生物步步高第20课时

生物步步高第20课 时
二、肺炎双球菌转化实验
1.肺炎双球菌
种类 比较 项目
菌落
S型细胞 光滑
R型细胞 粗糙
菌体 毒性
有多糖类荚膜
有毒性，使小 鼠患 败血症死 亡
无多糖类荚膜 无毒性
2.格里菲思转化实验（体内转化） （1）实验过程及结果
不死亡
不死亡
加热杀死的 S型细菌 （2）结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促 成R型细菌转化为S型细菌的“ 转化因子 ”。
蛋白质或氨基酸
32S标记 35S标记
（1）子代噬菌体的DNA应含有表中的
和
元素，各占
个和
个。
（2）子代噬菌体中，只含32P的有 个；只含
31P的有 个；同时含有32P、31P的有 个。
（3）子代噬菌体的蛋白质分子中都没有 元
素，由此说明
；
子代噬菌体蛋白质都含有
元素，这
是因为
。
解析 由于细菌细胞中核苷酸含31P，而噬菌体
对位训练
3.为研究噬菌体侵染细菌的ຫໍສະໝຸດ Baidu细过程，你认为同位素
标记的方案应为
（ D）
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DNA和蛋白质外壳，35S
提醒 解题时一定看清标记对象是噬菌体还是细
菌,二者对应子代噬菌体的放射性结果不同。
纠正训练 1. 某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放
射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构 或物质（如下表所示）。产生的n个子代噬菌体 与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。
噬菌体 细菌
DNA或脱氧核糖核苷酸 32P标记 31P标记
物质的核苷酸分别有多少种
()
A.8、4、4、8
B.4、4、4、4
C.5、4、4、5
D.8、4、5、4
（2）上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种
类分别是（ ），这些核酸中含氮碱基种类分
别是（ ）。（答案仍从（1）选项中选择）
（3）下列有关遗传物质的叙述正确的是（ ）
A.DNA是所有生物的遗传物质
B.真核生物的DNA都以染色体为载体
思维误区警示
解题思路探究
易错分析
关于噬菌体的亲子代个体与细菌之间同位素标记关
系不清
噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DN A
蛋白质
DNA和蛋白质
噬菌体 32P
35S
14C、3H、18O、15N
细菌 31P
32S
12C、1H、16O、14N
子代 32P、 噬菌体 31P
32S
C、H、O、N 两种都有
（2）两实验都遵循对照原则、单一变量 原则
提醒 ①格里菲思的体内转化实验只提出“S型细 菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质 是遗传物质。最终证明DNA是遗传物质的是艾弗 里。 ②格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾 弗里DNA+R型活菌培养基上生存的细菌都是R型 和S型都有，但是R型多。 ③DNA+DNA水解酶+R型活菌培育只有R型细 菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗 传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱 氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该 问题，但不是该实验的实验目的。
拓展提升 1.少量放射性出现的原因
(1)用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射 性的原因有二：一是保温时间过短，有一部分 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；二是 从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离， 这一段保温时间过长，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 使上清液放射性含量升高。
①培养噬菌体； ②35S和32P标记噬菌体；
③放射性检测； ④离心分离。实验步骤的
先后顺序为 A.①②③④
(C ) B.④②①③
C.②①④③
D.②①③④
解析 T2噬菌体是由蛋白质外壳和DNA组成的， 用放射性同位素35S和32P可以分别对其进行标
记，然后让其感染细菌（培养噬菌体），再进
行离心分离，最后进行放射性检测，发现进入
脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖 体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。 3.结果及分析
分组
结果
结果分析
对 比 实
含32P噬 菌体+细
菌
上清液中几乎 无32P，32P主要 分布在宿主细
胞内
32P——DNA进 入了宿主细胞
内
验 (相 含35S噬
35S——蛋白质 宿主细胞内无 外壳未进入宿
互 菌体+细 35S，35S主要分 主细胞留在外
对菌
布在上清液中 面
照)
提醒 ①必须分两组分别标记进行实验，不能 同时对噬菌体既标记35S又标记32P。 ②该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋 白质共有的元素。 4.结论：DNA是遗传物质。 提醒 (1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存 在 部位：
(2)该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋 白质外壳留在外面,其作用不能证明。 (3)该实验可同时证明： ①DNA分子具有相对稳定性。 ②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。 ③DNA能控制蛋白质的生物合成。 但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。
细菌体内的只有DNA，从而得出DNA是遗传物
质的结论。
四、RNA也是遗传物质的实验
1.过程及结果 RNA
蛋白质 2.结论： RNA 是遗传物质。
五、两个重要结论及原因
1.遗传物质DNA的主要载体是 染色体 ，此外 叶 绿体 和线粒体 两种细胞器中也存在少量DNA分子。
2.DNA是主要的遗传物质，因为自然界中绝大多 数 生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗 传物质为RNA。
（2）细菌转化实验属于可遗传变异中的基因重组。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.原理：T2噬菌体以自己的 DNA 为模板，利用 细菌体内的物质合成自身组成物质而实现增殖。
2.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.材料
（1）T2噬菌体的核酸为DNA，存在于 头部，尾 部及头部外侧为蛋白质。
菌的转化实验，推论杀死的S型细菌中含有促进 转化的活性物质“转化因子”，没有具体证明
何种物质是遗传物质。
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、4四个试管中，依次分别加入从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
（）
（2）T2噬菌体的生活方式是 寄生 ，宿主细胞为 大肠杆菌，不能 （能/不能）在培养基上繁殖。
4.
高
低
未检测到
底
高 检测到
5.结论：在噬菌体中，亲代与子代之间具有连续性
的物质是DNA ，即DNA是遗传物质。 6.实验思想：将 DNA 和蛋白质等分开，直接地、
单独地 去观察各自的作用。
练一练
（高考真题）赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实 验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：
2.肺炎双球菌转化实验中的对照设计
对位训练
1.格里菲思（F.Griffith）用肺炎双球菌在小鼠
身上进行了著名的转化实验，此实验结果
A.证明了DNA是遗传物质 B.证明了RNA是遗传物质 C.证明了蛋白质是遗传物质
（ D）
D.没有具体证明哪一种物质是遗传物质
解析 英国科学家格里菲思只是通过肺炎双球
(2)用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性 的原因：可能由于搅拌不充分，有少量35S的噬 菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心 到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。 2.两个经典实验的实验设计思路和设计原则—— 对照原则是相同的，但所用技术手段（物质提 纯与分离技术和同位素标记技术）、实验材料、 实验结论（能否证明蛋白质不是遗传物质方面） 都是不相同的。
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高频考点突破
考点一 肺炎双球菌的转化实验 1.肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌 用小鼠（体内） 用培养基（体外）
实验 结论
S型细菌体内 有“转化因子”
S型细菌的DNA是 遗传物质
联系
（1）所用材料相同，都是肺炎双球菌R型 和S型
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在蛋白质和DNA中都含有，
无法区别是哪一个成分发挥作用，同时用32P、35S标
记蛋白质和DNA，都有放射性，也无法判断是哪一
个成分发挥作用。
4.噬菌体在增殖过程中利用的模板和原料的提供
者分别是 A.都是噬菌体
( B) B.噬菌体和细菌
C.都是细菌
D.细菌和噬菌体
解析 噬菌体侵染细菌时注入的是DNA，在
细菌细胞内以亲代噬菌体的DNA为模板，以细
菌的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成组装形
成子代噬菌体。
考点三 生物的遗传物质 1.事实：生物的遗传物质是DNA或RNA。所有细
胞生物的遗传物质都是DNA，对于病毒来说， 有一部分是DNA，如噬菌体等；有一部分是 RNA，如HIV、SARS病毒、禽流感病毒、烟草 花叶病毒等，问题大多出在对常见病毒的遗传 物质不熟悉。归纳如下：
菌内 35S 子代噬菌体的蛋白质外壳是以细菌内 35S标记的氨基酸为原料合成的
2.如果用3H、15N、32P、35S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成 分中，能够找到的放射性元素为 ( ) A.可在外壳中找到15N和35S、3H B.可在DNA中找到3H、15N、32P C.可在外壳中找到15N和35S D.可在DNA中找到15N、32P、35S 解析 3H、15N既可标记在噬菌体的DNA分子 上，又可标记在噬菌体的蛋白质外壳上，而32P 只能标记在噬菌体的DNA分子上，35S只能标记 在噬菌体的蛋白质外壳上。因为在噬菌体侵染
生物类型
核酸种类
遗传 物质
实例
有细胞 结构的 生物
真核生物 原核生物
无细胞结 DNA病毒 构的生物 RNA病毒
DNA和 RNA
DNA RNA
玉米、 小麦、 DNA 人
乳酸菌、 蓝藻
DNA 噬菌体
RNA
烟草花 叶病毒
2.结论：主要的遗传物质为DNA。
对位训练
5.回答下列有关遗传物质的问题：
（1）人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传
C.遗传物质在亲代与子代之间传递性状
D.核酸是一切生物的遗传物质
（4）下列哪项不是蚕豆遗传物质的载体（ ）
A.染色体
B.叶绿体
C.线粒体
D.核糖体
解析 凡是细胞生物，不论原核或真核生物，细 胞中均有DNA和RNA两种核酸，但真正起遗传作 用的只有DNA，在无DNA的病毒（如烟草花叶病 毒、艾滋病病毒等）中，RNA才起遗传作用。在 真核细胞中，由于DNA主要存在于染色体上，故 染色体是遗传物质的主要载体，但因线粒体、叶 绿体中也有少量DNA，所以线粒体、叶绿体也可 作为遗传物质的载体。 答案 （1）B （2）A C （3）D （4）D
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，直接单独地观察它们的作用。 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。 提醒 噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内,除噬菌体 的DNA做模板起指导作用外，其余的原料——
原理：对S型细菌的成分提取、分离、鉴 定，并与R型活细菌混合培养，以观察
各成分的作用
艾弗里
3.转化实
验（体 外转化）
过程：
R型+S武型 R型
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化 的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质
（1）S型细菌加热杀死后,蛋白质 变性失活,DNA 氢键破坏双链打开，但降温后变性的DNA可复性 恢复正常（类似于PCR扩增中变性复性过程）。
核酸中含32P，细菌氨基酸含35S，噬菌体蛋白
质
含32S，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳留在
外面，只有DNA侵入，合成子代噬菌体所需的
原料均来自寄主细胞，因此，每个噬菌体侵
染细菌所形成的子代噬菌体的DNA中，只有2个含 亲代噬菌体的DNA模板链，其余均为31P,而蛋白质 外壳应全是由细菌提供的原料构建的，即全是35S。 答案 （1）31P 32P n 2(或32P 31P 2 n) （2）0 n-2 2 （3）32S 噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细
A.3和4 C.2、3和4
B.1、3和4 D.1、2、3和4
解析 2、3、4三个试管内的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型细菌的存在。 答案 D
考点二 噬菌体侵染细菌的实验 1.实验思路及方法