1、第三章 遗传的分子基础,第一节 核酸是遗传物质的证据,学习目标 1.概述噬菌体侵染细菌的实验，体会实验方法与技术的多样性。 2.概述肺炎双球菌的转化实验，感悟实验的严密性和逻辑的严谨性。 3.简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同模型法是进行科学研究的重要方法。,内容索引,新知导学,达标检测,新知导学,一、噬菌体侵染细菌的实验,1.染色体的化学成分,_,RNA,蛋白质,组蛋白 非组蛋白,2.噬菌体侵染细菌的实验 (1)实验材料：T2噬菌体。,结构,构成的外壳分子位于头部内,特点：专门寄生在 体内的病毒。,DNA,蛋白质,DNA,细菌,(2)实验思路：用不同的放射性同位素分别标记 和 ，直接单独
2、地去观察它们的作用。 (3)实验过程,蛋白质,DNA,含放射性物质,离心,检测,几乎不含放射性物质,含放射性物质,(4)实验说明及结论,无,无,有,有,DNA是遗传物质,归纳总结,1.含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。 2.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。 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，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。 4.搅拌是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，经过离心，噬菌体颗粒到了上清液中
3、，细菌留在沉淀物中。,5.上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析 (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因： 保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。 保温时间过长，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，也会使上清液出现放射性。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因： 由于搅拌不充分，有少量含35S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。,例1 (2018杭州模拟)下列关于“T2噬菌体侵染细菌实验”的叙述错误的是 A
4、.用含32P的化合物培养大肠杆菌后，大肠杆菌中只有核酸含32P B.要用32P标记噬菌体，可用含32P的细菌培养噬菌体 C.35S标记的噬菌体侵染细菌后，不搅拌就离心所得沉淀中有放射性 D.若T2噬菌体的壳体也进入细菌，则无法证明DNA是遗传物质,答案,解析,解析 细胞中含P的化合物有核酸、磷脂等，所以用含32P的化合物培养大肠杆菌后，大肠杆菌中不只是核酸含32P，A错误； T2噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，不能用培养基直接培养，要用32P标记噬菌体，可用含32P的细菌培养噬菌体，B正确； 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌后，搅拌使蛋白质外壳与细菌分开，所以不搅拌就离心
5、所得沉淀中有放射性，C正确； 若T2噬菌体的壳体也进入细菌，则细菌中含有噬菌体的DNA和蛋白质，因而无法证明DNA是遗传物质，D正确。,例2 如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为 A.在外壳中找到15N和35S B.在DNA中找到15N和32P C.在外壳中找到15N D.在DNA中找到15N、32P和35S 解析 用15N、32P、35S共同标记噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在
6、细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，由于DNA复制，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。,答案,解析,方法点拨,“二看法”判断子代噬菌体标记情况,二、肺炎双球菌转化实验,1.肺炎双球菌,光滑,粗糙,有荚膜,无荚膜,有毒性,无毒性,2.活体细菌转化实验 (1)实验过程和现象,(2)结论：加热杀死的S型菌有某种物质(“转化因子”)能使R型活菌转化成活的 菌。,死亡,存活,存活,死亡,S型,不能转化,蛋白质,DNA,能转化,不能转化,不能转化,(3)特点：DNA纯度越高，转化效率就 。 (4)实验结论： 是遗
7、传物质。,3.离体细菌转化实验 (1)实验材料：R型菌、S型菌。 (2)实验过程及结果：,越高,DNA,归纳总结,1.肺炎双球菌活体细菌转化实验和离体细菌转化实验的比较和分析,2.实验拓展分析 (1)加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。 (2)R型菌转化成S型菌的实质是S型菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状。 (3)转化后形成的S型菌的性状可以遗传下去，说明S型菌的DNA是遗传物质。,例3 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如右图所示的处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。相关说法不
8、正确的是,答案,解析,A.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.由该实验可证明DNA是主要的遗传物质 D.b、c、f三组中的菌均可导致小鼠死亡,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； f组加入了S型菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌； 图中实验不能说明DNA是主要的遗传物质； a组经煮沸、d组和e组均为R型菌，都不能导致小鼠死亡，而b、c组是S型菌，f组的R型菌有一部分被转化成了S型菌，均可使小鼠死亡。,特别提醒,DNA是主要的遗传物质是针对整个生物界而言的。在肺炎双球菌转
9、化实验中，由于受DNA纯度等因素影响，只有少部分R型菌转化为S型菌，但这些少量的细菌可通过大量繁殖后使小鼠死亡。,例4 (2017浙江4月选考)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是光滑的 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,答案,解析,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是粗糙的，A错误； S型菌的蛋白质经过加热后已经失活，但其DNA经加热后没有失去活性，B
10、错误； S型菌中的DNA能将部分R型菌转化为S型菌，因此从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌有S型菌和R型菌，C错误； 该实验证明S型菌中存在某种转化因子，能将R型菌转化为S型菌，但不能证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的，D正确。,三、烟草花叶病毒的感染和重建实验,1.烟草花叶病毒的组成成分： 和 。 2.实验过程： (1)烟草花叶病毒的蛋白质 烟草烟草 。 (2)烟草花叶病毒的RNA 烟草烟草 。 (3)烟草花叶病毒RNARNA酶 烟草烟草 。 (4)TMV A蛋白质TMV B RNA重建病毒 烟草从烟草中能分离出 后代。 (5)TMV B蛋白质TMV A RNA重建病毒 烟草从烟草
11、中能分离出 后代。 3.结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 。,RNA,蛋白质,不患病,患病,不患病,TMV B,TMV A,RNA,归纳总结,不同生物的遗传物质,例5 烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是,A.a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用 B.b过程表示用HRV的RNA单独感染烟草，结果说明具有侵染作用 C.c、d两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟草，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为烟草感染车前草病毒的症状，并能从中分离出车前草病毒
12、 D.该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质 解析 由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草，因此无法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质。,答案,解析,例6 (2018温州模拟)下列关于遗传物质的说法，错误的是 A.原核生物的遗传物质是RNA B.真核生物的遗传物质是DNA C.烟草花叶病毒的遗传物质是RNA D.逆转录病毒的遗传物质是RNA 解析 原核细胞的遗传物质是DNA，A错误； 真核生物的遗传物质是DNA，B正确； 烟草花叶病毒只有RNA一种核酸，其遗传物质是RNA，C正确； 逆转录病毒只有RNA一种核酸，其遗传物质是RNA，
13、D正确。,答案,解析,特别提醒,对探索遗传物质的经典实验的4点总结,(1)核酸是一切生物的遗传物质。 (2)有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但其细胞核遗传物质和细胞质遗传物质都是DNA。 (3)病毒只含一种核酸，因此病毒的遗传物质是DNA或RNA。 (4)只有针对“所有生物”时，才可称“DNA是主要的遗传物质”，否则，针对任何一种生物，其遗传物质均无“主要”之说任何生物的遗传物质都是“唯一”的核酸(要么为DNA，无DNA时为RNA)。,学习小结,离体细菌转化,肺炎双球菌,噬菌体,达标检测,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，
14、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DNA和蛋白质外壳，35S仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在于噬菌体的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白质和DNA中都含有，无法区分是哪一种成分发挥作用，同时用32P、35S标记蛋白质和DNA，沉淀物和上清液中都有放射性，也无法判断是哪一种成分发挥作用。,1,2,3,4,5,答案,解析,2.(2017嘉兴一中期末)下列关于探索核酸是遗传物质实验的叙述中，错误的是 A.噬菌体侵染细菌的实验中，离心后细
15、菌主要存在于沉淀中 B.肺炎双球菌活体转化实验，证明了S型菌中有某种“转化因子” C.肺炎双球菌离体转化实验，证明了S型菌的DNA可使小鼠患败血症 D.烟草花叶病毒的感染和重建实验，证明了RNA是遗传物质,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 噬菌体侵染细菌的实验中，离心后较轻的噬菌体蛋白质外壳分布在上清液中，较重的细菌存在于沉淀中，A正确； 肺炎双球菌活体转化实验，证明了S型菌中有某种“转化因子”，能将R型菌转化为S型菌，B正确； 肺炎双球菌离体转化实验，证明了S型菌的DNA可使R型菌转化为S型菌，S型菌可使小鼠患败血症死亡，C错误； 烟草花叶病毒的感染和重建实验，证明了
16、RNA是遗传物质，D正确。,3.科学家在证明遗传物质是DNA的实验中，将从S型活菌中提取的DNA用DNA酶进行了处理，并将处理后的DNA与R型菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的是 A.证明R型菌生长不需要DNA B.与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照 C.补充R型菌生长所需要的营养物质 D.直接证明S型菌的DNA不是促进R型菌转化的因素 解析 本实验中真正的实验组是S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养，结果发现培养基上有R型菌和S型菌共同生长；为证明DNA的作用，设置了一系列对照实验(本题实验即是其中之一)，以进一步证明实验结论。,答案,解析,
17、1,2,3,4,5,4.下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是 A.豌豆的遗传物质主要是DNA B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 解析 豌豆的遗传物质只有DNA，A错误； 酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有，B正确； T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素，C错误； HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸，D错误。,答案,解析,1,2,3,4,5,答案,1,2,3,4,5,5.在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放
18、射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。 (1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是_。 解析 噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是同位素标记法。,解析,同位素标记法(同位素示踪法),答案,1,2,3,4,5,(2)在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是_ _。 解析 在DNA中含有P元素，蛋白质中没有，故32P只能进入噬菌体的DNA中。在侵染过程中，由于噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌，离心后，上清液中是噬菌体的蛋白质外壳，沉淀物中是被侵染的大肠杆菌，因此理论上，上清液中没有放射性
19、。,解析,理论上讲，噬菌体已将,含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体的蛋白质外壳,答案,1,2,3,4,5,(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析： 在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其原因是_ _。 在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将_(填“是”或“不是”)误差的来源，理由是_ _。,解析,噬菌体在大肠,杆菌内增殖后释放出来子代噬菌体，经离心后分布于上清液中,是,没有侵入到大肠杆菌的,噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液具有放射性,解析 从噬菌体和大
20、肠杆菌混合培养，到用离心机分离，如果时间过长会使带有放射性的噬菌体从大肠杆菌中释放出来，使上清液带有放射性；如果部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌内，也会使上清液带有放射性。,1,2,3,4,5,答案,1,2,3,4,5,(4)噬菌体侵染细菌的实验证明了_。 解析 噬菌体侵染细菌实验表明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。 (5)上述实验中，_(填“能”或“不能”)用15N来标记噬菌体的DNA，理由是_。 解析 N元素在DNA和蛋白质中都含有，因此不能用15N标记DNA。,解析,DNA是噬菌体的遗传物质,不能,N元素在DNA和蛋白质中都含有,
