第一节 探索遗传物质的过程

第一节探索遗传物质的过程第一课时DNA是主要的遗传物质(Ⅰ)【目标导航】 1.结合教材图文，阐明肺炎双球菌的体内转化实验的过程及结论。

2.结合所给材料，阐明肺炎双球菌的体外转化实验的过程及结论。

3.结合教材图文和相关材料，阐明噬菌体侵染细菌的实验，进一步加强对同位素标记技术的理解。

一、肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌的特点2.(1)格里菲思实验(体内转化)(2)艾弗里实验(体外转化)的发现①使R型活菌转化为S型细菌并不需要完整细胞。

②构成S型活菌的DNA、蛋白质和多糖等物质中，是DNA使球菌的致病性发生了转化。

③实验结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即 DNA是遗传物质。

二、噬菌体侵染细菌的实验1．实验材料(1)T2噬菌体①结构(如图1)：头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA 。

②特点：营寄生生活，在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力。

③生活史(如图2)：T 2噬菌体侵染大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。

当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代的噬菌体。

(2)大肠杆菌：单细胞原核生物。

2．实验方法放射性同位素标记法，用35S 标记一部分噬菌体的蛋白质，用32P 标记另一部分噬菌体的DNA 。

3．实验过程 (1)标记大肠杆菌⎩⎪⎨⎪⎧大肠杆菌＋含35S 的培养基―→含35S 的大肠杆菌大肠杆菌＋含32P 的培养基―→含32P 的大肠杆菌(2)标记T 2噬菌体⎩⎪⎨⎪⎧T 2噬菌体＋含35S 的大肠杆菌―→含35S 的T 2噬菌体T 2噬菌体＋含32P 的大肠杆菌―→含32P 的T 2噬菌体(3)噬菌体侵染大肠杆菌(1)T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。

(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。

5．实验结论DNA才是真正的遗传物质。

判断正误(1)S型肺炎双球菌有荚膜，有毒；R型肺炎双球菌无荚膜，无毒。

( )(2)加热杀死的S型细菌和R型活菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到S型细菌。

( )(3)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是遗传物质。

( )(4)艾弗里证明遗传物质是DNA而不是蛋白质。

( )(5)使R型双球菌转化为S型双球菌必须用S型双球菌的完整细胞。

( )(6)构成S型活双球菌的DNA、蛋白质、多糖等物质中，是DNA使球菌的致病性发生了转化。

( )(7)1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P同时标记T2噬菌体，证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。

( )(8)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若实验中搅拌不充分，会造成上清液中有很高的放射性。

( )(9)噬菌体侵入大肠杆菌后，进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。

( )(10)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体，可标记噬菌体的DNA。

( )答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)√ (7)×(8)×(9)×(10)×一、肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较2.(1)加热杀死S 型细菌的过程中，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 型细菌转化成S 型细菌的实质是S 型细菌DNA 与R 型细菌DNA 实现重组，表现出S 型细菌的性状。

(3)转化后形成的S 型细菌的性状可以遗传下去，说明S 型细菌的DNA 是遗传物质。

根据格里菲思的实验，使R 型细菌转化成S 型细菌的“遗传物质”可能是什么？为此艾弗里设计了怎样的实验？答案 “遗传物质”可能是蛋白质、DNA 或荚膜多糖，为此艾弗里将S 型细菌的这些物质分别提取出来加入到R 型细菌的培养基中，观察长出的活菌的种类，以判断哪种物质才是真正的遗传物质。

1．艾弗里及其同事用R 型和S 型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。

由表可知( )A B ．②说明S 型菌的荚膜多糖有酶活性C ．③和④说明S 型菌的DNA 是遗传物质D ．①～④说明DNA 是主要的遗传物质 【问题导析】(1) ①组和②组的实验结果均为只长出R 型细菌，所以二者分别说明蛋白质不是遗传物质和荚膜多糖不是遗传物质；(2) ③组实验说明R 型细菌→S 型细菌；(3) ④组实验说明DNA 的水解产物不能使R 型细菌转化为S 型细菌，从反面说明了只有DNA 才能使R 型细菌发生转化。

答案 C 【一题多变】 判断正误(1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA 是遗传物质。

( )(2)艾弗里实验中S 菌的DNA ＋R 型活菌培养基上生存的细菌都是S 型菌。

( ) (3)肺炎双球菌转化实验证明DNA 是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

( ) 答案 (1)× (2)× (3)× 二、噬菌体侵染细菌的实验 1．实验思路及方法S 是蛋白质特有的元素，P 几乎都存在于噬菌体DNA 分子中，用放射性同位素32P 和35S 分别标记DNA 和蛋白质，直接地单独地观察它们各自的作用。

2．侵染特点及过程(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA ，噬菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。

(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。

3．结果及分析质”(结论)。

1．为什么不能直接用含35S 和32P 的普通培养基来培养T 2噬菌体？答案 因为噬菌体营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。

2．能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？答案不能，因为DNA和蛋白质都含C和O。

不能用32P和35S同时标记噬菌体。

2．为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验(T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内)。

下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。

下列关于本实验及病毒、细菌的叙述正确的是( )A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照C．噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律D．若本组实验B(上清液)中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质【问题导析】(1) 由题干信息可知图中亲代噬菌体已用32P标记，则锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记；(2) 要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记噬菌体的实验，二者为相互对照类型；(3) 大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；(4) 若本组实验B(上清液)中出现放射性，可能是实验时间较长，细菌裂解导致的，也可能是部分噬菌体的DNA未侵入大肠杆菌，经搅拌、离心到上清液中。

答案 B【一题多变】判断正误(1) 本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有32P的培养基中获得的。

( )(2) 本实验选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA。

( )(3) 实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性。

( )(4) 在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质。

( ) 答案(1)×(2)√(3)×(4)×1．1928年，格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验，成功的表明了( )A．已加热杀死的S型细菌中，DNA已经失去活性而蛋白质仍具有活性B．DNA是遗传物质C．已加热杀死的S型细菌中，含有促使R型细菌发生转化的活性物质D．DNA是主要的遗传物质答案 C解析格里菲思并没有提出遗传物质的本质。

2．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是( )A．3和4 B．1、3和4 C．2、3和4 D．1、2、3和4答案 D解析2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化。

1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。

3．有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程，设计实验如图：一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是( )答案 D4．如图是赫尔希和蔡斯研究遗传物质实验中的物质示意图及实验过程图，请回答下列问题。

(1)图3中用35S标记噬菌体蛋白质外壳，标记元素所在部位是图2中的________。

如果用32P 标记噬菌体的DNA，标记元素所在部位是图1中的________。

(2)赫尔希和蔡斯选用噬菌体作为实验材料，其原因之一是______________。

(3)实验中采用搅拌和离心等手段，其目的是____________________。

(4)仅有图3的实验过程，________(能或不能)说明蛋白质不是遗传物质，原因是____________________。

答案(1)④①(2)噬菌体只有蛋白质和DNA组成(3)让噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离(4)不能蛋白质外壳没有进入细菌体内【基础巩固】1．肺炎双球菌转化实验中，发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列哪些类型的细菌( )①有毒R型②无毒R型③有毒S型④无毒S型A．①② B．③④ C．②③ D．②④答案 C2．加热杀死的S型细菌能促成R型细菌发生转化。

这个事实能证明( )A．S型细菌的蛋白质和DNA的结构都很稳定B．S型细菌的蛋白质的结构特别稳定C．S型细菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定D．任何条件都不能破坏S型细菌DNA的结构答案 C解析加热杀死的S型细菌仍能促成R型细菌发生转化，说明S型细菌的蛋白质虽然失去了活性，但DNA仍具有生物活性，说明S型细菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定。

3．格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于此实验的结论不正确的是( )A．说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNAB．说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌C．说明了R型活细菌是无毒性的D．说明了加热杀死的S型细菌是无毒的答案 A解析格里菲思实验只证明了S型细菌能使R型细菌发生转化，并没有证明DNA是遗传物质。

4．噬菌体内的S用35S标记，P用32P标记，细菌内蛋白质含32S，DNA含31P，用该噬菌体去侵染细菌后，产生了许多子代噬菌体，那么在子代噬菌体中S和P的分布规律是( ) A．外壳中有35S和32S，核心内只含有32PB．外壳中只有32S，核心内只含有32PC．外壳中有35S和32S，核心内含有32P和31PD．外壳中只有32S，核心内都含有31P答案 D解析在噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在细菌细胞外面，只有DNA分子进入细菌细胞内，以噬菌体的DNA分子为模板复制出新的DNA分子和控制形成新的蛋白质外壳。