1、第第 20 讲讲 探索遗传物质的过程探索遗传物质的过程 考纲要求 1.人类对遗传物质的探索过程()。2.实验：DNA 的粗提取与鉴定。 考点一考点一 肺炎双球菌转化实验的分析肺炎双球菌转化实验的分析 1.肺炎双球菌类型的比较 特点 类型 菌落 荚膜 毒性 S 型 光滑 有 有 R 型 粗糙 无 无 2.格里菲思的体内转化实验 (1)实验、对比说明 R 型细菌无毒性，S 型细菌有毒性。 (2)实验、对比说明被加热杀死的 S 型细菌无毒性。 (3)实验、对比说明 R 型细菌转化为 S 型细菌。 (4)结论： 已经被加热杀死的S型细菌中， 含有促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。 3.艾弗里的
2、体外转化实验 (1)实验、分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。 (2)实验、说明 DNA 有转化作用。 4.比较肺炎双球菌体内和体外转化实验 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养 细菌 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 已经被加热杀死的 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 已经被加热杀死的 S 型细菌体内含有 某种“转化因子” DNA 是 S 型细菌的遗传物质， 而蛋白 质等其他物质不是遗传物质 联系 所用材料相同，都是 R
3、 型和 S 型肺炎双球菌； 体内转化实验是基础，仅说明加热后杀死的 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； 实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 1.判断下列关于格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验的叙述 (1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了 DNA 是“转化因子”( ) (2)肺炎双球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律( ) (3)S 型细菌表面光滑，有毒性( ) (4)从格里菲思的第组死亡小鼠身上分离得到的 S 型活细菌是由 S 型死细菌转化而来的 ( ) (5)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有 S 型细菌
4、而无 R 型细菌 ( ) (6)格里菲思实验证明 DNA 可以改变生物体的遗传性状( ) 2.判断下列关于艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验的叙述 (1)艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了 DNA 是主要的遗传物质( ) (2)在艾弗里的实验中，DNA 酶将 S 型细菌的 DNA 分解为脱氧核糖核苷酸，因此不能使 R 型细菌发生转化( ) (3)艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术( ) (4)艾弗里提出的有关肺炎双球菌的体外转化实验的结论，没有得到科学家的一致公认 ( ) 分析肺炎双球菌转化实验 (1)在体内转化实验中，如果没有实验，能否得出格里菲思的结论？为什么？ 提示
5、不能。因为无对照实验，不能说明加热后杀死的 S 型细菌中含有促成 R 型活细菌转化 成 S 型活细菌的转化因子。 (2)如果由你设计完成体内转化实验，应该注意哪些无关变量对实验的影响？ 提示 四组实验应选用年龄、体重相同且健康的小鼠；所用 R 型活菌液、S 型活菌液的浓度 及注射量应该相同。 (3)体内转化实验中，小鼠体内 S 型细菌、R 型细菌含量的变化情况如图所示，则： ab 段 R 型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的对抗 R 型细菌的抗体，致使 R 型细 菌数量减少。 bc 段 R 型细菌数量增多的原因是：b 之前，已有少量 R 型细菌转化为 S 型细菌，S 型细菌 能降低小鼠的免
6、疫力，造成 R 型细菌大量繁殖。 后期出现的大量 S 型细菌是由 R 型细菌转化成的 S 型细菌繁殖而来的。 (4)肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S 型细菌的 DNA 中加 DNA 酶”实验组的作用是什 么？ 提示 起对照作用。用 DNA 酶分解从 S 型活细菌中提取的 DNA，结果不能使 R 型细菌发生 转化，说明 DNA 才是使 R 型细菌发生转化的物质。 (5)肺炎双球菌体外转化实验的实验思路是什么？ 提示 直接分离 S 型细菌的 DNA、 荚膜多糖、 蛋白质等， 将它们分别与 R 型细菌混合培养， 研究它们各自的遗传功能。 命题点一 肺炎双球菌转化实验的分析 1.某科研人员为了验证格
7、里菲思的肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了 4 次注射实验，如 图所示。下列相关叙述正确的是( ) A.活菌甲是有荚膜的 R 型细菌，而活菌乙是无荚膜的 S 型细菌 B.由注射和的结果可知，活的或死的 S 型细菌都能使小鼠死亡 C.在死鼠 2 的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来 D.死菌乙未导致鼠 3 死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫 答案 C 解析 肺炎双球菌的 R 型细菌没有荚膜、 无毒性， S 型细菌有荚膜、 有毒性。 实验结果显示： 将活菌甲注射到鼠 1 体内，鼠 1 不死亡，而将活菌乙注射到鼠 4 体内，鼠 4 死亡，说明活菌 甲是无荚膜的 R 型细菌，而活菌
8、乙是有荚膜的 S 型细菌，A 错误；注射是将活菌甲与死菌 乙混合后注射到鼠 2 体内，结果死亡的小鼠 2 体内分离出活菌乙，注射是将分离出的活菌 乙注射到鼠 4 体内，结果是鼠 4 死亡，说明死菌乙的体内有“转化因子”，促进活菌甲转化 为活菌乙，进而导致实验鼠死亡，B 错误；在死鼠 2 的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最 初由活菌甲转化而来，C 正确；死菌乙对于实验鼠而言属于抗原，进入实验鼠体内会引起特 异性免疫，D 错误。 2.(2018 皖南八校联考)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 行图示处理，再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( ) A.
9、通过 E、F 对照，能说明转化因子是 DNA 而不是蛋白质 B.F 组可以分离出 S 型和 R 型两种肺炎双球菌 C.F 组产生的 S 型肺炎双球菌可能是基因重组的结果 D.能导致小鼠死亡的是 A、B、C、D 四组 答案 D 解析 从图示实验过程看出，通过 E、F 对照，能说明转化因子是 DNA 而不是蛋白质，A 项 正确；F 组加入了 S 型细菌的 DNA，可以分离出 S 型和 R 型两种肺炎双球菌，而 S 型肺炎 双球菌可能是基因重组的结果，B、C 项正确；A 组经煮沸、D 组为 R 型细菌，均不能导致 小鼠死亡，D 项错误。 命题点二 肺炎双球菌转化过程及机理的拓展分析 3.(2018
10、济南模拟)肺炎双球菌转化实验中， S 型细菌的部分 DNA 片段进入 R 型细菌内并整合 到 R 型细菌的 DNA 分子上，使这种 R 型细菌转化为能合成荚膜多糖的 S 型细菌。下列叙述 中正确的是( ) A.R 型细菌转化为 S 型细菌后的 DNA 中，嘌呤碱基总比例会改变 B.整合到 R 型细菌内的 DNA 分子片段，表达产物都是荚膜多糖 C.进入 R 型细菌的 DNA 片段上，可有多个 RNA 聚合酶结合位点 D.S 型细菌转录的 mRNA 上，可由多个核糖体共同合成一条肽链 答案 C 解析 R 型细菌和 S 型细菌的 DNA 都是双链结构，碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因 此 R 型
11、细菌转化为 S 型细菌后的 DNA 中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是 50%，A 项错 误；整合到 R 型细菌内的 DNA 分子片段，表达产物不都是荚膜多糖，B 项错误；基因是有 遗传效应的 DNA 片段，即一个 DNA 分子中有多个基因，每个基因都具有 RNA 聚合酶的结 合位点，因此进入 R 型细菌的 DNA 片段上，可有多个 RNA 聚合酶结合位点，C 项正确；S 型细菌转录的 mRNA 上， 可由多个核糖体共同合成多条相同的肽链， 而不是一条， D 项错误。 4.S 型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如、型等)，不同的抗原类型之间不 能通过突变而发生转化；在特殊条件下离体培养
12、S型肺炎双球菌可从中分离出 R型 菌。格里菲思将加热杀死的 S型菌与 R型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大 量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的 S型菌；而单独注射加热杀死的 S 型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是( ) A.S型菌经突变形成了耐高温型菌 B.S型菌是由 R型菌突变形成的 C.R型菌经过转化形成了 S型菌 D.加热后 S型菌可能未被完全杀死 答案 C 解析 加热杀死的 S型菌与 R型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡， 并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的 S型菌，说明 R型菌经过转化形成了 S 型菌； 而单独注射加热杀死的 S型菌小鼠未死亡， 说明加热
13、后 S型菌已被完全杀死。 考点二考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析噬菌体侵染细菌实验的分析 1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 (1)噬菌体的结构 (2)噬菌体的增殖 模板：进入细菌体内的是噬菌体的 DNA。 合成噬菌体的 DNA 的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。 合成噬菌体的蛋白质的原料为大肠杆菌的氨基酸，场所为大肠杆菌的核糖体。 2.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。 3.实验过程 (1)标记噬菌体 (2)侵染细菌 4.实验结果分析 分组 结果 结果分析 对比 实验 (相互 对照) 被 32P 标记的 噬菌体细菌 上清液中几乎无 32P,32
14、P 主要分布在宿主细胞内 32PDNA进入了宿主细 胞内 被 35S 标记的 噬菌体细菌 宿主细胞内无 35S，35S 主要分布在上清液中 35S蛋白质外壳未进入 宿主细胞，留在外面 5.结论：DNA 是遗传物质。 6.比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 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、直接研究它们各自不同的遗传功能 处理 方法 直接分离：分离 S 型细菌的 DNA、荚膜多 糖、蛋白质等，分别与 R 型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素 35S、32P 标记蛋白质和 DNA 检测 方式 观察菌落类型 检测放射
15、性同位素存在位置 结论 证明 DNA 是遗传物质，而蛋白质不是遗传 物质 证明 DNA 是遗传物质，但不能 证明蛋白质不是遗传物质 (1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等( ) (2)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解( ) (3)32P、35S 标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质 ( ) (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 注入大肠杆菌细胞中 ( ) (5)分别用含有放射性同位素 35S 和放射性同位素32P 的培养基培养噬菌体( ) (6)噬菌体侵染细菌的实验能够证明 DNA 控制蛋白质的合成(
16、) (7)用 1 个含 35S 标记的 T 2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有 2 个含 35S( ) (8)赫尔希和蔡斯分别用 35S 和32P 标记 T 2噬菌体的蛋白质和 DNA， 下列被标记的部位组合为 ( ) 分析噬菌体侵染细菌实验 (1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？ 提示 个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是 单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。繁殖快，细菌 2030 min 就可繁 殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。 (2)为什么选择 35S 和32P 这两种同位素分别对蛋白质和 DNA 进行标记
17、，而不用14C 和18O 进 行标记？ 提示 S 是蛋白质的特征元素，P 是 DNA 的特征元素。若用 14C 和18O 进行标记，由于蛋白 质和 DNA 都含有 C 和 O，因此无法确认被标记的是何种物质。 (3)搅拌、离心的目的在于把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性。某科研小组搅拌 离心后的实验数据如图所示，则： 图中被侵染的细菌的存活率基本保持在 100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细 菌未裂解。 细胞外的 32P 含量有 30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。 (4)用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实验中含有少量放射 性的原因
18、是什么？ 提示 可能由于搅拌不充分，离心时间过短、转速过低等原因，有少量含 35S 的噬菌体外壳 仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。 (5)用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是什么？ 提示 保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中， 使上清液出现放射性。保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心 后分布于上清液中，也会使上清液含有较高放射性。 (6)此实验为什么只能证明“DNA 是遗传物质”，而不能证明“蛋白质不是遗传物质？” 提示 因为蛋白质没有进入细菌体内，不能确定其是否有遗传
19、效应。 命题点一 分析噬菌体侵染细菌实验的标记问题 1.(2018 本溪调研)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 答案 C 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
20、标记的蛋白质外壳 不进入细菌， 3H、15N 标记的 DNA 分子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；子代噬菌体的 DNA 分子中部 分含有 3H、全部含有14N，DNA 分子不含 S 元素，D 项错误。 2.(2018 淄博二模)a、 b两类噬菌体被 32P或35S中的一种标记后分别侵染甲、 乙两管大肠杆菌， 经保温、 搅拌和离心后， 检测离心管内放射性物质的位置， 结果如图。 下列叙述正确的是( ) A.实验结果表明
21、 a 噬菌体的蛋白质外壳和 b 噬菌体的 DNA 均有放射性 B.可以确定甲管的放射性来自 32P，乙管的放射性来自35S C.检测结果表明噬菌体的 DNA 和蛋白质可侵入大肠杆菌内 D.随着噬菌体 DNA 的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强 答案 A 解析 实验结果表明 a 噬菌体的蛋白质外壳和 b 噬菌体的 DNA 均有放射性，A 项正确；可 以确定甲管的放射性来自 35S，乙管的放射性来自32P，B 项错误；检测结果表明只有噬菌体 的 DNA 可侵入大肠杆菌内，蛋白质没有侵入大肠杆菌内，C 项错误；由于 DNA 复制的原料 来自细菌，所以随着噬菌体 DNA 的复制，乙管内沉淀物的放射
22、性不变，D 项错误。 科学思维 “二看法”判断子代噬菌体标记情况 命题点二 噬菌体侵染细菌的有关图像辨析 3.如图为 T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌体内放射性 RNA 与 T4噬菌体 DNA 及大肠杆 菌 DNA 的杂交结果。下列叙述错误的是( ) A.可在培养基中加入 3H尿嘧啶用以标记 RNA B.参与分子杂交的放射性 RNA 为相应 DNA 的转录产物 C.第 0 min 时，与 DNA 杂交的 RNA 来自 T4噬菌体及大肠杆菌的转录 D.随着感染时间增加，噬菌体 DNA 的转录增加，细菌基因活动受到抑制 答案 C 解析 尿嘧啶是 RNA 特有的碱基，可以用 3H尿嘧啶标记 RNA
23、，A 项正确；能与 DNA 杂 交的 RNA 一定为相应 DNA 的转录产物，B 项正确；在第 0 min 时，大肠杆菌还没有被 T4 噬菌体感染，所以在大肠杆菌体内不存在 T4噬菌体的 DNA，C 项错误；从图中可以看出， 随着感染时间增加，和 T4噬菌体 DNA 杂交的放射性 RNA 所占百分比越来越高，说明噬菌 体 DNA 的转录增加，而和大肠杆菌 DNA 杂交的放射性 RNA 所占百分比越来越低，说明其 转录受到抑制，D 项正确。 4.(2019 盐城模拟)在 T2噬菌体侵染细菌的实验中，随着培养时间的延长，培养基内噬菌体与 细菌的数量变化如图所示。下列相关叙述错误的是( ) A.噬菌
24、体增殖所需的原料、酶、能量均来自细菌 B.在 Ot1时间内噬菌体还未侵入细菌体内 C.在 t1t2时间内，由于噬菌体侵入细菌体内，导致细菌大量死亡 D.在 t2t3时间内噬菌体因失去寄生场所而停止增殖 答案 B 解析 噬菌体侵染细菌时只有 DNA 进入细菌体内，合成子代噬菌体需要的原料、酶、能量 都由细菌提供，A 项正确；在 Ot1时间内噬菌体和细菌的数量基本稳定，此时可能噬菌体 还未侵入到细菌体内，也可能已经侵入到细菌体内还未释放子代噬菌体，B 项错误；t1t2 时间内细菌大量死亡是由于噬菌体的侵入，C 项正确；在 t2t3时间内细菌裂解死亡，噬菌 体因失去寄生场所而停止增殖，D 项正确。
25、考点三考点三 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质烟草花叶病毒感染实验及遗传物质 1.RNA 也是遗传物质的实验 (1)实验材料：烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的组成物质是蛋白质和 RNA。 (2)实验过程及结果 实验一：侵染实验 实验二：RNA 病毒重建实验 (3)实验结论 RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 2.生物的遗传物质 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核 酸种类 DNA 或 RNA DNA 和 RNA DNA 和 RNA 体内碱 基种类 4 种 5 种 5 种 体内核苷 酸种类 4 种 8 种 8 种 遗传物质 DNA 或 RNA DNA DN
26、A 实例 噬菌体、烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝藻 玉米、小麦、人 (1)RNA 或 DNA 是 T2噬菌体的遗传物质( ) (2)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是 DNA，少部分病毒的遗传物质是 RNA ( ) (3)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸( ) (4)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上( ) 如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程，请分析： (1)该病原体的生活方式是活细胞寄生。 (2)该实验证明了该病原体的遗传物质是 RNA，而不是蛋白质。 命题点一 RNA 作为遗传物质的实例分析 1.(2018 石家庄检测)如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TM
27、V)遗传物质”的实验过程， 由此可以判断( ) A.水和苯酚的作用是分离病毒中的蛋白质和 RNA B.TMV 的蛋白质不能进入烟草细胞中 C.侵入烟草细胞的 RNA 进行了逆转录过程 D.RNA 是 TMV 的主要遗传物质 答案 A 2.(2018 武汉二模)烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶， 但二者引起的病斑 不同，如甲图。将 TMV 病毒的遗传物质和蛋白质分离，并分别单独感染健康烟叶，结果如 乙图。科学家将不同病毒的遗传物质与蛋白质之间重新组合形成“杂种病毒”，然后感染健 康烟叶，如丙图。依据实验，下列推论合理的是( ) A.甲图实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟
28、叶 B.乙图实验结果说明 TMV 的蛋白质外壳能感染烟叶 C.丙图实验结果是烟叶被感染，并且表现出 b 病斑 D.TMV 和 HRV 两种病毒具有相同的遗传物质 答案 C 解析 甲图实验结果不能说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶， A 项错误； 乙图过程中用 TMV 的蛋白质外壳感染烟叶，烟叶没有出现病斑，说明 TMV 的蛋白质外壳不能感染烟叶，B 项 错误；丙图表示用 TMV 的蛋白质外壳和 HRV 的遗传物质合成的“杂种病毒”感染烟叶，烟 叶表现出 b 病斑，C 项正确；TMV 和 HRV 两种病毒的遗传物质不同，D 项错误。 命题点二 生物遗传物质的探究实验分析 3.下面是某兴趣小组为探究某
29、种流感病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA 设计的实验步骤，请 将其补充完整。 (1)实验目的：略。 (2)材料用具：显微注射器，该流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA 水解酶和 RNA 水解酶等。 (3)实验步骤 第一步： 把该流感病毒核酸提取液分成相同的 A、 B、 C 三组， _。 第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把 A、B、C 三组处理过的 核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。 第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚 胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。 (4)请预测实验结果及结论： _； _。 若 A
30、、 B、C 三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是 DNA 也不是 RNA。 答案 (3)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 (4)若 A、C 两组出现该流感病毒，B 组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是 RNA 若 B、C 两组出现该流感病毒，A 组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是 DNA 解析 病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的， 核酸是遗传物质， 核酸为DNA或RNA中的一种， 根据题目要求探究的问题及给予的材料、 试剂分析可知， 实验中分别利用 DNA 水解酶、 RNA 水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到
31、猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可 根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。 科学探究 探究生物遗传物质的几种方法 (1)分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保证 100%。 (2)同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记两者的特有元素；将病毒的化学 物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把 DNA 与蛋白质区分开。 (3)病毒重组法：烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方法：将一种病毒的遗传物质与另一种 病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒，用杂种病毒去感染宿主细胞。 (4)酶解法：利用酶的专一性，如加入 DNA 水解酶，
32、将 DNA 水解，观察起控制作用的物质是 否还有控制作用。若“是”，其遗传物质不是 DNA；若“否”，其遗传物质可能是 DNA。 考点四考点四 DNA 的粗提取和鉴定的粗提取和鉴定 1.实验原理 (1)DNA 与蛋白质在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同 项目 溶解规律 2 mol/L NaCl 溶液 0.14 mol/L NaCl 溶液 DNA 溶解 析出 蛋白质 NaCl 溶液物质的量浓度从 2 mol/L 逐 渐降低的过程中，溶解度逐渐增大 部分发生盐析沉淀 溶解 (2)DNA 不溶于乙醇溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于乙醇，利用这一原理可将 DNA 与 蛋白质进一步分离。 (3)
33、DNA二苯胺 沸水浴加热 蓝色。 2.实验过程 材料的选取：选用 DNA 含量相对较高的生物组织 破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞加蒸馏水用玻璃棒搅拌用纱布过滤收集滤液 去除杂质：利用 DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，通过控制 NaCl 溶液的浓度除 杂质 DNA 的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为 95%的乙醇 溶液 DNA 的鉴定：在溶有 DNA 的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管在沸水浴中加热数 分钟，溶液变成蓝色 1.加入柠檬酸钠的目的 制备鸡血细胞液时要在取新鲜鸡血的同时加入柠檬酸钠，防止血液凝固，使血液分层，取下 层血细胞。
34、2.实验中有 2 次使用蒸馏水 第一次在第 2 步， 目的是使血细胞吸水涨破； 第二次在第 4 步， 目的是为了稀释 NaCl 溶液， 析出 DNA。 3.实验中有 4 次搅拌 第 3 步和第 4 步中的搅拌均要朝向一个方向，并且在析出 DNA、DNA 再溶解和提取中，搅 拌都要轻缓，玻璃棒不要直接插入烧杯底部，防止 DNA 分子断裂。 问题探究 探讨下列 DNA 粗提取实验的相关问题： (1)上图是提取中的几个关键步骤，其正确的操作顺序是 ABCDE。 (2)制备鸡血细胞液时要在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂或者搅拌的目的是防止血液凝固，使 血液分层，便于取下层血细胞。 (3)上图 E 步骤中所
35、用乙醇必须是经过充分预冷，该步骤的目的是提取含杂质较少的 DNA。 命题点 DNA 的粗提取与鉴定实验分析 1.下图中能反映 DNA 溶解度与 NaCl 溶液浓度之间关系的是( ) 答案 C 解析 依据 DNA 粗提取的原理，在 NaCl 的浓度为 0.14 mol/L 时 DNA 分子的溶解度最小， 利于 DNA 分子的析出，浓度过大或过小，DNA 分子的溶解度都会增大。 2.DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度随着 NaCl 溶液浓度的变化而改变。 (1)请在下列NaCl溶液的浓度中选出能使DNA析出最彻底的一种是物质的量浓度为_。 A.0.14 mol/L B.2 mol/L C.0.1
36、5 mol/L D.0.3 mol/L (2)DNA不溶于乙醇， 但细胞中的某些物质却可以溶于乙醇， 利用这一原理可以_， 可以推测溶于乙醇中的物质可能有_。 (3)利用 DNA 遇_变蓝色的特性，将该物质作为鉴定_的试剂。鉴定过程：向 放有_的试管中加入 4 mL 的_试剂，混合均匀后，将试管置于_中加 热数分钟，待试管_后，观察试管中溶液颜色的变化。 答案 (1)A (2)除去杂质 某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质 (3)二苯胺 DNA DNA 二苯胺 沸水浴 冷却 解析 根据实验原理可知，DNA 在物质的量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最低。 DNA 存在
37、于染色体上，为了把 DNA 和其他物质分开，采取 DNA 不溶于乙醇的方法，目的 是除去杂质。利用 DNA 与二苯胺会发生蓝色反应的特性，可以鉴定提取的 DNA。 矫正易错矫正易错 强记长句强记长句 1.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是指 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。 2.加热并没有使 DNA 完全失去活性：加热杀死 S 型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是 内部的 DNA 在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。 3.并非所有的 R 型细菌都能被转化，只是小部分 R 型细菌被转化成 S
38、 型细菌。转化效率与 DNA 纯度有关，纯度越高转化效率越高。 4.体内转化实验不能简单地说成 S 型细菌的 DNA 可使小鼠致死，而是具有毒性的 S 型细菌 可使小鼠致死。 5.含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养， 因为病毒营寄生生活， 所以应先培养细菌， 再用细菌培养噬菌体。 6.35S(标记蛋白质)和 32P(标记 DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只 能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。 7.对于某一种生物而言，遗传物质只有一种(DNA 或 RNA)，不能说主要是 DNA。 1.分析下图可知，被加热杀死的有毒的 S 型细菌与活的无毒的 R 型细菌混
39、合注入小鼠体内， 小鼠将死亡， 原因是 S 型细菌的 DNA 将 R 型细菌转化成活的有毒的 S 型细菌， 使小鼠死亡。 2.赫尔希和蔡斯用同位素标记法， 进一步证明 DNA 才是真正的遗传物质。 该实验包括 4 个步 骤：(1)用 35S 和32P 分别标记噬菌体；(2)噬菌体与大肠杆菌混合培养；(3)离心分离；(4)放射 性检测。 3.请你设计一个给 T2噬菌体标记上 32P 的实验：配制适合培养大肠杆菌的培养基，在培养 基中加入用 32P标记的脱氧核糖核苷酸， 作为合成DNA的原料； 在培养基中接种大肠杆菌， 培养一段时间后再接种T2噬菌体， 继续进行培养； 在培养液中提取出所需要的T2
40、噬菌体， 其体内的 DNA 被标记上 32P。 4.为什么不能用含有 32P 的培养基直接培养噬菌体使噬菌体标记上32P？噬菌体是病毒，营寄 生生活，不能离开宿主细胞进行独立的代谢活动。 5.烟草花叶病毒(简称 TMV)感染烟草叶片能使叶片出现斑点，把有病斑的烟叶榨汁，用细菌 过滤器进行过滤，再用过滤后的汁液去感染正常烟叶，烟叶会得病吗？为什么？会。因为烟 草花叶病毒很小能通过细菌过滤器。 重温高考重温高考 演练模拟演练模拟 1.(2017 全国，2)在证明 DNA 是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了 重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是( ) A.T2噬菌体也可以
41、在肺炎双球菌中复制和增殖 B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成 mRNA 和蛋白质 C.培养基中的 32P 经宿主摄取后可出现在 T 2噬菌体的核酸中 D.人类免疫缺陷病毒与 T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同 答案 C 解析 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎 双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A 错误；病毒没有细胞结构，不能独立生 活，所以在 T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成 mRNA 和蛋白质，而是需要借助宿主细胞来合 成 mRNA 和蛋白质，B 错误；噬菌体侵染细菌时，其 DNA 进入细菌并作为模板控制子代噬 菌体的合成，复制及表达需要大肠
42、杆菌提供原料、酶和 ATP，所以培养基中的 32P 经宿主摄 取后可出现在 T2噬菌体的核酸中， C 正确； 人类免疫缺陷病毒是 RNA 病毒， T2噬菌体是 DNA 病毒，二者的核酸类型和增殖过程不相同，D 错误。 2.(2017 浙江 4 月选考，20)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是粗糙的，R 型肺炎双球菌的菌落是光滑的 B.S 型细菌的 DNA 经加热后失活，因而注射 S 型细菌后的小鼠仍存活 C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有 S 型细菌而无 R 型细菌 D.该实验未证明 R 型细菌转化为 S 型细菌是由 S 型细菌的
43、 DNA 引起的 答案 D 解析 S 型肺炎双球菌的菌落是光滑的，R 型肺炎双球菌的菌落是粗糙的，A 项错误；S 型 细菌的蛋白质经加热后已经失活， 但其DNA加热后随温度降低逐渐恢复活性没有失去活性， B 项错误；S 型细菌中的 DNA 能将部分 R 型细菌转化为 S 型细菌，因此从病死小鼠中分离 得到的肺炎双球菌有 S 型细菌和 R 型细菌，C 项错误；该实验证明 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，但不能证明 R 型细菌转化为 S 型细菌是由 S 型细菌 的 DNA 引起的，D 项正确。 3.(2018 南宁模拟)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌
44、实验，进行了以下 4 个实 验：用未标记的噬菌体侵染 35S 标记的细菌；用32P 标记的噬菌体侵染未标记的细菌； 用未标记的噬菌体侵染 3H 标记的细菌； 用15N 标记的噬菌体侵染未标记的细菌， 经过一段 时间后离心，检测到以上 4 个实验中放射性出现的主要位置依次是( ) A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 答案 D 解析 在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分是噬菌体的蛋白质外壳。 都直接对细菌进行了标记， 放射性主要出现在沉
45、淀物中； 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；用 15N 可 以标记噬菌体的蛋白质外壳和 DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内， 而 DNA 可以进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。 4.(2018 武汉模拟)如图为烟草花叶病毒对烟草叶片细胞的感染和病毒重建实验示意图，下列 叙述正确的是( ) A.该实验证明了 TMV 的遗传物质是 RNA B.单独使用病毒的蛋白质也能使烟草叶片感染 C.该实验用同位素标记法跟踪构成 TMV 的物质去向 D.烟草叶片受感染后出现病斑是因为接种的病毒进行了逆
46、转录 答案 A 解析 分析题图可知，重组病毒感染烟草后，产生的病毒后代是由病毒的 RNA 决定的，即 该实验证明了 TMV 的遗传物质是 RNA，A 项正确；实验并没有单独利用病毒的蛋白质感染 烟草，因此不能得到单独使用病毒的蛋白质也能使烟草叶片感染的结论，B 项错误；该实验 没有利用同位素标记法，C 项错误；该实验不能证明病毒是否发生逆转录，D 项错误。 5.(2017 全国， 29) 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， 有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 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
47、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(1)实验思路；(2)预期 实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组) 答案 (1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，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。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标 记胸腺嘧啶的培养基中，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：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。 解析 (1)DNA 和 RNA 的化学组成存在差异，如 DNA 特有的碱基是 T，而 RNA 特有的碱基 是 U，因此可用放射性同位素分别标记碱基 T 和碱基 U，通过检测子代的放射性可知该病毒 的类型。根据分析，本实验思路为甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基 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。乙组：将宿主细胞培养在 含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，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)若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。