第3章基因的本質第1節DNA是主要的遺傳物質1．初步形成遺傳物質的結構與功能相統一的觀點。2．認同科學結論獲得的最基本的方法是實證，提升科學思維能力。3．說明DNA是主要的遺傳物質的原因。1．分析比較本節三大實驗的實驗方法和實驗結論。(科學思維)2．理解DNA是主要的遺傳物質的結論。(科學思維)3．感悟科學技術在生命科學探索過程中的作用。(社會責任)課堂達標?鞏固訓練指點迷津?撥云見日基礎知識?雙基夯實1．對遺傳物質的早期推測20世紀20年代，大多數科學家認為_________是生物體的遺傳物質。20世紀30年代，人們認識到組成DNA的脫氧核苷酸有4種，每一種有一個特定的堿基。這一認識本可以使人們意識到_________的重要性，但是，由于對DNA的結構沒有清晰的了解，認為_________是遺傳物質的觀點仍占主導地位。一、肺炎鏈球菌的轉化實驗蛋白質DNA蛋白質2．肺炎鏈球菌的類型項目S型細菌R型細菌菌落表面_______表面_______菌體有無致病性__________光滑粗糙有無不死亡死亡不死亡死亡S型S型4．艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗(1)實驗過程及結果(2)結論：_________才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。(3)減法原理：在對照實驗中，與常態比較，人為去除某種影響因素稱為“減法原理”。例如，在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質。DNA活|學|巧|練1．肺炎鏈球菌的遺傳遵循基因的分離定律和自由組合定律。(

)2．格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗直接證明了DNA是“轉化因子”。(

)3．在艾弗里的實驗中，DNA酶將S型細菌的DNA分解為脫氧核苷酸，因此不能使R型細菌發生轉化。(

)4．肺炎鏈球菌轉化成功的關鍵是R型活細菌＋S型細菌的DNA。(

)××√√合|作|探|究1．根據對格里菲思體內轉化實驗的理解，回答以下問題：(1)格里菲思的體內轉化實驗有無設計對照實驗？若有，則對照組和實驗組分別是第幾組？怎樣設計的？(2)將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合注射到小鼠體內后，從死亡小鼠中只分離出了S型活細菌嗎？提示：(1)有。對照組是第一至第三組，分別向健康小鼠體內注射R型活細菌、S型活細菌、加熱致死的S型細菌。第四組是實驗組，向健康小鼠體內注射R型活細菌和加熱致死的S型細菌的混合液。(2)分離出的細菌既有S型活細菌，又有R型活細菌。2．根據對艾弗里體外轉化實驗的理解，回答以下問題：(1)艾弗里實驗的單一變量是什么？將可能作為“轉化因子”的各種物質，分別進行實驗的設計意圖是什么？(2)第一組實驗中，將細胞提取物加入有R型活細菌的培養基中，所有的R型細菌全部轉化為了S型細菌嗎？(3)艾弗里等人在S型細菌的提取物中，分別加入蛋白酶、RNA酶和酯酶，利用了酶的什么特點？分別起到了什么作用？(4)實驗中設計了在S型細菌的細胞提取物與R型細菌中加入DNA酶混合培養，設計該組實驗的目的是什么？(5)R型細菌轉化為S型細菌的遺傳物質、原料、能量分別由哪方提供？提示：(1)實驗的單一變量是向R型細菌培養基中加入從S型細菌提取的不同物質。進行相互對照，可對實驗結果進行對比分析，得出結論，同時可避免其他物質的干擾。(2)沒有，培養基中絕大多數是R型細菌，因轉化效率很低，只有少數R型細菌轉化為S型細菌。(3)利用了酶的專一性。分別去除S型細菌提取物中的蛋白質、RNA和脂質。(4)DNA酶將DNA水解為脫氧核苷酸，分解后的產物不能使R型細菌轉化為S型細菌，說明DNA必須保持完整性，才能行使其功能。同時證明了DNA是遺傳物質。(5)實現轉化時遺傳物質來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌。歸|納|提|升1．易錯歸納(1)肺炎鏈球菌轉化實驗的實質是S型細菌的DNA片段整合到了R型細菌的DNA中，進而在R型細菌中指導合成了S型細菌的一些物質，使R型細菌轉化成了S型細菌。(2)一般情況下，轉化率很低，只有極少數R型細菌被S型細菌的DNA侵入并發生轉化，培養基中(或小鼠體內)的大量S型細菌大多是由轉化后的S型細菌繁殖而來的。2．加熱的作用原理(1)加熱會使蛋白質變性失活，這種失活是不可逆的。由于蛋白質失活，酶等生命體系失去其相應功能，細菌死亡。(2)加熱時，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55℃左右時，DNA的結構會恢復，進而恢復活性。

在肺炎鏈球菌感染小鼠的實驗中，下列有關實驗結果的敘述，錯誤的是(

)A．注射R型活細菌后，小鼠不死亡B．注射S型活細菌后，小鼠死亡，從小鼠體內能分離出活的S型細菌C．注射R型活細菌及加熱處理的S型細菌后，小鼠死亡，從小鼠體內只能分離出活的S型細菌D．注射S型活細菌及加熱處理的R型細菌后，小鼠死亡，從小鼠體內能分離出活的S型細菌典例1C解析：

注射R型活細菌及加熱處理的S型細菌，S型細菌的DNA使無致病性的R型細菌轉化為有致病性的S型細菌，使小鼠死亡，從小鼠體內既能分離出活的S型細菌又能分離出活的R型細菌，C錯誤。

艾弗里及其同事用R型和S型肺炎鏈球菌進行了實驗，如表所示。下列說法錯誤的是(

)A．①～④均會出現S型活細菌B．②③④⑤利用了酶的專一性C．實驗設計嚴格遵循了單一變量原則D．通過本實驗說明DNA是主要的遺傳物質變式訓練?實驗組號接種菌型加入物質①R型S型細菌的細胞提取物—②R型蛋白酶③R型RNA酶④R型酯酶⑤R型DNA酶D解析：

①～④的S型細菌的細胞提取物中均含有DNA，與R型活細菌混合培養后會出現S型活細菌，A正確；本實驗利用了酶的專一性，用不同的酶進行處理，嚴格遵循了單一變量原則，B、C正確；本實驗只能說明DNA是遺傳物質，而不能說明DNA是主要的遺傳物質，D錯誤。基礎知識?雙基夯實1．實驗者：_______________。2．實驗方法：___________________技術。二、噬菌體侵染細菌的實驗赫爾希和蔡斯放射性同位素標記3．實驗材料：T2噬菌體和大腸桿菌(1)T2噬菌體的模式圖(2)T2噬菌體的增殖①合成T2噬菌體的DNA的模板：進入大腸桿菌體內的T2噬菌體的遺傳物質。②合成T2噬菌體的DNA的原料：大腸桿菌提供的4種脫氧核苷酸。③合成T2噬菌體的蛋白質的原料：大腸桿菌的氨基酸，場所：大腸桿菌的核糖體。4．實驗過程(1)標記T2噬菌體(2)侵染細菌5．實驗分析(1)噬菌體侵染細菌時，_______進入細菌的細胞中，而___________仍留在細胞外。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過_______________遺傳的。6．實驗結論：_________才是噬菌體的遺傳物質。DNA蛋白質外殼親代的DNADNA活|學|巧|練1．赫爾希和蔡斯用35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和DNA，證明了DNA是噬菌體的遺傳物質。(

)2．噬菌體須在活菌中增殖是因其缺乏獨立的代謝系統。(

)3．噬菌體侵染細菌的實驗獲得成功的原因之一是T2噬菌體只將DNA注入大腸桿菌細胞中。(

)4．噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是細菌的遺傳物質。(

)√√√×合|作|探|究閱讀教材P44～46噬菌體侵染細菌的實驗，思考并回答以下問題：1．實驗中為什么用35S標記T2噬菌體的蛋白質，32P標記T2噬菌體的DNA？能否直接用含35S和32P的培養基培養噬菌體，為什么？提示：T2噬菌體由蛋白質和DNA組成，S只存在于蛋白質中，而P幾乎都存在于DNA分子中，所以用35S標記蛋白質，32P標記DNA，這樣可將蛋白質和DNA分開，單獨研究它們各自的作用。不能，因為T2噬菌體無細胞結構，其體內缺少完整的獨立生活的酶系統，專營寄生生活，其在普通培養基上無法生存。2．大腸桿菌裂解釋放出的噬菌體中不能檢測到35S的蛋白質，那么蛋白質外殼來源于哪里？提示：蛋白質外殼是以大腸桿菌的氨基酸為原料合成的。3．在T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中需經過短時間保溫后，再攪拌、離心、檢測放射性，如果保溫時間較長對32P標記的噬菌體侵染細菌的結果有什么影響？提示：如果保溫時間較長，已被T2噬菌體侵染的大腸桿菌會裂解釋放出子代噬菌體，導致上清液中也出現較高放射性。4．實驗中，攪拌的目的是什么，如果攪拌不充分，會影響哪組實驗結果？提示：實驗中攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體蛋白質外殼與細菌分離，如果攪拌不充分，35S標記的噬菌體的蛋白質外殼會附著在菌體上，與菌體一起到沉淀物中，從而導致沉淀物中有較強的放射性，會影響到35S標記的噬菌體的實驗結果。歸|納|提|升1．噬菌體侵染細菌實驗的兩個關鍵環節——“保溫”與“攪拌”(1)保溫時間要合適——若保溫時間過短或過長會使32P組的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌體未侵染細菌或子代噬菌體被釋放出來。(2)“攪拌”要充分——如果攪拌不充分，35S組部分噬菌體與大腸桿菌沒有分離，噬菌體與細菌共存于沉淀物中，這樣會造成沉淀物中放射性偏高。2．噬菌體侵染細菌的實驗中應注意的問題(1)病毒營寄生生活，T2噬菌體只能侵染大腸桿菌，而不能侵染其他細菌。(2)標記噬菌體時應先標記細菌，用噬菌體侵染被標記的細菌，這樣來標記噬菌體。因為噬菌體是沒有細胞結構的病毒，必須依賴活細胞生存。(3)三次涉及大腸桿菌3．使用不同元素標記后子代放射性有無的判斷

(2023·廈門高一月考)某校生物研究性學習小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗，過程如圖所示。下列有關分析正確的是(

)典例2AA．理論上，b和c中不應具有放射性B．實驗中b含少量放射性與①過程中培養時間過長或過短有關C．實驗中c含有放射性與④過程中攪拌不充分有關D．該實驗直接證明了DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質解析：

35S標記的是噬菌體的蛋白質外殼，32P標記的是噬菌體的DNA，所以離心后，理論上，b和c中不應具有放射性，A正確；35S標記的是噬菌體的蛋白質外殼，噬菌體侵染細菌時，蛋白質外殼留在外面，經攪拌后與細菌分開，所以若b中含有放射性，則說明是攪拌不充分，培養時間過長或過短不影響放射性的分布，B錯誤；實驗中c含有放射性與③過程中培養時間過長或過短有關，C錯誤；該實驗直接證明了DNA是遺傳物質，沒有直接證明蛋白質不是遺傳物質，D錯誤。

用分別被32P和35S標記的T2噬菌體分別侵染未被標記的細菌，經短時間保溫后，用攪拌器攪拌，然后離心，得到上清液和沉淀物，檢測上清液和沉淀物中的放射性。據圖判斷下列敘述錯誤的是(

)圖1變式訓練?B圖2A．32P和35S標記T2噬菌體的位置分別為圖1中的①、④B．32P標記的T2噬菌體，增殖n代后(n>3)子代T2噬菌體大部分帶有放射性C．若圖2C中含有較高放射性，則B中也可能檢測到放射性D．被35S標記的T2噬菌體侵染細菌實驗中，攪拌不充分會使沉淀物中出現較低放射性解析：

32P標記的是噬菌體的DNA，而DNA分子由磷酸、脫氧核糖和堿基組成，其中只有磷酸基團中含有磷元素，因此在圖1中標記元素所在部位是①；35S標記的是噬菌體的蛋白質，蛋白質由氨基酸組成，氨基酸中只有R基團中可能存在硫元素，因此在圖1中標記元素所在部位是④，A正確；用32P標記T2噬菌體，增殖n代后(n>3)子代T2噬菌體只有少部分帶有放射性，B錯誤；C為沉淀物，若含有較高放射性，說明T2噬菌體被32P標記，可能有少量被32P標記的T2噬菌體DNA未進入細菌中，或者侵染時間過長，部分細菌裂解，T2噬菌體被釋放，這部分噬菌體經離心后處于上清液中，使上清液檢測到放射性，C正確；被35S標記的T2噬菌體侵染細菌實驗中，若攪拌不充分，少部分未與細菌分離的噬菌體蛋白質外殼會隨細菌進入沉淀物中，沉淀物中會出現放射性，D正確。基礎知識?雙基夯實1．RNA是遺傳物質的依據(1)實驗材料煙草花葉病毒(物質組成為_________________)、煙草。三、生物的遺傳物質RNA和蛋白質(2)侵染過程(3)結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。2．不同生物的遺傳物質結論：絕大多數生物的遺傳物質是_________，所以說_________是主要的遺傳物質。DNADNA活|學|巧|練1．真核生物的遺傳物質是DNA。(

)2．原核生物的遺傳物質是RNA。(

)3．艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌主要的遺傳物質。(

)√××合|作|探|究1．分析下列有關遺傳物質種類的問題：(1)人、噬菌體及大腸桿菌的遺傳物質分別是________、________、_________。(2)下列所示的生物，其遺傳物質的種類是什么？_________。DNADNADNARNA(3)蠶豆細胞內的遺傳物質徹底水解的產物有___種，分別是_______

__________________________。(4)SARS病毒和噬菌體病毒的核酸在組成上有哪些區別？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6磷酸、脫氧核糖、4種含氮堿基五碳糖不同，SARS病毒核酸的五碳糖是核糖，噬菌體核酸的五碳糖是脫氧核糖；堿基種類不同，SARS病毒核酸的堿基有尿嘧啶，沒有胸腺嘧啶，而噬菌體核酸的堿基有胸腺嘧啶，沒有尿嘧啶2．根據煙草花葉病毒遺傳物質的探索，還有哪些簡便方法可以確定某種遺傳物質是DNA還是RNA?提示：病毒＋DNA酶→檢測能否產生子代；病毒＋RNA酶→檢測能否產生子代。歸|納|提|升1．請總結：探索“遺傳物質”的思路和方法(1)探究思路：探究哪種物質是遺傳物質——設法將物質分開，單獨看其作用。(2)三種方法2．某種物質能否作為遺傳物質應具備的條件(1)能自我復制，使得前后代具有一定的連續性。(2)能夠指導蛋白質的合成，從而控制生物體的性狀和新陳代謝過程。(3)能儲存大量的遺傳信息。(4)結構比較穩定，但是在特殊情況下能發生可遺傳變異。

煙草花葉病毒(TMV)與車前草病毒(HRV)都能感染煙草，這兩種病毒的結構如A、B，兩種病毒侵染煙草后在葉片上留下的病斑如C、D。下列相關敘述錯誤的是(

)A．用E去侵染F時，F的患病癥狀與D相同B．F上的病毒蛋白質在F細胞的中心體中合成C．E病毒子代的各項特性都由HRV的RNA決定D．本實驗可證明RNA是某些病毒的遺傳物質典例3B解析：

分析圖示，用E去侵染F時，F的患病癥狀與D相同，A正確；F上的病毒蛋白質在F細胞的核糖體中合成，B錯誤；E病毒的遺傳物質來自HRV，因此子代的各項特性都由HRV的RNA決定，C正確；本實驗可證明RNA是某些病毒的遺傳物質，D正確。

煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙葉，但二者引起的病斑不同，如圖甲。將TMV的遺傳物質和蛋白質分離，并分別單獨感染健康煙葉，結果如圖乙。科學家將不同病毒的遺傳物質與蛋白質重新組合形成“雜種病毒”，然后感染健康煙葉，如圖丙。依據實驗，下列推論合理的是(

)變式訓練?CA．圖甲實驗結果說明病毒的蛋白質外殼能感染煙葉B．圖乙實驗結果說明TMV的蛋白質外殼能感染煙葉C．圖丙實驗結果是煙葉被感染，并且出現b病斑D．雜種病毒產生的子代具有TMV的蛋白質外殼解析：

圖甲實驗結果不能說明病毒的蛋白質外殼能感染煙葉，A錯誤；圖乙過程中用TMV的蛋白質外殼感染煙葉，煙葉沒有出現病斑，說明TMV的蛋白質外殼不能感染煙葉，B錯誤；圖丙表示用TMV的蛋白質外殼和HRV的遺傳物質組合成的“雜種病毒”感染煙葉，結果是煙葉被感染，出現b病斑，C正確；雜種病毒中含有HRV的遺傳物質，故其產生的子代為HRV，D錯誤。指點迷津?撥云見日生物的遺傳物質不同生物細胞生物非細胞生物類型真核生物原核生物多數病毒少數病毒實例真菌、原生生物、所有動植物細菌等噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、煙草花葉病毒等核酸種類DNA和RNADNA和RNADNARNA遺傳物質DNADNADNARNA結果絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有少部分病毒的遺傳物質是RNA結論DNA是主要的遺傳物質

(2023·福建莆田一中期末)下列關于生物體內遺傳物質的說法，正確的是(

)A．細菌的遺傳物質主要是DNAB．細胞核內的遺傳物質是DNA，細胞質內的遺傳物質是RNAC．具有細胞結構的生物的遺傳物質是DNA，病毒的遺傳物質是RNAD．生物的遺傳物質是RNA或DNA典例4D解析：

細菌為原核生物，其遺傳物質是DNA，A錯誤；細胞核和細胞質內的遺傳物質都是DNA，B錯誤；具有細胞結構的生物的遺傳物質都是DNA，病毒的遺傳物質是RNA或DNA，C錯誤；生物的遺傳物質主要是DNA，也可以說，生物的遺傳物