1、第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质,一、对遗传物质的早期推测,蛋白质,DNA,蛋白质,二、肺炎双球菌转化实验 1.肺炎双球菌的特点：,粗糙,有,有,2.格里菲思体内转化实验： (1)过程和结果：,不死亡,S型活细菌,死亡,S型活细菌,(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有_，将R 型活细菌转化为S型活细菌。,转化因子,3.艾弗里体外转化实验： (1)实验过程及结果：,R型和S型,R型,(2)结论：S型细菌的_是“转化因子”，即DNA是使 R型细菌产生_的物质。,DNA,稳定遗传变化,三、噬菌体侵染细菌实验 1.实验方法：_。,放射性同位素标记法,2.实验步骤和结果：,35S,32
2、P,35S,32P,很高,很低,很低,很高,35S,32P,3.实验结果及结论：,有,无,有,无,DNA,四、DNA是主要的遗传物质 1.RNA是遗传物质的实验： (1)过程及结果：(2)结论：_。,不感染病毒,RNA,感染病毒,RNA是遗传物质,2.生物的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以说DNA是_的遗传物质。,主要,【易错辨析】 1.有荚膜的S型肺炎双球菌有毒，无荚膜的R型肺炎双球菌无毒，所以荚膜有毒。 ( ) 分析：S型细菌会引起人或小鼠患病，荚膜与细菌致病性有关，但本身无毒。,2.格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。 ( ) 分析：格里菲思没有证明
3、DNA是遗传物质，只证明了加热杀死的S型菌中含有某种转化因子。 3.艾弗里实验中S型菌的DNA加入R型菌的培养基上，最后生存的细菌都是S型菌。 ( ) 分析：艾弗里实验中S型菌的DNA+R型菌的培养基上生存的细菌不都是S型菌，大多数仍为R型菌。,4.T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，P存在于DNA中，S几乎全部存在于蛋白质中。 ( ) 5.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA。 ( ) 分析：烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA，有些病毒的遗传物质是DNA。,【科技生活】 早在公元前3世纪，吕氏春秋中就记载着“
4、夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种的性状能够保持相对稳定，那么决定这种遗传特性的物质是什么？ 提示：遗传物质(DNA)。,知识点一 肺炎双球菌转化实验 比较体内转化实验和体外转化实验,【易错提醒】 有关肺炎双球菌转化实验的三点提醒 (1)在转化实验中，使小鼠致死的是S型细菌，不是S型细菌的DNA。 (2)在转化实验中，只有少数的R型细菌转化为S型细菌，并非全部的R型细菌都发生转化。 (3)艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质，格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。,【拓展深化】 (1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白
5、质变性失活，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低时，DNA的结构就会恢复，但蛋白质却不能恢复。由此可以推断：加热杀死的S型细菌中的“转化因子”只能是DNA。,(2)转化的实质是由于S型细菌的DNA整合到了R型细菌的DNA上，实现了基因的重新组合。 (3)菌落是单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的一种肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群。每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。,【典题通关】 【典例】(2017石家庄高一检测)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.不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子 B.说明S型细菌的
6、荚膜多糖有酶活性 C.和说明S型细菌的DNA是转化因子 D.说明DNA是主要的遗传物质,【解题探究】 (1)抓准题眼：加入S型细菌的提取物质和对应菌落的 生长情况，分析物质对于R型细菌是否具有_作 用，各组实验之间是_关系。 (2)扫清障碍：DNA是主要的遗传物质不能单一地通过 某个实验得出，是由众多生物的遗传物质分析归纳得 出的。,转化,对照,【解析】选C。第组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误；第组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关，第组实验说明DNA被水解后不能使R型细菌转化为S型细菌，C项正确；组实验只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主
7、要的遗传物质，D项错误。,【互动探究】 (1)上述实验中，哪几组的对照可以得出DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质的实验结论？ 提示：实验组和。 (2)本题中设置实验组的目的是什么？ 提示：与实验组形成对照，证明了DNA是转化因子，水解产物不是转化因子。,【过关训练】 1.(2017临沂高一检测)肺炎双球菌中的S型细菌具有荚膜多糖，R型细菌则不具有。下列叙述中错误的是 ( ) A.培养R型活细菌时加入S型细菌的荚膜多糖，能够产生具有荚膜的细菌 B.培养R型活细菌时加入S型细菌DNA的水解产物，不能够产生具有荚膜的细菌,C.培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA，能够产生具有荚膜的细菌 D.培养R
8、型活细菌时加入S型细菌的蛋白质，不能够产生具有荚膜的细菌,【解析】选A。S型细菌的荚膜多糖不能使R型活细菌转 化成S型细菌，所以培养R型活细菌时加入S型细菌的荚 膜多糖，不可能产生具有荚膜的细菌，A错误；S型细 菌DNA的水解产物不携带遗传信息，所以培养R型活细 菌时加入S型细菌DNA的水解产物，不能产生具有荚膜 的细菌，B正确；S型细菌的DNA能使R型活细菌转化成S,型细菌，所以培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA，能产生具有荚膜的细菌，C正确；S型细菌的蛋白质不携带遗传信息，所以培养R型活细菌时加入S型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细菌，D正确。,2.下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的
9、叙述中，错误的是( ) A.需对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定 B.配制培养基的成分应适合肺炎双球菌的生长和繁殖 C.转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系 D.实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质,【解析】选C。该实验的设计思路是将DNA和其他物质 分开，单独地、直接地观察它们在遗传中所起的作 用，所以首先要将S型细菌的组成成分进行提取、分离 和鉴定，然后分别做转化实验，A项正确；艾弗里采用 细菌培养技术，需要配制适合细菌生长和繁殖的培养 基，观察培养基上的菌落特点，以判断肺炎双球菌的 种类，B项正确；使R型细菌发生转化的是S型细菌的,DNA，而且DNA纯度越高，转化效
10、率越高，C项错误；只 有S型细菌的DNA才会使R型细菌发生转化，蛋白质等其 他物质不能，故该实验能够证明DNA是遗传物质，而蛋 白质等其他物质不是遗传物质，D项正确。,【补偿训练】 下列哪一项是艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法或实验设计思路( ) A.杂交实验法 B.放射性同位素标记法 C.病毒侵染法 D.单独地直接观察不同成分的作用,【解析】选D。由于艾弗里及其同事研究肺炎双球菌体外转化实验时，将S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质分离开，单独地直接观察它们各自的作用，从而证明了DNA是遗传物质。,知识点二 噬菌体侵染细菌的实验 1.实验材料： (1)T2噬菌体： 结构(如图)：头部和
11、尾部的外壳都是由 蛋白质构成的，头部内含有DNA。,特点：营寄生生活，在宿主细胞外没有独立代谢能力。 生活史：T2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合成自身的组成成分，进行大量增殖。 (2)大肠杆菌：单细胞原核生物。,2.实验思路： 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分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们各自的作用。,3.噬菌体侵染细菌的过程：,4.实验分析： 35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，32P标记的DNA进入了宿主细胞内。,5.实验结论： (1)直接证明：DNA是噬菌体的遗传物
12、质。 (2)间接证明：DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性； DNA能控制蛋白质的生物合成，从而控制生物体的新陈代谢和性状。 (3)不能证明：DNA是主要的遗传物质； 蛋白质不是遗传物质。,6.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性分析： (1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌：,(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌：,【易错提醒】 有关噬菌体侵染细菌实验的四点提醒 (1)该实验中，只有DNA进入细菌体内，DNA复制和蛋白质合成所需要的原料、能量和场所等均由宿主细胞细菌提供。 (2)该实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入
13、细菌体内。,(3)该实验中，在沉淀物中放射性较高时，而在上清液中放射性并不是0；在上清液中放射性较高时，而在沉淀物中放射性也并不是0。 (4)标记噬菌体时应先标记细菌，用噬菌体侵染被标记的细菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，必须依赖活细胞生存。,【拓展深化】同位素标记法 （1）适用范围及实验原理：同位素标记法一般是在需要研究的物质体系中，加入一些放射性同位素原子(标记原子)，用放射性监测手段来跟踪其行迹，研究出该系统的变化规律。可用来研究元素在同一生物体内各细胞之间以及细胞内各细胞器之间、各物质之间的运行和变化情况。,（2）常用元素：用于示踪技术的放射性同位素一般是构成细胞
14、化合物的重要元素，如3H、14C、32P、35S等。 （3）一般流程：明确研究的生命活动确定密切相关的化合物选择恰当的放射性元素用含放射性元素的物质处理细胞或生物放射性检测得出规律。,【教材易漏知识】 P45 相关信息 T2噬菌体的化学组成中只含有_和_，硫只存 在于_中，因此用放射性35S标记的结构是_ _，磷几乎都存在于_中，因此用放射性32P 标记的结构主要是_。,蛋白质,DNA,蛋白质,蛋白质,外壳,DNA分子,DNA,【典题通关】 【典例】(2017南昌高一检测)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验： 用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌； 用未
15、标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌； 用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。,一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是 ( ) A.沉淀物、上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 C.沉淀物、上清液、沉淀物 D.上清液、上清液、沉淀物和上清液,【解题探究】 (1)抓准题眼：放射性存在的主要部位，元素标记的物 质物质存在的场所。 (2)扫清障碍：噬菌体增殖时进入大肠杆菌的是_， 合成所需的原料都来自_；沉淀物中主要含有 的是_，上清液中主要是原来噬菌体的_ _。,DNA,大肠杆菌,大肠杆菌,蛋白质,外壳,【解析】选B。32P标记的是噬菌体的DNA，用32P标记
16、的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌时，只有DNA进入大肠杆菌，并随着大肠杆菌离心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物；用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌时，噬菌体的DNA和大肠杆菌均离心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物；3H标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳，蛋白质外壳离心到上清液中，而噬菌体的DNA和大肠杆菌离心到沉淀物中，故放射性存在的主要部位是沉淀物和上清液。,【互动探究】 (1)本题实验中，子代噬菌体的DNA和蛋白质中是否都含有3H？为什么？ 提示：子代噬菌体的DNA中含有3H，而蛋白质中不含3H。因为合成DNA的模板来自亲代DNA，亲代DNA中含有3H，而合成蛋白质的
17、原料来自大肠杆菌，大肠杆菌内不含3H。,(2)本题实验中，子代噬菌体有放射性吗？试解释原因。 提示：子代噬菌体有放射性。由于噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，可以利用大肠杆菌内的氨基酸合成蛋白质，而大肠杆菌内的氨基酸中含有35S。,【方法规律】噬菌体中的放射性元素的检测方法,【过关训练】 1.(2017全国卷)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T2噬菌体的核酸中 D.人类免疫缺陷
18、病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同,【解析】选C。本题主要考查T2噬菌体侵染细菌的实验及病毒的特点。T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，A项错误；T2噬菌体缺乏独立代谢的能力，只能在宿主细胞内进行代谢，B项错误；T2噬菌体侵入宿主细胞后，利用宿主细胞的核苷酸合成自身的核酸，培养基中32P经宿主摄取后，可以出现在T2噬菌体的核酸中，C项正确；人类免疫缺陷病毒(HIV)的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。,2.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程为：同位素标记噬菌体噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心检测上清液和沉淀物的放射性，下列说法正确的是( ) A.实验中有两次培
19、养T2噬菌体的过程，可以说明病毒的生命活动离不开细胞 B.噬菌体侵染的是未被标记的大肠杆菌，为保证侵染的效果可延长保温的时间,C.离心的目的是让T2噬菌体和大肠杆菌分离 D.用32P标记的一组感染实验，放射性主要分布在上清液中,【解析】选A。噬菌体没有细胞结构，所以培养噬菌体必须先培养对应的细菌，说明病毒的生命活动离不开细胞，A正确；被放射性同位素标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，如果侵染时间太长会导致细菌内子代噬菌体释放出来，影响实验结果，B错误；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，C错误；用32P标记的一组感染实验，放射性主要分布在
20、沉淀物中，D错误。,【补偿训练】 如果用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，上述元素的分布情形为( ) A.可在外壳中找到15N和35S B.可在DNA中找到15N和32P C.可在外壳中找到15N D.可在DNA中找到15N、32P、35S,【解析】选B。噬菌体是DNA病毒，由蛋白质外壳和DNA组成，蛋白质和DNA都有C、H、O、N四种元素，蛋白质中含有S，DNA中含有P。当用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，只有DNA进入细菌内，在子代噬菌体的结构成分中，在DNA中能找到15N和32P，在外壳中不会找到15N和35S。,知识
21、点三 DNA是主要的遗传物质 1.不同生物的遗传物质：,2.生物的遗传物质总结： (1)生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。 (2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。 (3)只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。 (4)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。,【易错提醒】 有关遗传物质的三点提醒 (1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。 (2)DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 (3)一种生物只能有一种遗传物质，在同一种生物体内，不存在“主要遗传物质”
22、和“次要遗传物质”之分。,【典题通关】 1.(2017郑州高一检测)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.酵母菌的遗传物质主要是DNA C.艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA D.病毒的遗传物质是DNA或RNA,【解析】选D。具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，不具有细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，一种生物体内的核酸可能有两种，但遗传物质只有一种。,2.如图是某种高等植物病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体( ),A.寄生于细胞内，通过RNA遗传 B.寄生于细胞间，通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内，通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞间，通过R
23、NA遗传,【解析】选A。从图示可看出，将RNA接种在叶片上，叶片出现了病斑；而将蛋白质外壳接种到叶片上，叶片上没有出现病斑。所以该病原体寄生于细胞内，并通过RNA遗传。,【补偿训练】 下列有关遗传物质的叙述错误的是( ) A.正常情况下，同一生物的不同组织，DNA结构一定相同，数量也一定相同 B.正常情况下，同一生物的不同组织，DNA结构一定相同，数量可能不同 C.细胞生物的遗传物质都是DNA D.任何生物个体的遗传物质都只有一种,【解题指南】(1)明确生物的种类：细胞生物还是非细胞生物。 (2)判断遗传物质的类型：细胞生物的遗传物质都是DNA，非细胞生物的病毒含有哪种核酸，哪种核酸就是遗传物
24、质。,【解析】选A。由于生物的不同组织分化程度不同，高度分化的组织不分裂，DNA含量稳定，分化程度较低的组织由于细胞不断分裂，其DNA含量(或数量)经常发生变化，故选项A错、选项B正确；有细胞结构的生物既含DNA，也含RNA，但只有DNA是遗传物质，选项C正确；无细胞结构的病毒，只含一种核酸，含哪种核酸，哪种核酸就是遗传物质，选项D正确。,【备选要点】证明RNA是遗传物质的实验设计 1.实验材料： 烟草花叶病毒(简称TMV)和车前草病毒(简称HRV)，二者基本成分都是蛋白质和RNA。,2.实验过程及现象：,(1)TMV、HRV侵染实验，如图A所示：,(2)病毒重新构建和侵染实验，如图B所示：,3.实验结论：对烟草花叶病毒和车前草病毒来说，RNA是遗传物质。,
