2018-2019年高中生物 第三章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第一節(jié) 核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)教學(xué)案 浙科版必修2.doc
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2018-2019年高中生物 第三章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第一節(jié) 核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)教學(xué)案 浙科版必修2.doc
第一節(jié)核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù) 1.染色體由DNA、蛋白質(zhì)(組蛋白和非組蛋白) 和少量 RNA組成,其中DNA和組蛋白是染色體的主要成分。2證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)。前者證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì);后者只證明了DNA是遺傳物質(zhì)。3花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn)證明RNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。4證明DNA或RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)的共同設(shè)計(jì)思路是:分離出可能是遺傳物質(zhì)的DNA(或RNA和蛋白質(zhì)),分別直接地、獨(dú)立地觀察它們在遺傳中的作用。5 一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸,即DNA或RNA。凡是細(xì)胞生物 ,遺傳物質(zhì)一定是DNA;病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。6沒有任何實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”。 考試內(nèi)容必考加試核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)(1)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)(2)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(3)煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn)bb abb a噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)方法同位素標(biāo)記法,用35S、32P分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA。2實(shí)驗(yàn)材料:T2噬菌體和大腸桿菌(1)噬菌體的結(jié)構(gòu):(2)噬菌體的生活方式:活細(xì)胞寄生。3實(shí)驗(yàn)過程(1)標(biāo)記噬菌體:(2)侵染細(xì)菌:4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析分組結(jié)果結(jié)果分析對比實(shí)驗(yàn)(相互對照)含32P噬菌體細(xì)菌上清液中幾乎無32P,32P主要分布在宿主細(xì)胞內(nèi)32PDNA進(jìn)入了宿主細(xì)胞內(nèi)含35S噬菌體細(xì)菌宿主細(xì)胞內(nèi)無35S,35S主要分布在上清液中35S蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞,留在外面5結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)。1科學(xué)家為什么把T2噬菌體作為研究DNA是遺傳物質(zhì)的材料? 科學(xué)家是如何進(jìn)行研究的?提示:由于T2噬菌體只由DNA和蛋白質(zhì)兩種化學(xué)物質(zhì)組成,DNA是由C、H、O、N、P五種元素組成,而蛋白質(zhì)除含有C、H、O、N,有的還含有P和S等元素??茖W(xué)家采用放射性同位素標(biāo)記法進(jìn)行研究。2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中,為什么不能直接用含35S和32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)T2噬菌體?提示:因?yàn)槭删w營寄生生活,只有在細(xì)菌體內(nèi)才能進(jìn)行增殖,故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌,再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體,而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。1T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程(1)吸附:用尾部的末端(六根尾絲)吸附在大腸桿菌表面。(2)注入:釋放出溶菌酶,破壞大腸桿菌的局部細(xì)胞膜,噬菌體DNA通過尾管進(jìn)入大腸桿菌,蛋白質(zhì)外殼留在外面。(3)復(fù)制、合成:在噬菌體DNA的指導(dǎo)下,以大腸桿菌體內(nèi)的脫氧核苷酸為原料合成噬菌體DNA,以大腸桿菌體內(nèi)的氨基酸為原料合成噬菌體蛋白質(zhì)外殼。(4)組裝:一個(gè)蛋白質(zhì)外殼裝入一個(gè)噬菌體DNA分子,組成一個(gè)新的噬菌體。(5)釋放:大腸桿菌細(xì)胞破裂,釋放出幾十個(gè)至幾百個(gè)子代噬菌體。2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)組別一二設(shè)計(jì)思路S是蛋白質(zhì)的特征元素,P是DNA的特征元素,用不同的放射性同位素分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì),直接地、單獨(dú)地觀察它們的作用標(biāo)記大腸桿菌含35S的培養(yǎng)基無標(biāo)記的大腸桿菌含35S的大腸桿菌含32P的培養(yǎng)基無標(biāo)記的大腸桿菌含32P的大腸桿菌標(biāo)記噬菌體無標(biāo)記的噬菌體侵染含35S的大腸桿菌含35S的噬菌體無標(biāo)記的噬菌體侵染含32P的大腸桿菌含32P的噬菌體噬菌體侵染細(xì)菌含35S的噬菌體無標(biāo)記的大腸桿菌混合培養(yǎng)(攪拌后離心)含32P的噬菌體無標(biāo)記的大腸桿菌混合培養(yǎng)(攪拌后離心)實(shí)驗(yàn)結(jié)果上清液放射性很高,沉淀物放射性很低上清液放射性很低,沉淀物放射性很高實(shí)驗(yàn)分析噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),含32P的噬菌體DNA進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi),而含35S噬菌體蛋白質(zhì)外殼并未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)結(jié)論DNA是真正的遺傳物質(zhì)特別提醒 (1)用32P標(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí),上清液中也有一定的放射性的原因有二:一是保溫時(shí)間過短,有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射性;二是保溫時(shí)間過長,噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于上清液,也會(huì)使上清液放射性含量升高。(2)用35S標(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí),沉淀物中出現(xiàn)少量放射性的原因:可能由于攪拌不充分,有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面,隨細(xì)菌離心到沉淀物中,使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1 肺炎雙球菌的特點(diǎn) 項(xiàng)目特點(diǎn)類型菌落特征莢膜毒性S型光滑有有R型粗糙無無2活體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析結(jié)論a.R型活菌小鼠活結(jié)果說明R型菌無毒性已加熱殺死的S型菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”,促使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌(主要通過d組證實(shí))b.S型活菌小鼠死結(jié)果說明S型菌有毒性c.加熱殺死的S型菌小鼠活結(jié)果說明加熱殺死的S型菌已失活d.R型活菌加熱殺死的S型菌小鼠死 S型活菌小鼠死亡,證明有R型無毒菌已轉(zhuǎn)化為S型有毒菌,說明S型菌內(nèi)含有使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的物質(zhì)3離體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析S型菌的DNA使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化S型菌的其他物質(zhì)不能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化“加DNA水解酶”的實(shí)驗(yàn)從反面證明確實(shí)是DNA能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化;從而進(jìn)一步證明DNA是遺傳物質(zhì)結(jié)論S型菌體內(nèi)只有DNA才是“轉(zhuǎn)化因子”,即DNA是遺傳物質(zhì)1肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明DNA是遺傳物質(zhì)?為什么?提示:不能?;铙w轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)沒有將細(xì)菌中的各種組成成分分開,因此,該實(shí)驗(yàn)只能證明S型細(xì)菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”,不能證明“轉(zhuǎn)化因子”是哪種物質(zhì),更不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。2請分析肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。提示:肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)包括活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),其中活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)只證明了S型細(xì)菌體內(nèi)肯定含有某種“轉(zhuǎn)化因子”,但“轉(zhuǎn)化因子”是哪種物質(zhì)并沒有證明。而離體轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)則證明了“轉(zhuǎn)化因子”是S型細(xì)菌體內(nèi)的DNA,而不是蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)。1肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)與離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較項(xiàng)目活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)區(qū)別培養(yǎng)細(xì)菌用小鼠(體內(nèi))用培養(yǎng)基(體外)實(shí)驗(yàn)原則R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性對照S型細(xì)菌體內(nèi)各成分相互對照實(shí)驗(yàn)結(jié)果加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,蛋白質(zhì)、多糖等不能實(shí)驗(yàn)結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)肯定有某種“轉(zhuǎn)化因子”DNA是S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)、多糖等不是遺傳物質(zhì)聯(lián)系所用材料相同,都是R型和S型肺炎雙球菌;活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ),僅說明加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)有某種“轉(zhuǎn)化因子”,而離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步證明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA;兩實(shí)驗(yàn)都遵循對照原則、單一變量原則 特別提醒肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)和影響因素(1)在加熱殺死的S型細(xì)菌中,其蛋白質(zhì)變性失活,但DNA只是暫時(shí)性的變性失活,DNA在加熱過程中,雙螺旋解開,氫鍵被打開,但緩慢冷卻時(shí),其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。(2)S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌內(nèi)的原因:活菌的細(xì)胞膜具有一定通透性,不會(huì)使DNA離開細(xì)胞,而死菌的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁已被破壞,DNA也已變成片段。因此S型細(xì)菌的DNA片段可進(jìn)入R型細(xì)菌。(3)在轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌均轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,而是只有少部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。原因是轉(zhuǎn)化受DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、菌體的狀態(tài)等因素影響。2肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較項(xiàng) 目肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)不同點(diǎn)DNA與蛋白質(zhì)分開的方式采用直接分離法,即真正將S型細(xì)菌的DNA與其他成分分離,然后用每種單一成分與R型細(xì)菌混合培養(yǎng),做體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用放射性同位素標(biāo)記法分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以便單獨(dú)觀察它們各自的作用對照原則相互對照自身對照實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)(因蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi))相同點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路相同:均使DNA和蛋白質(zhì)分開,單獨(dú)處理,觀察它們各自的作用都遵循對照原則都能證明DNA是遺傳物質(zhì)特別提醒(1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)、多糖等不是遺傳物質(zhì)。(2)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:證明DNA是遺傳物質(zhì),不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),因?yàn)榈鞍踪|(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。(3)兩實(shí)驗(yàn)都不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn)1煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn)(1) 煙草花葉病毒的組成:(2)病毒對煙草葉細(xì)胞的感染實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象和結(jié)論:結(jié)論:RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。(3)病毒重建及其對煙草葉細(xì)胞的感染實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象和結(jié)論:結(jié)論: 重組病毒所繁殖的病毒類型取決于提供RNA的病毒。2DNA是主要的遺傳物質(zhì)(連線)1科學(xué)家為何要將煙草花葉病毒的RNA與蛋白質(zhì)分別去感染煙草?提示:該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路使可能是遺傳物質(zhì)的RNA和蛋白質(zhì)分開,單獨(dú)處理,直接地觀察它們各自的作用。2病毒的遺傳物質(zhì)是否都是RNA?提示:不一定,如噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。1不同生物體的遺傳物質(zhì)生物類型細(xì)胞生物非細(xì)胞生物真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒實(shí)例真菌、原生生物、所有動(dòng)植物噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒,煙草花葉病毒等核酸種類DNA和RNADNA和RNADNARNA遺傳物質(zhì)DNADNADNARNA結(jié)果:所有細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA。絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,只有少部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA結(jié)論:DNA是主要的遺傳物質(zhì)2對DNA是主要的遺傳物質(zhì)的理解就整個(gè)生物界而言,絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。就某種生物而言,其遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。特別提醒(1)病毒只有一種核酸DNA(或RNA),其遺傳物質(zhì)就是該種核酸(DNA或RNA)。(2)就某種生物而言,其遺傳物質(zhì)只有一種,即DNA或RNA。雖然細(xì)胞生物的細(xì)胞內(nèi)既有DNA又有RNA,但DNA是遺傳物質(zhì)而RNA不是。 以圖示為依托,考查肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)例1(2016浙江10月選考)用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其過程和結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析可知()ARNA是轉(zhuǎn)化因子B莢膜多糖具有生物活性CDNA是轉(zhuǎn)化因子DDNA是主要的遺傳物質(zhì)思路點(diǎn)撥精講精析從圖示實(shí)驗(yàn)過程看出,只有加入了DNA才出現(xiàn)S型菌落,所以DNA是轉(zhuǎn)化因子。答案C1在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,在培養(yǎng)有R型菌的1、2、3、4四個(gè)試管中,依次分別加入從S型活細(xì)菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質(zhì)、多糖,經(jīng)過培養(yǎng),檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)仍然有R型菌的是()A3和4 B1、3和4 C2、3和4 D.1、2、3和4解析:選D2、3、4三個(gè)試管內(nèi)的R型菌因?yàn)闆]有S型菌的DNA,所以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。1號(hào)試管因?yàn)橛蠸型菌的DNA,所以會(huì)使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化,但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的R型菌只是一部分,故試管內(nèi)仍然有R型菌的存在。噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)例2關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述,正確的是()A分別用含有放射性同位素35S 和放射性同位素32P 的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體B分別用35S 和 32P 標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌,進(jìn)行長時(shí)間的保溫培養(yǎng)C用35S 標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中,沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致D32P 、 35S 標(biāo)記的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)分別說明 DNA 是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)思路點(diǎn)撥精講精析噬菌體營寄生生活,不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng);保溫時(shí)間不能過長,若保溫時(shí)間太長則可能有含32P子代的噬菌體釋放出來,離心后存在于上清液中,導(dǎo)致上清液中也能檢測到放射性。用35S 標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì),理論上應(yīng)存在于上清液中,但可能因攪拌不充分而使部分噬菌體外殼仍吸附在細(xì)菌表面,離心后存在于沉淀物中,使沉淀物中存在少量放射性;本實(shí)驗(yàn)可說明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。答案C解答此類問題的方法 (2)確定標(biāo)記元素:2.右圖表示用同位素32P、35S分別標(biāo)記T2噬菌體的DNA和大腸桿菌的蛋白質(zhì)(氨基酸),然后進(jìn)行“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”,侵染后產(chǎn)生的子代噬菌體(101 000個(gè))與親代噬菌體形態(tài)完全相同,而子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)中含有的標(biāo)記元素應(yīng)是()A31P、32P和35SB31P、32P和32SC31P、32P和32S、35S D32P和32S、35S解析: 選A在T2噬菌體的化學(xué)組成中,60%是蛋白質(zhì),40%是DNA。并且S僅存在于蛋白質(zhì)中,99%的P都存在于DNA中。當(dāng)T2噬菌體侵染大腸桿菌時(shí),噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),而其蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞外面。T2噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后,利用細(xì)菌的組成成分,來合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),因此子代噬菌體的DNA都含 31P、少數(shù)DNA含32P,所有子代噬菌體的蛋白質(zhì)都含35S。RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)例3如下圖所示,甲、乙表示兩種不同的植物病毒,經(jīng)重組形成雜種病毒丙,丙侵染植物細(xì)胞后,在植物細(xì)胞內(nèi)增殖產(chǎn)生的新一代病毒是()思路點(diǎn)撥精講精析RNA病毒由RNA(單鏈)和蛋白質(zhì)外殼組成,遺傳物質(zhì)為RNA。圖中甲病毒的蛋白質(zhì)外殼與乙病毒的RNA重新組裝為丙病毒,則丙病毒的遺傳物質(zhì)是乙病毒的RNA,用此重組病毒去侵染植物,在宿主植物細(xì)胞內(nèi)是乙病毒的RNA發(fā)揮遺傳作用,分別復(fù)制出乙病毒的RNA和翻譯出乙病毒的蛋白質(zhì)外殼,最后組裝為子代乙病毒。 答案DRNA病毒的遺傳物質(zhì)是其內(nèi)部的單鏈RNA,病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖時(shí)是以RNA為模板,一方面通過復(fù)制合成子代病毒的RNA,另一方面合成與親代相同的蛋白質(zhì)外殼。3煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)均為能感染煙葉使之出現(xiàn)感染斑的RNA病毒,都可因苯酚的處理而發(fā)生RNA與蛋白質(zhì)的分離。由于親緣關(guān)系很近,兩者能重新組合。分別用它們的RNA和蛋白質(zhì)形成雜種“病毒”去感染煙葉(圖中與)。煙葉被不同病毒成分感染圖解:請依圖回答下列問題:(1)與,與的結(jié)果不同,說明:_。(2)與的結(jié)果不同,說明:_。(3)圖中被感染后,在繁殖子代病毒過程中合成蛋白質(zhì)的模板來自_,合成蛋白質(zhì)的原料氨基酸來自_。(4)圖中被感染后,繁殖出的子代病毒將具有來自_的RNA和由_控制合成的蛋白質(zhì)。(5)病毒是用以證明核酸是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的最合適生物,原因是()A病毒只含核酸和蛋白質(zhì)B病毒能夠侵染細(xì)菌C病毒只含DNA和RNAD病毒是最低等的生物解析:由于HRV及TMV等病毒僅由蛋白質(zhì)和核酸兩種物質(zhì)構(gòu)成,只要將兩種成分分開,單獨(dú)地觀察其作用即可證明其遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是RNA。實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了對照,增強(qiáng)了結(jié)果與結(jié)論的可靠性和可信度。答案:(1)RNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)(2)不同的RNA控制不同的性狀(3)TMV的RNA煙葉細(xì)胞(4)HRVHRV的RNA(5)A課堂回扣練習(xí)1下列有關(guān)人類對遺傳物質(zhì)探索歷程的敘述正確的是()A肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)B肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用了物質(zhì)提純、鑒定與細(xì)菌體外培養(yǎng)等技術(shù)C噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了DNA是生物界中主要的遺傳物質(zhì)D煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)證明了蛋白質(zhì)和RNA是遺傳物質(zhì)解析:選B肺炎雙球菌活體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)只證明了加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)存在某種“轉(zhuǎn)化因子”; 肺炎雙球菌離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用了物質(zhì)提純、鑒定與細(xì)菌體外培養(yǎng)等技術(shù),證明了DNA是遺傳物質(zhì);噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)只證明了DNA是遺傳物質(zhì);煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)只證明了RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。2在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,將R型活細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi),小鼠死亡。則此過程中小鼠體內(nèi)S型細(xì)菌、R型細(xì)菌含量的變化情況最可能是下列哪個(gè)圖像()解析:選B在死亡的小鼠體內(nèi)同時(shí)存在著S型和R型兩種細(xì)菌。R型細(xì)菌的含量應(yīng)先減后增,這與小鼠的免疫力有關(guān),剛開始小鼠免疫力較強(qiáng),注入的R型細(xì)菌大量被殺死;隨后一些R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,S型細(xì)菌有多糖類莢膜的保護(hù),能在小鼠體內(nèi)增殖,使小鼠免疫力降低,對R型細(xì)菌、S型細(xì)菌的殺傷力減弱,導(dǎo)致R型細(xì)菌、S型細(xì)菌增殖加快、含量增加。3某研究人員模擬赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn):用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌;用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌;用未標(biāo)記的噬菌體侵染3H標(biāo)記的細(xì)菌;用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌,經(jīng)過一段時(shí)間后離心,檢測到以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)中放射性出現(xiàn)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、沉淀物和上清液解析:選D在該實(shí)驗(yàn)中沉淀物的主要成分是細(xì)菌,上清液的主要成分為噬菌體外殼。都直接對細(xì)菌進(jìn)行了標(biāo)記,放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中;用32P只能標(biāo)記噬菌體的DNA,在該實(shí)驗(yàn)中,噬菌體的DNA會(huì)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),放射性也主要出現(xiàn)在沉淀物中;用15N可以標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA,在該實(shí)驗(yàn)中,噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會(huì)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),而DNA可以進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),故放射性會(huì)出現(xiàn)在上清液和沉淀物中。4科學(xué)家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個(gè)不同品系,它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組實(shí)驗(yàn)(見下表)中,不可能出現(xiàn)的結(jié)果是()實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果病斑類型病斑中分離出的病毒類型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型組合病毒(a型TMV的蛋白質(zhì)b型TMV的RNA)感染植物b型a型組合病毒(b型TMV的蛋白質(zhì)a型TMV的RNA)感染植物a型a型A實(shí)驗(yàn)B實(shí)驗(yàn)C實(shí)驗(yàn) D實(shí)驗(yàn)解析:選C煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,而不是蛋白質(zhì),因此在中,組合病毒的遺傳物質(zhì)是b型的RNA,因此病斑類型是b型,病斑中分離出的病毒類型也應(yīng)是b型的。課時(shí)跟蹤檢測一、選擇題1在真核細(xì)胞中,遺傳物質(zhì)DNA的主要載體是()A核糖體 B.葉綠體C染色體 D.線粒體解析:選CDNA的載體除了染色體外,還有線粒體和葉綠體,但在線粒體和葉綠體上含量很少,因此,DNA的主要載體應(yīng)是染色體。2科學(xué)家通過T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,而非蛋白質(zhì),其實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序?yàn)?)用分別含有35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌利用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 用噬菌體分別與含有35S和32P的細(xì)菌混合培養(yǎng)放射性檢測 離心分離分別用32P、35S標(biāo)記的噬菌體與未標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng)A BC D解析:選A該實(shí)驗(yàn)先標(biāo)記細(xì)菌,再用正常的噬菌體去侵染被標(biāo)記的細(xì)菌,然后用被標(biāo)記的噬菌體去侵染正常的細(xì)菌,離心處理,檢測放射性。3噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),能證明的結(jié)論是()ADNA是主要的遺傳物質(zhì) BDNA能產(chǎn)生可遺傳的變異CDNA是噬菌體的遺傳物質(zhì) D蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)解析:選C噬菌體由DNA和蛋白質(zhì)組成。通過同位素標(biāo)記證明,在整個(gè)噬菌體侵染細(xì)菌的過程中,蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi),只有DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)起作用,說明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。這只是對一種生物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,不能證明其他生物的遺傳物質(zhì)是否也是DNA。4為研究噬菌體侵染細(xì)菌的詳細(xì)過程,你認(rèn)為同位素標(biāo)記的方案應(yīng)為()A用14C或3H培養(yǎng)噬菌體,再去侵染細(xì)菌B用18O或32P培養(yǎng)噬菌體,再去侵染細(xì)菌C將一組噬菌體用32P和35S標(biāo)記D一組用32P標(biāo)記DNA,另一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼解析:選D用32P和35S分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)外殼,35S 僅存在于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼中,32P僅存在于噬菌體的DNA中,而14C、18O、3H在蛋白質(zhì)和DNA中都存在,無法區(qū)別是哪一種成分發(fā)揮作用。如果同時(shí)用32P、35S標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA,會(huì)導(dǎo)致沉淀物和上清液中都有放射性,無法判斷是哪一種成分發(fā)揮作用。5科學(xué)家用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果()A證明了DNA是遺傳物質(zhì) B證明了RNA是遺傳物質(zhì)C證明了蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì) D沒有具體證明哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)解析:選D體內(nèi)的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),通過四組實(shí)驗(yàn),只能說明加熱殺死的S型菌里可能有某種“轉(zhuǎn)化因子”,使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。沒有證明轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)。6在證明DNA是遺傳物質(zhì)的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家用DNA酶處理從S型活細(xì)菌中提取的DNA并與R型菌混合培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型菌生長。設(shè)置本實(shí)驗(yàn)步驟的目的是()A證明R型菌的生長并不需要S型活細(xì)菌的DNAB用以補(bǔ)充R型菌生長過程中所需要的營養(yǎng)物質(zhì)C直接證明S型菌DNA不是促進(jìn)R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的因素D與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)形成對照解析:選D用DNA酶處理從S型活細(xì)菌中提取的DNA并與R型菌混合培養(yǎng)的目的是與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)形成對照。7某同學(xué)模擬科學(xué)家做了噬菌體侵染大腸桿菌的部分實(shí)驗(yàn),有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A35S標(biāo)記的是噬菌體的DNAB沉淀物b中含放射性的高低,與過程中攪拌是否充分有關(guān)C上清液a中放射性較強(qiáng)D上述實(shí)驗(yàn)過程并不能證明DNA是遺傳物質(zhì)解析:選A35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,DNA不含S元素,A錯(cuò)誤;充分?jǐn)嚢桦x心后,含放射性的蛋白質(zhì)外殼進(jìn)入上清液,使上清液a中放射性較強(qiáng);若攪拌不充分,一部分蛋白質(zhì)外殼不能與大腸桿菌分離,會(huì)隨大腸桿菌進(jìn)入沉淀中,使沉淀物中放射性增強(qiáng),B、C正確;該實(shí)驗(yàn)沒有標(biāo)記DNA,不能說明DNA的作用,故不能證明DNA是遺傳物質(zhì),D正確。8肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌相混合后,注射到小鼠體內(nèi),在小鼠體內(nèi)S型和R型細(xì)菌含量變化情況如圖所示。下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是()A在死亡的小鼠體內(nèi)存在著S型和R型兩種細(xì)菌B曲線ab段下降的原因是R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所消滅C曲線bc段上升,與S型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)增殖導(dǎo)致小鼠免疫抵抗力降低有關(guān)DS型細(xì)菌數(shù)量從零開始是由R型細(xì)菌突變的結(jié)果解析:選DR型細(xì)菌的數(shù)量與小鼠免疫力有關(guān);S型細(xì)菌是由于R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化而來的,并非基因突變所致。9下列有關(guān)生物體遺傳物質(zhì)的敘述,正確的是()A豌豆的遺傳物質(zhì)主要是DNA B酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上CT2噬菌體的遺傳物質(zhì)含有S元素 DHIV的遺傳物質(zhì)水解產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸解析:選B豌豆的遺傳物質(zhì)是DNA;酵母菌(真核生物)的遺傳物質(zhì)DNA主要分布在染色體上,細(xì)胞質(zhì)中也有;T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,含有P元素而不含S元素;HIV的遺傳物質(zhì)是RNA,水解產(chǎn)物是核糖核苷酸。10對甲、乙、丙、丁四種生物進(jìn)行分析比較,結(jié)果如下表所示:項(xiàng)目甲乙丙丁細(xì)胞膜有無有無遺傳物質(zhì)DNARNADNADNA是否遵循孟德爾遺傳定律否否是否其中最可能表示肺炎雙球菌的是()A甲 B乙C丙 D丁解析:選A肺炎雙球菌屬于原核生物,具有細(xì)胞膜,其遺傳物質(zhì)是DNA,由于不能進(jìn)行有性生殖,所以不遵循孟德爾的遺傳定律。二、非選擇題11【加試題】某科學(xué)研究者曾重復(fù)做了“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”,其實(shí)驗(yàn)步驟如下:a將一部分S型細(xì)菌加熱殺死;b制備符合要求的培養(yǎng)基并均勻分為若干組,將相應(yīng)菌種分別接種到各組培養(yǎng)基上(如下圖中文字說明部分);c將接種后的培養(yǎng)基置于適宜溫度下培養(yǎng)一段時(shí)間后,觀察菌落生長情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。(1)該學(xué)者本實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是_。(2)美國學(xué)者艾弗里等人通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在上述細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中起作用的是DNA。請用DNA酶做試劑,選擇適當(dāng)?shù)牟牧嫌镁?,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證“促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的物質(zhì)是DNA”,并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)方案如下:第一步:從S型細(xì)菌中提取出其DNA。同時(shí),制備符合要求的培養(yǎng)基,并將盛有等量培養(yǎng)基的培養(yǎng)裝置分別標(biāo)號(hào)A、B、C;第二步:_;第三步:_;第四步:_。預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出合理結(jié)論_。通過本實(shí)驗(yàn),還有得出的新的結(jié)論:_。解析:第(2)題是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。欲證明促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是DNA,可用DNA酶將S型細(xì)菌的DNA破壞,看其是否還能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。解答時(shí)可考慮以下幾個(gè)方面:設(shè)置對照實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)組中加入提取的S型細(xì)菌的DNA;在對照組中,一組中不加任何提取物,另一組中加入提取的S型細(xì)菌的DNA和DNA酶。單一變量的控制,即只有培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中是否加入S型細(xì)菌的DNA這一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量,其余的變量(如接種的細(xì)菌種類、數(shù)量以及培養(yǎng)條件等)應(yīng)基本相同。答案:(1)S型細(xì)菌中的“某種物質(zhì)”(轉(zhuǎn)化因子)能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,且這種轉(zhuǎn)化是可遺傳的(2)第二步:A中不加任何提取物,B中加入提取的S型細(xì)菌的DNA,C中加入提取的S型細(xì)菌的DNA和DNA酶(順序可變)第三步:在三組培養(yǎng)基上分別接種等量的R型細(xì)菌第四步:將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時(shí)間后,觀察菌落生長情況結(jié)果預(yù)測:A中只有R型細(xì)菌菌落;B中出現(xiàn)R型細(xì)菌和S型細(xì)菌兩種菌落;C中只有R型細(xì)菌菌落。結(jié)論:S型細(xì)菌的DNA可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌DNA 只有在結(jié)構(gòu)保持完整、未被破壞的前提下才具有促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的功能12【加試題】在噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中,用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,在理論上,上清液中不含放射性,下層沉淀物中具有很高的放射性;而實(shí)驗(yàn)的實(shí)際最終結(jié)果顯示:在離心后的上層液體中,也具有一定的放射性,而下層的放射性強(qiáng)度比理論值略低。(1)在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中,采用的實(shí)驗(yàn)方法是_。(2)在理論上,上層液放射性應(yīng)該為0,其原因是_。(3)由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)之間有較大的誤差,由此對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行誤差分析:a.在實(shí)驗(yàn)中,從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng),到用離心機(jī)分離,這一段時(shí)間如果過長,會(huì)使上清液的放射性含量升高,其原因是_。b在實(shí)驗(yàn)中,如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),將_(填“是”或“不是”)誤差的來源,理由是_。(4)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了_。(5)上述實(shí)驗(yàn)中,_(填“能”或“不能”)用15N來標(biāo)記噬菌體的DNA,理由是_。解析:(1)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中,采用的實(shí)驗(yàn)方法是同位素標(biāo)記法。(2)在DNA中含有P元素,蛋白質(zhì)中沒有,故32P只能進(jìn)入噬菌體的DNA中。理論上講,在侵染過程中,由于噬菌體的DNA全部注入大腸桿菌,離心后,上清液中是噬菌體蛋白質(zhì)外殼,沉淀物中是被侵染的大腸桿菌,因此上清液中應(yīng)沒有放射性。(3)從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng),到用離心機(jī)分離,如果時(shí)間過長會(huì)使帶有放射性的噬菌體從大腸桿菌中釋放出來,使上清液帶有放射性;如果部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),也會(huì)使上清液帶有放射性。(4)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)表明,在噬菌體中,親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA,而不是蛋白質(zhì),證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。(5)DNA和蛋白質(zhì)中都含有N元素,因此不能用15N標(biāo)記DNA。答案:(1)同位素標(biāo)記法(同位素示蹤法)(2)理論上講,噬菌體已將含32P的DNA全部注入大腸桿菌內(nèi),上清液中只含噬菌體蛋白質(zhì)外殼(3)a.噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出來,經(jīng)離心后分布于上清液中b是沒有侵入大腸桿菌的噬菌體經(jīng)離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射性(4)DNA是遺傳物質(zhì)(5)不能因?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)中都含有N元素