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1、第1节 DNA是主要的遗传物质 一、对遗传物质的早期推测 二、肺炎双球菌的转化实验 预习反馈 判断正误。 (1)加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂,失去活性。( ) (2)格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转 化因子”。( ) (3)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传 物质。( ) (4)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷 酸,因此不能使R型细菌发生转化。( ) (5)肺炎双球菌转化成功的关键是R型活菌+S菌的DNA。( ) 三、噬菌体侵染细菌的实验 1.实验方法 同位素标记法,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
2、 2.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌 (1)T2噬菌体的结构 (2)T2噬菌体的生活方式及增殖:寄生在大肠杆菌体内,在自身遗 传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。 3.实验过程 标记噬菌体侵染细菌分析结果得出结论 四、DNA是主要的遗传物质 预习反馈 1.判断正误。 (1)赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA, 证明了DNA是遗传物质。( ) (2)噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统。 ( ) (3)噬菌体能利用宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸。 ( ) (4)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将 DNA注入大肠
3、杆菌细胞中。( ) (5)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是细菌的遗传物质。( ) 2.连线。 探究点一探究点二 肺炎双球菌的转化实验 问题情景 结合教材“肺炎双球菌的转化实验”,完成下表并回答问题。 探究点一探究点二 1.在艾弗里的实验中,一组实验为R型细菌与S型细菌DNA+DNA 酶混合培养,试分析设置这一组实验的目的。 提示:DNA酶将DNA水解成脱氧核苷酸,DNA水解后的产物不能 使R型细菌转化成S型细菌,说明DNA必须保持其完整性才能完成 其功能。同时也从反面证明了DNA就是“转化因子”。 2.艾弗里的实验设计思路是什么? 提示:将蛋白质、DNA等物质分开,单独观察它们的作用。 探究
4、点一探究点二 归纳提升 1.对“转化”的理解 (1)肺炎双球菌转化实验中,S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的 DNA中,使R型细菌细胞获得了新的遗传信息。 (2)发生转化的只是少部分R型细菌。由于受DNA的纯度、两种细菌 的亲缘关系、R型细菌的状态等因素的影响,并不是所有的R型细菌都转 化成S型细菌,只是少部分R型细菌转化成S型细菌。 2.肺炎双球菌体内转化实验和体外转化实验中的对照设计 (1)在格里菲思的体内转化实验中,用S型活细菌注射小鼠与用R型活细 菌注射小鼠形成对照;加热杀死的S型细菌单独注射小鼠与加热杀死的S 型细菌和R型活细菌混合后注射小鼠形成对照。 (2)在艾弗里的体外转化实验
5、中,DNA、蛋白质、多糖等物质分别加入 到培养了R型细菌的培养基中,形成对照实验,DNA与DNA酶处理DNA 后的产物分别加入到培养了R型细菌的培养基中,也形成对照实验。 探究点一探究点二 3.格里菲思的体内转化实验(实验一)与艾弗里的体外转化实验 (实验二)的三个“不同” 探究点一探究点二 典例剖析 某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验: S型细菌的DNA+DNA酶加入R型细菌注射到小鼠体内 R型细菌的DNA+DNA酶加入S型细菌注射到小鼠体内 R型细菌+DNA酶高温加热后冷却加入S型细菌的DNA 注射到小鼠体内 S型细菌+DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA 注射到小
6、鼠体内 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 探究点一探究点二 解析:对4个实验的分析如下:中DNA酶能将S型细菌的DNA水 解为脱氧核苷酸,脱氧核苷酸不能引起R型细菌的转化,无S型细菌 的形成,小鼠存活;中DNA酶能水解R型细菌的DNA,但小鼠体内 注入了有毒性的S型细菌,小鼠死亡;中高温处理之后,R型细菌已 经死亡,且DNA酶已经失活,注入小鼠体内的S型细菌的DNA不能引 起转化,小鼠体内没有活的S型细菌,小鼠存活;中最终注入小鼠体 内的是死亡的S型细菌和R型细菌的DNA,小
7、鼠存活。 答案:D 探究点一探究点二 活学活练 1.艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。 由表可知( ) A.不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子 B.说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C.和说明S型菌的DNA是转化因子 D.说明DNA是主要的遗传物质 探究点一探究点二 解析:中R型菌中加入S型菌的蛋白质,培养皿中没有S型菌生长, 证明蛋白质不是转化因子;中加入S型菌的荚膜多糖,培养皿中没 有S型菌生长,说明荚膜多糖不是转化因子,不能说明荚膜多糖有酶 活性;中加入DNA,培养皿中长出了S型菌,证明DNA是转化因 子;中加入经DNA酶处理的S型菌的DNA,DNA酶分解S型菌的 DN
8、A,培养皿中无S型菌生长,进一步证明DNA是转化因子。 说明DNA是遗传物质,但不能说明其是主要的遗传物质。 答案:C 探究点一探究点二 2.肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的 是( ) A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的,R型肺炎双球菌的菌落为光滑 的 B.S型菌的DNA经加热后失活,因而注射S型菌后的小鼠仍存活 C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌 D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的 探究点一探究点二 解析:S型肺炎双球菌的菌落为光滑的,R型肺炎双球菌的菌落为 粗糙的,A项错误;S型菌加热后蛋白质变性,导致细菌死亡,所以注射 S型
9、菌后的小鼠仍能存活,B项错误;转化的效率不是100%,所以从病 死小鼠中可分离得到S型菌和R型菌,C项错误;本实验是肺炎双球菌 体内转化实验,实验结论是S型菌中存在某种转化因子,促使R型菌 转化为S型菌,但未证明转化因子是DNA,D项正确。 答案:D 探究点一探究点二 噬菌体侵染细菌的实验 问题情景 结合教材“噬菌体侵染细菌实验”完成填空,并回答相关问题。 探究点一探究点二 探究点一探究点二 1.32P和35S分别标记噬菌体的什么物质?用14C是否可行? 提示:32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质。不可行。由于 C元素是DNA和蛋白质的共有元素,无法将DNA和蛋白质区分开。 2.能否利
10、用含32P和35S的普通培养基来培养T2噬菌体? 提示:噬菌体营寄生生活,无法利用普通培养基培养噬菌体。故 应先培养大肠杆菌使大肠杆菌被标记,然后再利用被标记的大肠杆 菌培养噬菌体。 3.实验过程中搅拌、离心的目的是什么?上清液和沉淀物中分别 含有什么成分? 提示:搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌表面上的噬菌体与细菌分 离;离心的目的是使被侵染的大肠杆菌与大肠杆菌外的噬菌体分开。 由于噬菌体较轻,离心后进入上清液,被侵染的大肠杆菌进入沉淀 物。 探究点一探究点二 归纳提升 1.噬菌体侵染细菌的实验结果中放射性物质的分析 (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,理论上讲,32P标记的DNA 全部存
11、在于沉淀物中,上清液的放射性为0;实际上,上清液中有少量 放射性,原因有以下两种。 探究点一探究点二 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,沉淀物中也有少量放射 性的原因:搅拌不充分,有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在 大肠杆菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量 的放射性。 2.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 (1)设计思路 探究点一探究点二 (2)对照实验 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 探究点一探究点二 (3)实验结论 肺炎双球菌体外转化实验的结论:证明DNA是遗传物质,蛋白 质不是遗传物质。 噬菌体侵染细菌实验的
12、结论:证明DNA是遗传物质。 探究点一探究点二 典例剖析 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测, 上清液的放射性占10%,沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射 性的原因可能是( ) A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌 B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离 C.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中 探究点一探究点二 解析:噬菌体侵染大肠杆菌时,经过搅拌、离心,上清液含较轻的 噬菌体,沉淀物含被侵染的大肠杆菌,A项错误;搅拌不充分,噬菌体 与细菌未分离,放射性应出现在沉淀物中,B
13、项错误;32P标记的是噬 菌体的DNA,噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的DNA,子代噬菌体 的DNA带有放射性,上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大 肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体,C项正确、D项错误。 答案:C 探究点一探究点二 活学活练 1.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程,你认为同位素标记的方案 应为( ) A.用14C或3H培养噬菌体,再去侵染细菌 B.用18O或32P培养噬菌体,再去侵染细菌 C.将一组噬菌体用32P和35S标记 D.一组用32P标记DNA,另一组用35S标记蛋白质外壳 解析:用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳,35S仅存在 于噬菌体的蛋白质外
14、壳中,32P仅存在于噬菌体的DNA中,而14C、 18O和3H在蛋白质和DNA中都含有,无法区别是哪一种成分发挥作 用,同时用32P、35S标记噬菌体,DNA和蛋白质都有放射性,也无法判 断是哪一种成分发挥作用。 答案:D 探究点一探究点二 2.如果用3H、15N、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌(无放射性), 对此分析正确的是( ) A.只有噬菌体的蛋白质被标记了,DNA没有被标记 B.子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S C.子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N D.子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N、32S 解析:蛋白质和DNA分子中都含有H、N元素,所以用3H、15N、 35S标记噬菌体后,噬菌体的蛋白质和DNA都会被3H、15N标记,A项 错误;由于3H、15N、35S标记的蛋白质外壳不进入细菌,3H、15N标 记的DNA分子可以进入细菌,但不能用于合成子代噬菌体的外壳, 所以子代噬菌体的外壳中应该没有放射性,B项错误;由于3H、15N 标记了亲代噬菌体的DNA分子,所以子代噬菌体的DNA分子中可 检测到3H、15N,C项正确;DNA分子不含S,D项错误。 答案:C