA，分布在細胞核和細胞質中，B正確；煙草花葉病毒的遺傳物質為RNA，不含有硫元素，C正確；HIV的遺傳物質為RNA，初步水解可產生4種核糖核苷酸，D正確。
二、非選擇題
8．結合教材“噬菌體侵染細菌的電鏡照片”，根據T2噬菌體侵染細菌的過程，回答下列問題：
(1)噬菌體中DNA和蛋白質共有的元素組成是________________，蛋白質特有的元素是________，P幾乎全部存在于DNA中。
(2)子代噬菌體物質合成所需要的原料來源于________，但合成的子代噬菌體與親代噬菌體幾乎相同，原因是__________________________________________ ___________________________________________________________________。
(3)T2噬菌體________(填“能”或“不能”)在肺炎鏈球菌體內增殖，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)為什么不能直接用含35S和32P的普通培養基來培養T2噬菌體？
________________________________________________________________________________________________________________________________________
【答案】　(1)C、H、O、N　S
(2)大腸桿菌　指導子代噬菌體合成的遺傳物質來自親代噬菌體
(3)不能　T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒
(4)因為T2噬菌體是細菌病毒，只有在細菌體內才能進行增殖，故應先培養細菌，再用細菌培養T2噬菌體，而不能直接用培養基培養T2噬菌體。
選擇考提升練
一、選擇題
1．探索遺傳物質的過程是漫長的，直到20世紀初期，人們仍普遍認為蛋白質是生物體的遺傳物質。當時人們作出判斷的理由不包括(　　)
A．各種氨基酸可以按照不同順序排列，形成不同的蛋白質
B．不同生物的蛋白質在結構上存在差異
C．與其他生物大分子不同，蛋白質在高溫條件下仍具有活性
D．氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息
【答案】　C
【解析】　20世紀20年代，人們已經認識到蛋白質是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照不同的順序排列，形成不同的蛋白質，人們想到氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息，因此，當時大多數科學家認為，蛋白質是生物體的遺傳物質，A、D不符合題意；不同生物的蛋白質在結構上存在差異，蛋白質的不同結構可能對應不同的遺傳信息，B不符合題意；蛋白質在高溫條件下可能變性失活，C符合題意。
2．下圖為肺炎鏈球菌發生轉化的原理圖解，下列敘述正確的是(　　)
A．甲將得不到任何細菌類型，因為混合物中的DNA均被酶水解
B．肺炎鏈球菌轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質
C．轉化后的丙出現多糖莢膜體現了基因對性狀的控制
D．乙和丙在體外混合培養的條件下，丙所占的比例將越來越大
【答案】　C
【解析】　向混合物中加入的水解DNA的酶可將S型細菌的DNA水解，但不能水解R型細菌內的DNA，因此甲中會含有R型細菌，A錯誤；肺炎鏈球菌的體外轉化實驗證明了DNA是遺傳物質，不能證明DNA是主要的遺傳物質，B錯誤；轉化后的丙出現多糖莢膜體現了基因對性狀的控制，C正確；據圖可知，乙為R型細菌，丙為轉化形成的S型細菌，由于S型細菌可以繁殖，因此S型細菌會逐漸增加，但隨著種群數量的增加，種內斗爭會加劇，種群數量保持相對穩定，且根據題意不能判斷S型細菌和R型細菌的生存能力哪個更強，因此丙所占的比例不一定越來越大，D錯誤。
3．艾弗里及其同事利用接種有R型細菌的培養基及S型細菌的細胞提取物進行了著名的肺炎鏈球菌體外轉化實驗，實驗的處理方法及結果如表。下列有關分析錯誤的是(　　)
實驗組號 細胞提取物的處理方法 培養皿長菌情況
① 不作處理 ？
② 添加蛋白酶 R型細菌和S型細菌
③ 添加RNA酶 R型細菌和S型細菌
④ 添加酯酶 R型細菌和S型細菌
⑤ 添加DNA酶 ？
A．該實驗的自變量是向S型細菌的細胞提取物中加入的酶的種類
B．實驗①和⑤中培養皿上長出的菌落的種類不同
C．實驗②③④說明相應處理后的細胞提取物仍具有轉化活性
D．該實驗中只遵循了實驗設計中的對照原則
【答案】　D
【解析】　由題分析可知，該實驗的自變量是向S型細菌的細胞提取物中加入的酶的種類，A正確；①組不作處理，培養皿上可長R型細菌和S型細菌，⑤組使用DNA酶處理后，細胞提取物失去了轉化活性，培養皿上只長R型細菌，B正確；②③④組處理后的培養皿上有S型細菌生長，說明細胞提取物仍具有轉化活性，C正確；該實驗中既遵循了實驗設計中的對照原則，也遵循了單一變量原則，D錯誤。
4．在探索遺傳物質的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發揮了重要作用。下列有關敘述正確的是(　　)
A．T2噬菌體中含有DNA和RNA兩種核酸
B．T2噬菌體和大腸桿菌共有的細胞器是核糖體
C．培養基中的32P經大腸桿菌攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中
D．T2噬菌體侵染大腸桿菌時，DNA和蛋白質外殼均進入大腸桿菌細胞中
【答案】　C
【解析】　T2噬菌體是一種DNA病毒，由蛋白質和DNA組成，無細胞結構，無核糖體等細胞器，A、B錯誤；T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會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，所以培養基中的32P經大腸桿菌攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中，C正確；T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有T2噬菌體的DNA進入大腸桿菌的細胞內，蛋白質外殼留在細胞外，D錯誤。
5．下列有關赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗的敘述，正確的是(　　)
A．該實驗中離心的目的之一是讓上清液中析出質量較輕的T2噬菌體
B．T2噬菌體的蛋白質外殼是由大腸桿菌的DNA指導合成的
C．實驗中可用15N代替32P標記DNA
D．該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA
【答案】　A
【解析】　噬菌體侵染細菌實驗中，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，A正確；T2噬菌體的蛋白質外殼是由噬菌體的DNA指導合成的，B錯誤；DNA和蛋白質中均含有N元素，所以不能用15N代替32P標記DNA，C錯誤；該實驗證明了噬菌體的遺傳物質是DNA，D錯誤。
6．下面是噬菌體侵染細菌實驗的部分實驗步驟示意圖，對此實驗的有關敘述正確的是(　　)
A．本實驗所使用的被標記的噬菌體是接種在含有35S的培養基中獲得的
B．本實驗選用噬菌體作實驗材料的原因之一是其結構組成中只有蛋白質和DNA
C．實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把DNA和蛋白質分開再分別檢測其放射性
D．在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S，說明噬菌體的遺傳物質是DNA而不是蛋白質
【答案】　B
【解析】　病毒的繁殖離不開細胞，因此，噬菌體不能在培養基上培養，A錯誤；噬菌體的結構組成只有蛋白質和DNA，所以此實驗選用大腸桿菌作材料，B正確；實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把細菌和噬菌體的蛋白質外殼分離，C錯誤；在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S，說明噬菌體侵染細菌時，蛋白質外殼未進入細菌，只有DNA進去了，所以噬菌體的遺傳物質是DNA，但不能說明蛋白質不是遺傳物質，D錯誤。
7．下圖為煙草花葉病毒對葉片細胞的感染和病毒重建實驗示意圖，相關敘述正確的是(　　)
A．對煙草花葉病毒進行降解的步驟需要用蛋白酶
B．圖中B型后代的組成是RNAB和蛋白A
C．該實驗證明了煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA
D．證明RNA是主要的遺傳物質
【答案】　C
【解析】　據題圖分析可知，對煙草花葉病毒進行降解獲得了蛋白質A、B，因此該過程不能用蛋白酶處理，A錯誤；圖中B型后代的組成是RNAB和蛋白B，B錯誤；該實驗證明了煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，C正確，D錯誤。
二、非選擇題
8．根據遺傳物質的不同，可將病毒分為兩類，如圖為這兩類病毒的化學組成示意圖，其中b、c、d均為大分子物質，請據圖回答下列問題：
(1)艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，其優點有__________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點)。
(2)赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗中，選用了圖中________(填“e類病毒”或“f類病毒”)中的一種。實驗過程中，他們用35S、32P分別標記了圖中的________(填序號)部位。
(3)為確定某病毒屬于e類病毒還是f類病毒，不考慮在宿主細胞內發生堿基之間的相互轉換，某實驗小組以體外培養的宿主細胞為實驗材料，設計了如下實驗方案：
組別 實驗處理 統計并記錄
甲 在含放射性標記的胸腺嘧啶的培養基中培養宿主細胞 分別接種病毒一段時間后，檢測子代病毒的放射性
乙 ？
上述實驗中，乙組應做的處理為_______________________________________ __________________________________________________________________。
若________________________________________________________________
___________________________________________________________________，則該病毒為f類病毒。
【答案】　(1)個體小，結構簡單，易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化；繁殖快，短時間內可大量繁殖(答出兩點、答案合理即可)
(2)e類病毒　①②(順序不可顛倒)
(3)在含放射性標記的尿嘧啶的培養基中培養宿主細胞　甲組子代病毒無放射性，而乙組子代病毒有放射性
【解析】　在探索遺傳物質的科學實驗中，以細菌和病毒作為實驗材料，具有以下優點：個體小，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；繁殖快，細菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量增殖。(2)分析題圖可知，e類病毒為DNA病毒，f類病毒為RNA病毒。赫爾希和蔡斯選擇的T2噬菌體是DNA病毒。他們用35S、32P分別標記蛋白質和DNA，其中35S位于氨基酸的R基中，32P位于脫氧核苷酸的磷酸基團中。(3)為確定某病毒是DNA病毒還是RNA病毒，可在體外培養宿主細胞，其中甲組在含放射性標記的胸腺嘧啶的培養基中培養，乙組在含放射性標記的尿嘧啶的培養基中培養，分別接種病毒一段時間后，檢測子代病毒的放射性。若甲組子代病毒無放射性，而乙組子代病毒有放射性，則說明該病毒為RNA病毒；若甲組子代病毒有放射性，而乙組子代病毒無放射性，則說明該病毒為DNA病毒。
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第3章　基因的本質
第1節　DNA是主要的遺傳物質
課標要求 核心素養
1．了解“DNA是主要的遺傳物質”的探索過程。
2．掌握肺炎鏈球菌體內和體外轉化實驗的過程和結論。
3．掌握噬菌體侵染細菌實驗的方法、過程及結論。
4．理解DNA是主要遺傳物質的結論。 1．生命觀念：運用結構與功能觀，理解DNA作為遺傳物質的原因。
2．科學思維：運用歸納與概括等方法，理解肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的異同。
3．科學探究：分析肺炎鏈球菌轉化實驗，學會自變量控制中的加法原理和減法原理。
4．社會責任：感悟科學技術在生命科學探索過程中的作用。
必備知識　自主梳理
?肺炎鏈球菌的轉化實驗
1．
時期 20世紀20年代 20世紀30年代
對大分子的認識 蛋白質是由多種__________連接而成的生物大分子 ①DNA是由許多_____________聚合而成的生物大分子
②脫氧核苷酸有4種，包含______ ________四種堿基
觀點 __________是生物體的遺傳物質 __________是遺傳物質的觀點仍占主導地位
理由 氨基酸多種多樣的_________可能蘊含著遺傳信息 人們對DNA分子的結構沒有清晰的了解
氨基酸
脫氧核苷酸
A、T、
C、G
蛋白質
蛋白質
排列順序
2．肺炎鏈球菌的類型
項目 S型細菌 R型細菌
菌落 表面________ 表面________
菌體
有無致病性 ______ ______
光滑
粗糙
有
無
3．格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗
不死亡
死亡
不死亡
死亡
轉化因子
4．艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗
(1)實驗過程及結果
(2)結論：_________才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
R型、S型
R型、S型
R型、S型
R型
DNA
(3)“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。
增加
去除
?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：T2噬菌體和大腸桿菌。
(1)T2噬菌體的模式圖
赫爾希和蔡斯
放射性同位素標記
DNA
蛋白質
(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。
大腸桿菌
自身遺傳物質
大腸桿菌
4．實驗過程
35S
32P
35S
32P
大腸桿菌
大腸桿菌
高
低
低
高
(1)用標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，需要__________保溫，然后攪拌、離心。
(2)攪拌的目的是____________________________________。
(3)離心的目的是____________________________________________ _______________________________________。
短時間
使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離
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
5．實驗結果及分析
(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________________遺傳的。
6．實驗結論：__________才是噬菌體的遺傳物質。
DNA
蛋白質外殼
親代的DNA
DNA
?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__________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_________。
蛋白質
RNA
不感染
RNA
感染
RNA
蛋白質
2．生物的遺傳物質
遺傳物質 生物種類 結果 結論
DNA 所有________生物及部分病毒 絕大多數生物的遺傳物質是_________ _______是主要的遺傳物質
RNA 部分病毒
注意：對一種生物來說，遺傳物質是唯一的，不能說“主要遺傳物質”。
細胞
DNA
DNA
(1)將加熱致死的S型細菌和R型活細菌混合注射到小鼠體內，從小鼠尸體中提取到的肺炎鏈球菌全部是S型活細菌。(　　)
(2)艾弗里的實驗證明S型肺炎鏈球菌的DNA可以使小鼠死亡。(　　)
(3)格里菲思和艾弗里分別用不同的方法證明DNA是遺傳物質。(　　)
(4)T2噬菌體可感染肺炎鏈球菌導致其裂解。(　　)
(5)為獲得放射性標記的T2噬菌體，可分別用含35S和32P的人工培養基培養噬菌體。(　　)
(6)細菌和病毒作為實驗材料，具有個體小、結構簡單、繁殖快的優點。(　　)
(7)原核生物的遺傳物質是RNA。(　　)
(8)DNA是酵母菌的主要遺傳物質。(　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×
【解析】　(1)此實驗中，從小鼠尸體中提取到的肺炎鏈球菌包括R型活細菌和S型活細菌。(2)艾弗里的實驗證明S型肺炎鏈球菌的DNA可以使R型細菌轉化為S型細菌。(3)格里菲思未證明DNA是遺傳物質。(4)T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內。(5)病毒沒有細胞結構，不能獨立代謝，必須用活細胞培養，不能用人工培養基直接培養噬菌體。(7)原核生物的遺傳物質也是DNA。(8)酵母菌的遺傳物質只有DNA。
合作探究　能力提升
●情境解讀
實驗情境：結合教材，分析格里菲思的肺炎鏈球菌小鼠體內轉化實驗，回答下列問題。
任務一：肺炎鏈球菌的體內轉化實驗
●合作探究
1．對比①②的實驗現象，說明了什么？
提示：R型活細菌無毒性，不會使小鼠死亡，而S型活細菌有毒性，可使小鼠死亡。
2．對比②③的實驗現象，說明了什么？
提示：加熱致死的S型細菌失去毒性，不能使小鼠死亡。
3．對比②③④的實驗現象，說明了什么？
提示：加熱致死的S型細菌含有轉化因子，促使R型活細菌轉化為S型活細菌，使小鼠死亡。體內分離出的S型細菌由R型活細菌轉化而來。
4．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？
提示：說明轉化的性狀可以遺傳給子代。
5．如果把S型細菌的DNA提取出來后，直接注射到小鼠體內，能否從小鼠體內分離得到S型細菌？
提示：不能。因為S型細菌的DNA能使R型細菌轉化為S型細菌的前提是S型細菌的DNA能與R型細菌的DNA發生重組，直接將S型細菌的DNA注入小鼠體內，DNA分子會被小鼠體內的DNA酶分解而失去作用，如果小鼠體內沒有R型細菌，也無法轉化為S型細菌。
●典例剖析
格里菲思用肺炎鏈球菌在小鼠身上進行了著名的轉化實驗，關于實驗的結論錯誤的是(　　)
A．說明了肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNA
B．說明了R型活細菌在一定條件下能夠轉化為S型細菌
C．說明了R型活細菌是無毒性的
D．說明了加熱致死的S型細菌是無毒性的
【答案】　A
【解析】　格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗能夠證明加熱致死的S型細菌內存在促使R型細菌轉化為S型細菌的轉化因子，不能證明DNA是遺傳物質，A錯誤；加熱致死的S型細菌與R型活細菌混合注射到小鼠體內，小鼠死亡并分離出S型活細菌，說明R型活細菌在一定條件下能夠轉化為S型細菌，B正確；將R型活細菌單獨注射到小鼠體內，小鼠存活，證明R型活細菌沒有毒性，C正確；將加熱致死的S型細菌注射到小鼠體內，小鼠能夠存活，證明加熱致死的S型細菌無毒，D正確。
1．利用兩種類型的肺炎鏈球菌進行
相關轉化實驗。各組肺炎鏈球菌先進行
圖示處理，再培養一段時間后注射到不
同小鼠體內。下列說法錯誤的是(　　)
A．通過E、F對照，能說明轉化因子是DNA而不是蛋白質
B．F組可以分離出S型和R型兩種肺炎鏈球菌
C．此實驗可以證明DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質
D．能導致小鼠死亡的是A、B、C、D四組
【答案】　D
【解析】　從圖示實驗過程可以看出，通過E、F對照，能說明轉化因子是DNA而不是蛋白質；F組加入了S型細菌的DNA，可以分離出S型和R型兩種肺炎鏈球菌，說明DNA是遺傳物質；A組經煮沸、D組為R型細菌，均不能導致小鼠死亡，能導致小鼠死亡的是B、C、F組，D錯誤。
●歸納提升
1．DNA作為遺傳物質需要具備的條件
(1)具有相對的穩定性；
(2)能夠準確地自我復制，使親子代之間保持遺傳的連續性；
(3)能夠指導蛋白質合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；
(4)能夠產生可遺傳的變異。
2．加熱對蛋白質和DNA的影響
(1)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。
(2)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。
3．辨別兩種不同類型的肺炎鏈球菌的方法
(1)顯微觀察：制作裝片，光學顯微鏡下觀察是否有莢膜，有莢膜的為S型細菌；無莢膜的為R型細菌。
(2)宏觀觀察：培養形成菌落，根據培養基中兩種細菌不斷增殖形成的菌落的形態進行區分，肉眼即可辨別，S型細菌形成的菌落表面光滑，R型細菌形成的菌落表面粗糙。
4．對肺炎鏈球菌體內轉化實驗中細菌數量變化曲線的解讀
在肺炎鏈球菌體內轉化實驗中，將加熱致
死的S型細菌與R型活細菌混合后注射到小鼠體
內，小鼠體內S型活細菌、R型活細菌數量的變
化情況如圖所示：
(1)R型活細菌數量的變化
①ab段：小鼠體內還沒有形成大量的抗R型活細菌的抗體，故該時間段內R型活細菌數量增多；
②bc段：小鼠體內形成大量的抗R型活細菌的抗體，致使R型活細菌數量減少；
③cd段：c點對應時間點之前，已有少量R型活細菌轉化為S型活細菌，S型活細菌能降低小鼠的免疫力，使小鼠對R型活細菌的殺傷力減弱，導致R型活細菌大量繁殖，所以cd段R型活細菌數量增多。
(2)S型活細菌數量的變化
少量R型活細菌獲得了S型細菌的DNA，并轉化為S型活細菌，S型活細菌有多糖類莢膜的保護，能在小鼠體內增殖，且隨著小鼠免疫力的降低，小鼠對S型活細菌的殺傷力減弱，S型活細菌增殖加快、數目增加。
●情境解讀
實驗情境：為了探究格里菲思提出的“轉化因子”是什么，艾弗里和他的同事對加熱致死的S型細菌進行處理獲得S型細菌的提取物，并做了如圖所示的實驗。
任務二：肺炎鏈球菌的體外轉化實驗
●合作探究
1．概述該實驗的設計思路。
提示：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．從對照實驗設計角度分析，實驗的自變量是什么？
提示：向R型細菌培養基中加入的S型細菌提取物中去除的物質種類。
3．實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
提示：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．前四組的實驗結果為什么既有R型細菌，又有S型細菌？
提示：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？
提示：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。
●典例剖析
艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，利用的細胞提取物是加熱殺死的S型細菌破碎后去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質制成的。將①細胞提取物、②細胞提取物＋蛋白酶、③細胞提取物＋酯酶、④細胞提取物＋RNA酶、⑤細胞提取物＋DNA酶分別與R型活細菌混合培養。下列敘述錯誤的是(　　)
A．設置第①組實驗的目的是形成對照，以確定細胞提取物中含有轉化因子
B．第②～⑤組是實驗組，利用酶的專一性去除相應物質觀察轉化情況
C．混合培養后①～⑤組都會出現R型細菌菌落
D．混合培養后出現的S型活細菌與原S型細菌的遺傳信息完全相同
【答案】　D
【解析】　第①組實驗沒有對自變量進行處理，是對照組，培養后能得到R型細菌和S型細菌，細胞提取物中含有轉化因子，A正確。第②～⑤組都對自變量進行處理，是實驗組，每組加入不同酶能去除相應物質，B正確。混合培養后①～④組都能轉化，只有部分R型細菌才能轉化，會出現R型細菌菌落和S型細菌菌落。⑤組不能轉化，只有R型細菌菌落，C正確。混合培養后出現的S型活細菌的遺傳物質，是R型細菌的遺傳物質和加熱殺死的S型細菌的DNA片段重新組合的。其遺傳信息和原S型細菌的遺傳信息有差異，D錯誤。
2．如圖表示某生物興趣小組做的肺炎鏈球菌的轉化實驗，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．DNA酶的作用是水解S型細菌的DNA
B．結果1中S型肺炎鏈球菌占絕大多數
C．該實驗證明DNA是遺傳物質
D．結果2中全部為R型肺炎鏈球菌
【答案】　B
【解析】　DNA酶的作用是水解S型細菌中的DNA，使其失去轉化活性，A正確；結果1中只有少數R型細菌轉化為S型細菌，S型肺炎鏈球菌占少數，B錯誤；該實驗證明DNA是遺傳物質，C正確；S型細菌DNA被水解而失去作用，導致R型細菌無法轉化為S型細菌，因此結果2中全部為R型肺炎鏈球菌，D正確。
●歸納提升
1．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。
2．一般情況下，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。
3．肺炎鏈球菌體內轉化實驗與體外轉化實驗的比較
項目 體內轉化實驗 體外轉化實驗
培養細菌 在小鼠體內 體外培養基
實驗對照 R型細菌與S型細菌的致病性對照 S型細菌各成分的作用進行對照
巧妙構思 將加熱致死的S型細菌注射到小鼠體內作為對照實驗來說明確實發生了轉化 用“酶解法”將細胞提取物中的某一物質分解、去掉、直接、單獨地觀察該種物質在實驗中是否起作用
項目 體內轉化實驗 體外轉化實驗
實驗結論 S型細菌體內有“轉化因子” S型細菌的DNA是遺傳物質
聯系 (1)所用材料相同；
(2)體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，體外轉化實驗是體內轉化實驗的延伸；
(3)兩個實驗都遵循對照原則、單一變量原則
4．自變量控制的方法
(1)“加法原理”：與常態比較，人為增加某種影響因素。例如，在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別做加熱、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”。
(2)“減法原理”：與常態比較，人為去除某種影響因素。例如，在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，利用了“減法原理”。
●情境解讀
實驗情境：圖1為T2噬菌體的結構示意圖，圖2為赫爾希和蔡斯進行的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗過程，請分析回答下列問題。
任務三：噬菌體侵染細菌的實驗
●合作探究
1．選取T2噬菌體作為實驗材料，有何優點？
提示：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．怎樣才能讓T2噬菌體的蛋白質和DNA被相應的同位素標記？
提示：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。
3．能否用32P和35S同時標記T2噬菌體？能否用14C替代32P和35S標記T2噬菌體？
提示：不能，這樣會導致無法區分蛋白質和DNA的作用。蛋白質和DNA中都含有C元素，用14C標記無法區分蛋白質和DNA。
4．用32P標記的噬菌體侵染細菌，上清液中有少量放射性的原因是什么？
提示：保溫時間過短，部分T2噬菌體沒有侵染到大腸桿菌體內，經離心后分布于上清液中，使上清液出現放射性；保溫時間過長，部分T2噬菌體在大腸桿菌體內增殖后釋放出子代，經離心后分布于上清液中。
5．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？
提示：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。
●典例剖析
如果用15N、32P、35S標記噬菌體后，讓其侵染未標記的細菌，在產生的子代噬菌體的組成成分中，能夠找到的帶標記元素為(　　)
A．可在DNA中找到15N和32P
B．可在外殼中找到15N和35S
C．可在DNA中找到15N和32P、35S
D．可在外殼中找到15N
【答案】　A
【解析】　15N在親代噬菌體DNA和蛋白質中都有，32P只存在于親代噬菌體DNA中，35S只存在于親代噬菌體蛋白質中；噬菌體侵染細菌，蛋白質外殼沒有進入細菌，其DNA進入細菌，以自身DNA為模板，利用細菌提供原料，所以可在子代噬菌體的DNA中找到15N和32P，A正確；由于利用細菌的原料合成蛋白質外殼，所以不能在外殼中找到15N和35S，B錯誤；由于蛋白質外殼沒有進入細菌，且DNA中不含有S元素，所以不能在DNA中找到35S，C錯誤；由于利用細菌的原料合成蛋白質外殼，所以不能在外殼中找到15N，D錯誤。
3．某校生物研究性學習小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗，實驗過程如圖所示，下列有關分析正確的是(　　)
A．理論上，b和c中不應具有放射性
B．實驗中b含少量放射性與①過程中培養時間過長或過短有關
C．實驗中c含有放射性與④過程中攪拌不充分有關
D．該實驗證明了DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質
【答案】　A
【解析】　35S標記的是T2噬菌體的蛋白質外殼，32P標記的是T2噬菌體的DNA，所以離心后，理論上，b和c中不應具有放射性，A正確；35S標記的是T2噬菌體的蛋白質外殼，T2噬菌體侵染細菌時，蛋白質外殼留在外面，經攪拌后與細菌分開，所以若b中含有放射性，說明攪拌不充分，B錯誤；實驗中c含有放射性與④過程中培養時間過長或過短有關，C錯誤；該實驗只證明了DNA是遺傳物質，沒有證明蛋白質不是遺傳物質，D錯誤。
●歸納提升
1．T2噬菌體的增殖
(1)合成T2噬菌體DNA的模板：進入大腸桿菌體內的T2噬菌體的遺傳物質。
(2)合成T2噬菌體DNA的原料：大腸桿菌提供的四種脫氧核苷酸。
(3)合成T2噬菌體蛋白質的原料：大腸桿菌提供的氨基酸。場所：大腸桿菌的核糖體。
2．三次涉及大腸桿菌的培養及目的
3．注意標記對象是噬菌體還是細菌，標記對象不同對應結果不同，具體見下表
噬菌體 細菌 子代噬菌體
DNA 32P 31P 32P(少數)、31P(全部)
蛋白質 35S 32S 32S
DNA和蛋白質 14C、3H、18O、15N 12C、1H、16O、14N C、H、O、N的兩種同位素都有
4．標記T2噬菌體的注意事項
(1)不能用培養基直接培養來獲得含放射性同位素標記的T2噬菌體，因為病毒只能在宿主活細胞中進行代謝、增殖，故應先通過培養獲得含放射性同位素標記的大腸桿菌，再用這些大腸桿菌來培養T2噬菌體。
(2)不能用35S和32P標記同一T2噬菌體，因為放射性檢測時只能檢測到是否具有放射性，不能確定是何種元素的放射性。
課堂達標　鞏固訓練
1．下列關于科學家探究“DNA是遺傳物質”實驗的敘述，正確的是(　　)
A．分別給小鼠注射R型活細菌和加熱致死的S型細菌，小鼠均不死亡
B．用含35S標記的噬菌體侵染細菌，子代噬菌體中也有35S標記
C．用煙草花葉病毒核心部分感染煙草，可證明DNA是遺傳物質
D．用含32P標記的噬菌體侵染細菌，離心后上清液中具有較強的放射性
【答案】　A
【解析】　R型細菌無致病性，加熱致死的S型細菌失去侵染能力，因此分別給小鼠注射R型活細菌和加熱致死的S型細菌，小鼠均不死亡，A正確；合成子代噬菌體的原料是由細菌提供的，因此用含35S標記的噬菌體侵染細菌，子代噬菌體中不含35S，B錯誤；用煙草花葉病毒核心部分感染煙草，可證明RNA是遺傳物質，C錯誤；32P標記的是噬菌體的DNA，噬菌體侵染細菌時DNA進入細菌，并隨著細菌離心到沉淀物中，因此用含32P標記的噬菌體侵染細菌，離心后沉淀物中具有較強的放射性，D錯誤。
2．下列關于生物遺傳物質的說法，正確的是(　　)
A．同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質是DNA
B．DNA是主要的遺傳物質是指一種生物的遺傳物質主要是DNA
C．真核生物的遺傳物質都是DNA，病毒的遺傳物質都是RNA
D．肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是主要的遺傳物質
【答案】　A
【解析】　同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質是DNA，A正確；DNA是主要的遺傳物質是指絕大多數生物的遺傳物質是DNA，B錯誤；真核生物的遺傳物質都是DNA，RNA病毒的遺傳物質是RNA，而DNA病毒的遺傳物質是DNA，C錯誤；肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是遺傳物質，但沒有證明DNA是主要的遺傳物質，D錯誤。
3．朊病毒是一種不含核酸而僅由蛋白質構成的、可自我復制并具感染性的因子，某科研小組進行如圖所示實驗，驗證了朊病毒的蛋白質是侵染因子，實驗中所用牛腦組織細胞為無任何標記的活體細胞。請據圖回答下列問題：
(1)本實驗采用的方法是____________________________________。
(2)按照圖示1→2→3→4進行實驗，從理論上講，離心后上清液中幾乎不能檢測到32P，沉淀物中也幾乎不能檢測到32P，出現上述結果的原因是朊病毒不含________和________，蛋白質中______含量極低，故離心后上清液和沉淀物中都幾乎不含32P。
(3)如果添加試管5、6，從試管2中提取朊病毒后先加入試管5，連續培養一段時間后，再提取朊病毒并加入試管3，培養適宜時間后攪拌、離心，檢測到放射性主要位于________中，原因是________隨朊病毒侵入牛腦組織細胞中，離心后位于該部位；少量位于________中，原因是少量的____________不能成功侵入牛腦組織細胞，離心后位于該部位。
(4)T2噬菌體與朊病毒之間最主要的區別是T2噬菌體侵入細胞是向宿主細胞注入________(填物質)，利用宿主細胞的____________(填物質)和________(填物質)進行自身核酸的復制和蛋白質的合成，而朊病毒可能是向宿主細胞注入蛋白質。
【答案】　(1)放射性同位素標記技術
(2)DNA　RNA　P
(3)沉淀物　35S　上清液　朊病毒
(4)DNA　脫氧核苷酸　氨基酸
【解析】　(2)由于朊病毒不含DNA和RNA，只含蛋白質，蛋白質中P含量極低，故試管2中提取的朊病毒幾乎不含32P，因此，從理論上講，離心后試管4上清液中幾乎不能檢測到32P，沉淀物中也幾乎不能檢測到32P。(3)從試管2中提取朊病毒后先加入試管5，連續培養一段時間后，朊病毒的蛋白質中含有35S，再提取朊病毒并加入試管3，培養適宜時間后離心，由于朊病毒的蛋白質是侵染因子，35S隨朊病毒侵入牛腦組織細胞中，離心后放射性主要位于牛腦組織細胞中，即沉淀物中；少量的朊病毒不能成功侵入牛腦組織細胞，離心后位于上清液中。
課時小結

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