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1、第 3 章 基因的本質(zhì) 第 1 節(jié) DNA 是主要的遺傳物質(zhì) 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 思 維 脈 絡(luò) 1 . 說出對(duì)遺傳物質(zhì)的 早期推測(cè)。 2 . 分析肺炎雙球菌的 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié) 論。 3 . 分析噬菌體侵染細(xì) 菌實(shí)驗(yàn)的方法、過程 及結(jié)論。 4 . 說明 DNA 是主要 遺傳物質(zhì)的原因。 一 二 三 四 一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè) 一 二 三 四 二、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 一 二 三 四 一 二 三 四 三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 一 二 三 四 四、 DNA 是主要的遺傳物質(zhì) 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的區(qū)別有哪些 ? 請(qǐng)回
2、答下列問題。 1.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明 DNA是遺傳物質(zhì) ? 答案： 不能。只能證明 S型細(xì)菌含有使 R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒 性的 S型活細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子。 2.請(qǐng)分析格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的 關(guān)系。 答案： 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)包括格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和 艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) ,其中格里菲思的實(shí)驗(yàn)證明了 S型細(xì)菌體內(nèi) 含有使 R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為 S型活細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子 ,但并沒有證明轉(zhuǎn) 化因子是哪種物質(zhì)。艾弗里的實(shí)驗(yàn)則證明了轉(zhuǎn)化因子是 S型細(xì)菌 體內(nèi)的 DNA。前者是后者的基礎(chǔ)。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 1.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的對(duì)比 體內(nèi)轉(zhuǎn)化
3、實(shí)驗(yàn) 體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)者 格里菲思 艾弗里 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(duì)照 S 型細(xì)菌各成分作用的相互 對(duì)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 使 R 型細(xì) 菌轉(zhuǎn)化為 S 型細(xì)菌 實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 S 型細(xì)菌體內(nèi)有 “ 轉(zhuǎn)化因子 ” S 型細(xì)菌的 DNA 是遺傳物質(zhì) 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 聯(lián)系 所用材料相同 , 都是肺炎雙球菌 (R 型和 S 型 ); 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ) , 僅說明 S 型細(xì)菌體內(nèi)有 “ 轉(zhuǎn)化因 子 ”
4、 , 體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明 “ 轉(zhuǎn)化因子 ” 是 D N A ; 兩實(shí) 驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則 2.S型菌和 R型菌轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì) (1)加熱殺死 S型細(xì)菌的過程中 ,其蛋白質(zhì)變性失活 ,但是其內(nèi)部的 DNA在加熱結(jié)束后 ,隨溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性。 (2)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化作用的實(shí)質(zhì)是外源 DNA與受體細(xì)胞 DNA之 間的重組 ,使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信息。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中有哪些需要注意的問題 ? 嘗試完成下列問題。 (1)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中用 32P和 35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體 ,能否判 斷蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì) ,還是
5、 DNA是遺傳物質(zhì) ? 答案： 不能。如果同時(shí)用 32P和 35S標(biāo)記噬菌體 ,在上清液和沉淀 物中都能檢測(cè)到放射性 ,不能形成對(duì)照 ,無(wú)法判斷是哪種成分侵入 了大腸桿菌。 (2)離心后沉淀物與上清液各有什么成分 ? 答案： 離心后沉淀物中有被感染的大腸桿菌 ,上清液中有重量較 輕的噬菌體顆粒。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 (3)完成下表中不同情況下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析 (4)艾弗里的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)?zāi)芊?證明 DNA是主要的遺傳物質(zhì) ? 答案： 不能。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均只能證明 DNA是遺傳物質(zhì)。 標(biāo)記元素 放射性存在部位 結(jié)果分析 35 S 主要是 上清液 噬菌體的蛋
6、白質(zhì)外殼未進(jìn)入大腸桿菌 32 P 主要是 沉淀物 噬菌體的 DNA 進(jìn)入大腸桿菌 ,D N A 是遺傳物質(zhì) 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 1.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中放射性物質(zhì)的分析 (1)用 32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí) ,理論上講 ,32P標(biāo)記的 DNA 全部存在于沉淀物中 ,上清液的放射性為 0;實(shí)際上 ,上清液中有少量 放射性 ,原因有以下兩種。 原因 分析 保溫時(shí) 間過短 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 保溫時(shí) 間過長(zhǎng) 噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代噬菌體 , 經(jīng)離心后 分布于上清液 , 也會(huì)使上清液出現(xiàn)放射
7、性 (2)用 35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí) ,沉淀物中也有少量放射 性的原因 :由于攪拌不充分 ,有少量 35S 標(biāo)記的噬菌體蛋白質(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。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 2.肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較 (1)設(shè)計(jì)思路 肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 思路相同 設(shè)法將 DNA 與其他物質(zhì)分開 , 單獨(dú)、直接地研究它們 各自不同的遺傳功能 處理方 式區(qū)別 直接分離 : 分離 S 型細(xì)菌的 D N A 、多糖、蛋白質(zhì)等 , 分 別與 R 型細(xì)菌混合培養(yǎng) 同位素標(biāo)記法 : 分別標(biāo)記
8、DNA 和蛋白質(zhì)的特殊元 素 ( 32 P 和 35 S) 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 (2)對(duì)照實(shí)驗(yàn) 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的相互對(duì)照 S 型 細(xì) 菌 D NA 蛋白質(zhì) 多糖 D NA 水解物 +R 型 細(xì) 菌 a . D NA 是遺傳物質(zhì) b . 蛋白質(zhì)、多糖不是遺 傳物質(zhì) c . D NA 水解物也不是 遺傳物質(zhì) 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 問題導(dǎo)引 歸納提升 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中的相互對(duì)照 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論 :證明 DNA是遺傳物質(zhì) ,蛋白 質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 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)。 類型一 類型
9、二 類型三 類型一 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 例 1艾弗里和同事用 R型和 S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ,結(jié)果如下表。 從表可知 ( ) 實(shí)驗(yàn)組號(hào) 接種菌型 加入 S 型菌物質(zhì) 培養(yǎng)皿長(zhǎng)菌情況 R 蛋白質(zhì) R 型 R 莢膜多糖 R 型 R D N A R 型、 S 型 R D N A ( 經(jīng) D N A 酶 處理 ) R 型 A. 不能證明 S型菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子 B. 說明 S型菌的莢膜多糖有酶活性 C. 和 說明 S型菌的 DNA是轉(zhuǎn)化因子 D. 說明 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 類型一 類型二 類型三 解析： 中 R型菌中加入 S型菌的蛋白質(zhì) ,培養(yǎng)皿中沒有 S型菌生 長(zhǎng) ,證明蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因
10、子 ; 中加入 S型菌的莢膜多糖 ,培養(yǎng)皿中 沒有 S型菌生長(zhǎng) ,證明莢膜多糖不是轉(zhuǎn)化因子 ; 中加入 DNA,培養(yǎng) 皿中長(zhǎng)出了 S型菌 ,證明 DNA是轉(zhuǎn)化因子 ; 中加入經(jīng) DNA酶處理的 DNA,DNA酶分解 DNA,培養(yǎng)皿中無(wú) S型菌生長(zhǎng) ,進(jìn)一步證明 DNA是 轉(zhuǎn)化因子。 說明 DNA是遺傳物質(zhì) ,但不能說明其是主要的遺 傳物質(zhì)。 答案： C 類型一 類型二 類型三 類型二 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 例 2導(dǎo)學(xué)號(hào) 52240025用 32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌 ,經(jīng)培養(yǎng)、 攪拌、離心、檢測(cè) ,上清液的放射性占 10%,沉淀物的放射性占 90%。 上清液帶有放射性的原因可能是 ( )
11、A.離心時(shí)間過長(zhǎng) ,上清液中析出較重的大腸桿菌 B.攪拌不充分 ,吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細(xì)菌分離 C.噬菌體侵染大腸桿菌后 ,大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體 D.32P標(biāo)記了噬菌體蛋白質(zhì)外殼 ,離心后存在于上清液中 類型一 類型二 類型三 解析： 噬菌體侵染大腸桿菌時(shí) ,經(jīng)過攪拌、離心 ,上清液含較輕 的噬菌體 ,沉淀物含被侵染的大腸桿菌 ,A項(xiàng)錯(cuò)誤 ;攪拌不充分 ,噬菌 體與細(xì)菌未分離 ,放射性應(yīng)出現(xiàn)在沉淀物中 ,B項(xiàng)錯(cuò)誤 ;32P標(biāo)記的是 噬菌體的 DNA,噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)注入自身的 DNA,子代噬菌 體的 DNA會(huì)含 32P,上清液帶有放射性的原因可能是噬菌體侵染大 腸桿菌后 ,
12、大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體 ,C項(xiàng)正確、 D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案： C 類型一 類型二 類型三 類型三 生物的遺傳物質(zhì) 例 3下列有關(guān)核酸與遺傳物質(zhì)關(guān)系的敘述 ,不正確的是 ( ) A.DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì) B.有的生物的遺傳物質(zhì)是 RNA C.在真核生物中 ,DNA和 RNA都是遺傳物質(zhì) ,其中 DNA是主要的 遺傳物質(zhì) D.核酸是所有生物的遺傳物質(zhì) ,其中 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 解析： 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。如原核生物和真核生物中雖然既有 DNA,又有 RNA, 但只
13、有 DNA是遺傳物質(zhì) ;而有的病毒 (如噬菌體 )的遺傳物質(zhì)是 DNA, 有的病毒 (少數(shù) ,如煙草花葉病毒 )的遺傳物質(zhì)是 RNA。總之 ,核酸是 一切生物的遺傳物質(zhì)。 答案： C 類型一 類型二 類型三 類型一 類型二 類型三 1 2 3 4 5 1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中 ,將加熱殺死的有毒的 S型細(xì)菌和無(wú)毒 的 R型細(xì)菌混合后注入小鼠體內(nèi) ,結(jié)果在小鼠體內(nèi)找到了下列哪種 類型的細(xì)菌 ? ( ) A.有毒的 S型細(xì)菌 B.有毒的 R型細(xì)菌 C.無(wú)毒的 S型細(xì)菌 D.有毒的 S型細(xì)菌和無(wú)毒的 R型細(xì)菌 答案： D 1 2 3 4 5 2.在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中 ,在培養(yǎng)有 R型細(xì)菌的 1
14、、 2、 3、 4四 支試管中 ,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型細(xì)菌 的是 ( ) A.3和 4 B.1、 3和 4 C.2、 3和 4 D.1、 2、 3和 4 解析： 2、 3、 4三支試管內(nèi)的 R型細(xì)菌因?yàn)闆]有 S型細(xì)菌的 DNA,所 以都不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。 1號(hào)試管因?yàn)橛?S型細(xì)菌的 DNA,所以會(huì)使 R型 細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化 ,但是發(fā)生轉(zhuǎn)化的 R型細(xì)菌只是一部分 ,故試管內(nèi)仍然 有 R型細(xì)菌存在。 答案： D 1 2 3 4 5 3.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 (
15、 ) 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： 用 32P和 35S分別標(biāo)記噬菌體的 DNA和蛋白質(zhì)外殼 ,35S僅存于 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 和 3H在蛋白質(zhì)和 DNA中都含有 ,無(wú)法區(qū)別是哪一種成分發(fā)揮作用 , 同時(shí)用 32P、 35S標(biāo)記噬菌體 ,DNA和蛋白質(zhì)都有放射性 ,也無(wú)法判斷 是哪一種成分發(fā)揮作用。 答案： D 1 2 3 4 5 4.導(dǎo)學(xué)號(hào) 52
16、240026下圖所示為同位素 32P、 35S分別標(biāo)記 DNA和蛋 白質(zhì)的噬菌體侵染細(xì)菌 (未標(biāo)記 )的實(shí)驗(yàn) ,侵染后產(chǎn)生的子噬菌體的 DNA分子和蛋白質(zhì)分子應(yīng)含有的元素分別是 ( ) A.31P、 32P;32S B.31P、 32P;35S C.31P、 32P;32S、 35S D.32P;32S、 35S 解析： DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制 ,子噬菌體的 DNA中含有 31P 和 32P,而合成蛋白質(zhì)外殼所用原料由細(xì)菌提供 ,不會(huì)含有 35S。 答案： A 1 2 3 4 5 5.甲、乙兩種不同的 RNA病毒 ,經(jīng)病毒重建形成 “雜交病毒 ”丙 ,用丙 病毒侵染植物細(xì)胞 ,在植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的新一代病毒可表示為 ( ) 解析： “雜交病毒 ”丙的蛋白質(zhì)外殼來自甲病毒 ,核酸來自于乙病毒。 丙在侵染植物細(xì)胞時(shí) ,蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外 ,只有核酸進(jìn)入植物 細(xì)胞 ,指導(dǎo)合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。因此乙病毒的核酸在植物細(xì)胞內(nèi)可 以大量地指導(dǎo)合成乙病毒。 答案： D
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