（粵渝冀遼蘇皖閩鄂湘津京魯瓊專用）2018-2019學年高中生物 第3章 基因的本質 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質學案 新人教版必修2

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質一、肺炎雙球菌的轉化實驗1對遺傳物質的早期推測20世紀20年代，大多數(shù)科學家認為蛋白質是生物體的遺傳物質。20世紀30年代，人們認識到DNA的重要性，但是認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。2肺炎雙球菌類型項目S型細菌R型細菌菌落表面光滑表面粗糙菌體有無毒性有無3.格里菲思的體內轉化實驗實驗過程結果分析結論R型活細菌小鼠不死亡R型細菌無毒性加熱殺死的S型細菌體內含有“轉化因子”，促使R型細菌轉化為S型細菌S型活細菌小鼠死亡S型細菌有毒性加熱殺死的S型細菌小鼠不死亡加熱殺死的S型細菌已失活，毒性消失小鼠死亡S型活細菌R型細菌轉化為S型細菌，且性狀可以遺傳4.艾弗里的轉化實驗(1)實驗過程及結果(2)結論：DNA是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質。例1某研究人員模擬肺炎雙球菌轉化實驗，進行了以下4個實驗：S型細菌的DNADNA酶加入R型細菌注射入小鼠R型細菌的DNADNA酶加入S型細菌注射入小鼠R型細菌DNA酶高溫加熱后冷卻加入S型細菌的DNA注射入小鼠S型細菌DNA酶高溫加熱后冷卻加入R型細菌的DNA注射入小鼠以上4個實驗中小鼠存活的情況依次是()A存活，存活，存活，死亡B存活，死亡，存活，死亡C死亡，死亡，存活，存活D存活，死亡，存活，存活答案D解析能使小鼠死亡的是活的S型細菌，而不是S型細菌的DNA。中有活的R型細菌，無毒性，小鼠存活；中有活的S型細菌，小鼠死亡；中有S型細菌的DNA和無活性的R型細菌，無活性的R型細菌無法轉化成活的S型細菌，S型細菌的DNA無法使小鼠死亡；中只有R型細菌的DNA，無法使小鼠死亡。例2艾弗里及其同事用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，結果如表所示。由表可知()實驗組號接種菌型加入S型細菌的物質培養(yǎng)皿長菌情況R型蛋白質R型R型莢膜多糖R型R型DNAR型、S型R型DNA(經DNA酶處理)R型A.不能證明S型細菌的蛋白質不是轉化因子B說明S型細菌的莢膜多糖有酶活性C和說明S型細菌的DNA是轉化因子D說明DNA是主要的遺傳物質答案C解析第組實驗說明蛋白質和莢膜多糖與R型細菌轉化為S型細菌無關，A、B項錯誤；第組實驗說明DNA與R型細菌轉化為S型細菌有關，第組實驗說明DNA被水解后的產物不能使R型細菌轉化為S型細菌，C項正確；只能說明DNA是遺傳物質，而不能說明DNA是主要的遺傳物質，D項錯誤。易錯易混肺炎雙球菌轉化實驗的幾個易錯點(1)轉化過程中并不是所有的R型細菌都被轉化成S型細菌，而只是小部分R型細菌被轉化成S型細菌。(2)加熱殺死S型細菌的過程中，其蛋白質變性失活，但是其內部的DNA在加熱結束后隨溫度的恢復又逐漸恢復活性。(3)體內轉化實驗的結論是S型細菌體內有“轉化因子”，沒有證明“轉化因子”是DNA，體外轉化實驗進一步證明“轉化因子”是DNA。二、噬菌體侵染細菌的實驗1實驗者：赫爾希和蔡斯。2實驗方法：放射性同位素標記法。3實驗材料：T2噬菌體(如圖所示)。4實驗過程 (1)標記T2噬菌體(2)侵染細菌5實驗分析(1)T2噬菌體侵染細菌時，DNA進入到細菌的細胞中，而蛋白質外殼留在外面。(2)子代T2噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA來遺傳的。6實驗結論：DNA才是真正的遺傳物質。例3赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標記T2噬菌體的蛋白質和DNA，下列被標記的部分組合是()A BC D答案A解析組成噬菌體蛋白質的基本單位是氨基酸，而P是噬菌體DNA組成成分之一磷酸的構成元素，對照圖解標號被標記的部分應分別選擇。例4為證明蛋白質和DNA究竟哪一種是遺傳物質，赫爾希和蔡斯做了“T2噬菌體侵染大腸桿菌”的實驗(T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內)。下圖中親代噬菌體已用32P標記，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關于本實驗及病毒、細菌的敘述正確的是()A圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，其內的營養(yǎng)成分中要加入32P標記的無機鹽B若要達到實驗目的，還要再設計一組用35S標記噬菌體的實驗，兩組相互對照C噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律，而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離定律D若本組實驗B(上清液)中出現(xiàn)放射性，則不能證明DNA是遺傳物質答案B解析由題干信息可知，圖中親代噬菌體已用32P標記，則錐形瓶中培養(yǎng)液內的營養(yǎng)成分應無放射性標記；要證明DNA是遺傳物質，還應設計一組用35S標記噬菌體的實驗，兩組為相互對照實驗；大腸桿菌是原核生物，其遺傳不遵循基因分離定律；若本組實驗B(上清液)中出現(xiàn)放射性，可能是實驗時間較長，大腸桿菌裂解導致的，也可能是部分噬菌體的DNA未侵入大腸桿菌，經攪拌、離心到上清液中。思維啟迪同位素標記法在噬菌體侵染細菌實驗中的應用分析(1)用哪種標記元素若用32P和35S，則分別標記了DNA和蛋白質，若用C、H、O等，則同時標記了DNA和蛋白質。(2)注意標記對象是噬菌體還是細菌，標記對象不同對應結果不同項目DNA蛋白質DNA和蛋白質噬菌體32P35S14C、3H、18O、15N細菌31P32S12C、2H、16O、14N子代噬菌體32P(少數(shù))、31P(全部)32SC、H、O、N的兩種同位素都有三、生物的遺傳物質1RNA是遺傳物質的實驗證據(jù)(1)實驗材料：煙草花葉病毒，只由蛋白質和RNA組成。(2)實驗過程(3)結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，不是蛋白質。2絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA，只有極少數(shù)生物的遺傳物質是RNA。因此，DNA是主要的遺傳物質。歸納總結不同生物的遺傳物質細胞生物非細胞生物真核生物原核生物多數(shù)病毒少數(shù)病毒核酸種類DNA和RNADNA和RNADNARNA遺傳物質DNADNADNARNA例5(2018·濱州高一檢測)下圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質”的實驗過程，由此可以判斷()A水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNABTMV的蛋白質不能進入煙草細胞中C侵入煙草細胞的RNA進行了逆轉錄過程DRNA是TMV的主要遺傳物質答案A解析水和苯酚的作用是將TMV的RNA與蛋白質分離開，A正確；能將TMV的蛋白質接種到正常煙草花葉細胞內，即TMV的蛋白質能進入煙草細胞中，B錯誤；通過該實驗無法判斷侵入煙草細胞的RNA是否進行了逆轉錄過程，C錯誤；本實驗表明RNA是TMV的遺傳物質，而不能表明RNA是TMV的主要遺傳物質，D錯誤。例6下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是()A豌豆的遺傳物質主要是DNAB酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上CT2噬菌體的遺傳物質含有硫元素DHIV的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸答案B解析豌豆的遺傳物質只有DNA；酵母菌的遺傳物質DNA主要分布在染色體上，少量分布在細胞質中；T2噬菌體的遺傳物質是DNA，不含S元素；HIV的遺傳物質是RNA，初步水解后產生4種核糖核苷酸。1判斷正誤(1)格里菲思的實驗結果沒有具體證明哪一種物質是遺傳物質()(2)艾弗里證明轉化因子是DNA而不是蛋白質()(3)1952年，赫爾希和蔡斯用35S和32P分別標記T2噬菌體，證明T2噬菌體的遺傳物質是DNA()(4)用含35S的噬菌體侵染細菌，經離心后，可在沉淀物中發(fā)現(xiàn)大量的放射性物質()(5)真核生物細胞中的遺傳物質都是DNA，原核生物細胞中的遺傳物質都是RNA()答案(1)(2)(3)(4)×(5)×2探索遺傳物質的過程是漫長的，直到20世紀初期，人們仍普遍認為蛋白質是遺傳物質。當時人們作出判斷的理由不包括()A不同生物的蛋白質在結構上存在差異B蛋白質與生物的性狀密切相關C蛋白質比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性，并且能夠自我復制D蛋白質中氨基酸的不同排列組合可以儲存大量遺傳信息答案C解析蛋白質的熱穩(wěn)定性較DNA差，且不能復制；其他選項所述的蛋白質的特點，與遺傳物質應具備的特征一致。3肺炎雙球菌轉化實驗證明了()A基因位于染色體上B染色體是遺傳物質的主要載體CDNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質D在不含DNA的生物體內，RNA就是該生物的遺傳物質答案C4下列有關核酸與遺傳物質關系的敘述，不正確的是()ADNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質B有些生物的遺傳物質是RNAC在真核生物中，DNA和RNA都是遺傳物質，其中DNA是主要的遺傳物質D核酸是所有生物的遺傳物質，其中DNA是主要的遺傳物質答案C解析具有細胞結構的生物含有DNA和RNA兩種核酸，但DNA是遺傳物質，病毒只含有DNA或RNA一種核酸，其含有的這種核酸就是該病毒的遺傳物質?？傊?，大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA，即DNA是主要的遺傳物質。5下圖是噬菌體侵染細菌示意圖，請回答下列問題：(1)噬菌體侵染細菌的正確順序應是_。(2)圖中D表明噬菌體侵染細菌時，留在細菌外的是_，注入細菌體內的物質是_。(3)圖中E表明_。(4)噬菌體侵染細菌實驗得出了_是遺傳物質的結論。 答案(1)BDAEC(2)蛋白質外殼噬菌體DNA(3)噬菌體復制完成(產生性狀完全相同的噬菌體后代)(4)DNA解析噬菌體侵染細菌的過程可以分為五個步驟：吸附：噬菌體用尾部的末端吸附在細菌表面；侵入：噬菌體通過尾軸把DNA全部注入到細菌細胞內，蛋白質外殼留在細胞外面不起作用；生物合成：在細菌體內，以噬菌體的DNA為模板，利用細菌的化學成分合成噬菌體的DNA和蛋白質分子；組裝：新合成的DNA和蛋白質外殼組裝成與親代一模一樣的子代噬菌體(結構、成分相同)；釋放：子代噬菌體由于細菌的裂解而釋放出來，再去侵染其他細菌(功能相同)。由此可見，只有親代的DNA參與了子代噬菌體的復制過程，蛋白質未參與，說明親代的性狀通過DNA傳給后代，所以說DNA是遺傳物質。對點訓練題組一肺炎雙球菌的轉化實驗1肺炎雙球菌的轉化實驗中，發(fā)生轉化的細菌和含轉化因子的細菌分別是()AR型細菌和S型細菌 BR型細菌和R型細菌CS型細菌和S型細菌 DS型細菌和R型細菌答案A解析肺炎雙球菌轉化實驗證明滅活的S型細菌體內有某種轉化因子存在，它能使R型活細菌轉化為S型細菌。2如圖為肺炎雙球菌轉化實驗中的基本步驟，下列有關說法正確的是()A都要加熱處理B要將所有提取物與R型細菌共同培養(yǎng)C的結果是只有S型或R型一種菌落D的結果可能是有S型、R型兩種菌落答案D解析過程是將加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合培養(yǎng)，接種到固體培養(yǎng)基上，經過程后，可以培養(yǎng)出S型、R型兩種菌落；過程是分離出S型細菌的DNA和蛋白質等大分子物質，不需加熱處理，經過程分別與R型細菌混合培養(yǎng)，接種到固體培養(yǎng)基上，經過程后，可以培養(yǎng)出S型、R型兩種菌落或R型一種菌落。3格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗證實了()ADNA是遺傳物質BDNA是主要的遺傳物質C蛋白質不是遺傳物質D加熱殺死的S型細菌中含有某種“轉化因子”答案D解析格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗證實了加熱殺死的S型細菌中含有某種“轉化因子”，但不能確定該“轉化因子”的化學本質。4艾弗里等人為了弄清轉化因子的本質，進行了一系列的實驗，如圖是他們所做的一組實驗，則三個實驗的培養(yǎng)皿中只存在一種菌落的為()A實驗一 B實驗二C實驗三 D實驗一和三答案B解析實驗二中加入的DNA酶能分解S型細菌的DNA，R型細菌不能發(fā)生轉化，所以菌落只有一種，即R型菌落；實驗一和實驗三中產生的菌落均有兩種。5在肺炎雙球菌的轉化實驗中，在培養(yǎng)有R型細菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白質、多糖，經過培養(yǎng)，檢查結果發(fā)現(xiàn)試管內仍然有R型細菌的是()A3和4 B1、3和4C2、3和4 D1、2、3和4答案D解析2、3、4三支試管內只有R型細菌，因為沒有S型細菌的DNA，所以都不會發(fā)生轉化；1號試管因為有S型細菌的DNA，所以會使R型細菌發(fā)生轉化，但是發(fā)生轉化的R型細菌只是一部分，故試管內仍然有R型細菌存在。題組二噬菌體侵染細菌的實驗6艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都能證明DNA是遺傳物質，對這兩個實驗的研究方法可能有：設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應；放射性同位素標記法。下列有關敘述正確的是()A兩者都運用了和B前者運用了，后者運用了C前者只運用了，后者運用了和D前者只運用了，后者運用了和答案D解析艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗是設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應。而赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗也是把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應，并且運用了放射性同位素標記法。7(2017·全國，2)在證明DNA是遺傳物質的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關的敘述，正確的是()AT2噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復制和增殖BT2噬菌體病毒顆粒內可以合成mRNA和蛋白質C培養(yǎng)基中的32P經宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中D人類免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程相同答案C解析T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒，只能侵染大腸桿菌，不能侵染肺炎雙球菌，所以不可以在肺炎雙球菌中復制和增殖，A錯誤；病毒沒有細胞結構，不能獨立生活，所以在T2噬菌體病毒顆粒內不可以合成mRNA和蛋白質，需要借助宿主細胞來合成mRNA和蛋白質，B錯誤；噬菌體侵染細菌時，其DNA進入細菌并作為模板控制子代噬菌體的合成，復制及表達需大腸桿菌提供原料、酶和ATP，所以培養(yǎng)基中的32P經宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中，C正確；人類免疫缺陷病毒是RNA病毒，T2噬菌體是DNA病毒，因此二者的核酸類型和增殖過程不相同，D錯誤。8用32P標記S型肺炎雙球菌的DNA,35S標記其蛋白質，將其加熱殺死后與未標記的R型活細菌混合并注入小鼠體內。一段時間后，從死亡的小鼠體內提取到活的S型和R型細菌。下列有關元素分布的分析，最可能的情況是()A部分S型細菌含有32P，不含35SB部分R型細菌含有32P和35SC所有S型細菌都含有32P，不含35SD所有R型細菌都含有35S，不含32P答案A解析由于加熱殺死后的S型細菌與未標記的R型細菌混合并注入小鼠體內，能進入R型細菌起轉化作用的是32P標記的DNA，而失去活性的蛋白質不能進入細菌，所以S型細菌利用自己的DNA的兩條鏈為模板，用R型細菌的原料合成自身的DNA和蛋白質，因此小鼠體內的部分S型細菌含有32P，全部不含35S，A項正確。9(2017·曲阜高一檢測)下面是噬菌體侵染細菌實驗的部分步驟示意圖，對此實驗的有關敘述正確的是()A本實驗所使用的被標記的噬菌體是接種在含有35S的培養(yǎng)基中獲得的B本實驗選用噬菌體作實驗材料的原因之一是其結構組成只有蛋白質和DNAC實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把DNA和蛋白質分開再分別檢測其放射性D在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S，說明噬菌體的遺傳物質是DNA不是蛋白質答案B解析病毒的繁殖離不開細胞，要標記噬菌體，應先標記細菌細胞，A錯誤；本實驗選用噬菌體作為實驗材料是因為其只由蛋白質和DNA組成，B正確；實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把細菌和吸附在細菌上的噬菌體的蛋白質外殼分開，C錯誤；僅用35S標記噬菌體蛋白質外殼做侵染細菌實驗，在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S，只能說明蛋白質沒有進入細菌內，而不能說明DNA是噬菌體的遺傳物質，也不能說明蛋白質不是遺傳物質，D錯誤。10如果用15N、32P、35S共同標記噬菌體后，讓其侵染大腸桿菌，在產生的子代噬菌體的組成結構中，能夠找到的標記元素為()A在外殼中找到15N和35SB在DNA中找到15N和32PC在外殼中找到15ND在DNA中找到15N、32P和35S答案 B解析用15N、32P、35S共同標記噬菌體，15N標記了噬菌體的DNA和蛋白質外殼，32P標記了噬菌體的DNA,35S標記了噬菌體的蛋白質外殼。噬菌體侵染細菌過程中蛋白質外殼留在細菌外面，DNA進入細菌內部，在細菌中以噬菌體DNA為模板，利用細菌的原料合成子代噬菌體的DNA和蛋白質外殼，由于DNA復制，故在子代噬菌體中能找到15N和32P標記的DNA，不能找到35S和15N標記的蛋白質。題組三生物的遺傳物質11下列有關遺傳物質的敘述，正確的是()A生物細胞中DNA較多，所以DNA是主要的遺傳物質B真核細胞內的DNA是遺傳物質，原核細胞內的RNA是遺傳物質C人體細胞核內的遺傳物質是DNA，而細胞質內的遺傳物質是RNAD病毒的遺傳物質是DNA或RNA答案D解析絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質，A錯誤；只要細胞內存在DNA，DNA就是遺傳物質，B、C錯誤。12如圖是某種高等植物的病原體的遺傳過程實驗，實驗表明這種病原體()A寄生于細胞內，通過RNA遺傳B寄生于細胞間，通過蛋白質遺傳C寄生于細胞內，通過蛋白質遺傳D寄生于細胞間，通過RNA遺傳答案A解析從圖示可看出，將RNA接種在葉片上，葉片出現(xiàn)了病斑；而將蛋白質外殼接種到葉片上，葉片上沒有病斑。所以該病原體是通過RNA遺傳的。綜合強化13根據(jù)下列材料，分析回答問題：材料1：用同位素31P、32P和32S、35S分別作如下標記：項目噬菌體大腸桿菌脫氧核苷酸32P31P氨基酸32S35S材料2：(1)用32P標記噬菌體的大致操作過程：_；_。(2)若材料1中的噬菌體和大腸桿菌分別換成煙草花葉病毒和煙葉細胞，則能說明_。(3)分析材料2，AD的結果中，哪項不正確？說明理由：_。(4)材料1、材料2共同說明的問題是_。答案(1)在含有放射性32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌再用上述大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體(2)RNA是遺傳物質(3)D；DNA分子被DNA酶分解掉，R型細菌不能轉化成S型細菌，小鼠應為正常(4)DNA是遺傳物質解析(1)由于噬菌體是病毒，必須寄生在活細胞中，所以需先用培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體。(2)煙草花葉病毒的核酸是RNA，它可以侵染煙草的葉肉細胞，說明RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質。(3)由于DNA酶能夠分解DNA分子，不存在DNA時就不能使R型細菌轉化成S型細菌，所以小鼠不會死亡。(4)材料1、材料2共同說明的是DNA是遺傳物質。141952年“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯研究了噬菌體的蛋白質和DNA在侵染過程中的功能。請回答下列有關問題：(1)他們指出“噬菌體在分子生物學的地位就相當于氫原子在玻爾量子力學模型中的地位一樣”。噬菌體作為實驗材料具有_的特點。(2)通過_的方法分別獲得被32P或35S標記的噬菌體，用標記的噬菌體侵染細菌，從而追蹤在侵染過程中_變化。(3)侵染一段時間后，用攪拌器攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中的放射性，得到如圖所示的實驗結果。攪拌的目的是_，所以攪拌時間少于1 min時，上清液中的放射性_。實驗結果表明當攪拌時間足夠長以后，上清液中的35S和32P分別占初始標記噬菌體放射性的80%和30%，證明_。圖中“被侵染細菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對照組，以證明_，否則細胞外_放射性會增高。(4)本實驗證明病毒傳遞和復制遺傳特性中_起著重要作用。答案(1)結構簡單，只含有蛋白質和DNA(核酸)(2)用分別含32P和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體分別侵染被32P或35S標記的大腸桿菌DNA和蛋白質的位置(3)使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離較低DNA進入細菌，蛋白質沒有進入細菌細菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來32P(4)DNA15某研究小組為探究某病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，做了如下實驗，請你完成相關內容。(1)實驗原理：_。(2)材料用具：該病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及其等滲生理鹽水、注射器等。(3)實驗步驟：取健康且生長狀況基本一致的小白鼠若干，隨機均分成四組，編號分別為A、B、C、D。按下表所示配制注射溶液，然后分別注射入小白鼠體內。組別ABCD注射溶液_和_和_相同條件下培養(yǎng)一段時間后，觀察比較各組小白鼠的發(fā)病情況。(4)結果預測及結論：A、C組發(fā)病，B、D組未發(fā)病，說明DNA是該病毒的遺傳物質；_，說明_。(5)實驗分析：_組和_組對照，能說明DNA是否是其遺傳物質。B組和C組對照，能說明_。C組和D組在實驗對比時起到_作用。答案(1)酶具有專一性(3)A.該病毒核酸提取物RNA酶B該病毒核酸提取物DNA酶C該病毒核酸提取物D生理鹽水(4)B、C組發(fā)病，A、D組未發(fā)病RNA是該病毒的遺傳物質(5)ACRNA是否是其遺傳物質對照16