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第三章 第1节
DNA是主要的遗传物质
学习目标：
1.证明DNA 是遗传物质的相关实验；
2.分析DNA是主要的遗传物质；
3.科学的方法及过程。
人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）
(1)理解加热杀死 S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但其内的 DNA 为什么还能保持活性
(2)说出肺炎链球菌的（体内、体外）转化实验过程和结论
(3)分析体内转化实验中 S型、R型细菌数量的变化情况及变异类型
(4)阐明噬菌体侵染细菌的实验思路、实验方法、实验过程、实验结果分析及实验结论
(5)说出 RNA 是遗传物质的实验证据
(6)总结不同生物的遗传物质
(7)总结同位素标记法在生物研究中的应用
要求细化
(1)加热并没有使DNA完全失去活性。
加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活,表现为细菌生命活动的终止。
DNA在加热过程中，双螺旋解开,氢键被打开，但缓慢冷却时,其结构可恢复，保持其作为遗传物质的功能。
肺炎链球菌的转化实验
美国微生物学家艾弗里通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的，而艾弗里的实验又是在英国微生物学家格里菲思的实验基础上进行的。
艾弗里.美
格里菲思.英
肺炎链球菌
S（smooth)型细菌 R(rough)型细菌
图示
菌落 表面光滑 表面粗糙
荚膜 有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜
毒性 有毒，使小鼠患败血症，使人患肺炎 无毒
真菌还是细菌？
实验结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活菌的活性物质——转化因子。
格里菲思肺炎双球菌体内转化实验
思考1：转化因子有什么特点？
结构稳定
引起变异
S型活菌
S型活菌
思考2：如何找出转化因子？
说明R型菌无毒性
说明S型菌有毒性
说明加热杀死的S型菌失去毒性
R型菌
对照原则、单一变量原则
格里菲斯体内转化实验
实验思路：
（破碎加热杀死的S型细菌，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质）
2. 实验过程：
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3. 实验结论：
艾弗里的体外的转化实验
（多数）
（少数）
（多数）
（少数）
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
艾佛里体外转化实验
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。
减法原理
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”；
加法原理
问题探讨
你认为遗传物质可能具有什么特点？
对遗传物质的早期推测：
DNA是主要的遗传物质的证据
格里菲思的肺炎双球菌转化实验
艾弗里确定转化因子的实验
噬菌体侵染细菌的实验
在20世纪早期人们普遍认为遗传物质是DNA还是蛋白质？为什么会有这种认识？
组成DNA的脱氧核苷酸只有4种而组成蛋白质的氨基酸种类有20种，蛋白质的多样性很容易和生物的多样性相联系。
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
T2噬菌体结构
T2噬菌体侵染大肠杆菌过程
噬菌体侵染细菌的实验
1.实验材料
同位素标记法
蛋白质的组成元素：
DNA的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（标记35S ）
（标记32P）
怎么标记？
研究方法
噬菌体侵染细菌的实验
在被35S和32P标记的噬菌体侵染细菌的实验过程中，哪些因素可能会影响实验结果呢？会产生哪些影响呢？
（1）若保温时间过短,对35S标记的侵染实验和32P标记的侵染实验的结果会产生什么影响 请说明理由。
提示 对35S标记的侵染实验的结果无影响,但会导致32P标记的侵染实验的上清液中出现较高的放射性。保温时间过短,会有大量亲代噬菌体尚未将DNA注入大肠杆菌,搅拌离心后这部分亲代噬菌体会一并出现在上清液中。
（2）若保温时间过长,对35S标记的侵染实验和32P标记的侵染实验的结果会产生什么影响 请说明理由。
提示 对35S标记的侵染实验的结果无影响,但会导致32P标记的侵染实验的上清液中出现较高的放射性。保温时间过长,子代噬菌体已经从裂解的大肠杆菌中释放出来,经搅拌离心,这部分子代噬菌体会一并出现在上清液中。
（3）若搅拌不充分,对35S标记的侵染实验和32P标记的侵染实验的结果又会产生什么影响 请说明理由。
提示 会导致35S标记的侵染实验的沉淀物中出现较高的放射性,但对32P标记的侵染实验的结果无影响。如果搅拌不彻底,亲代噬菌体的蛋白质外壳无法与大肠杆菌细胞分离,经离心,会同大肠杆菌细胞一起出现在沉淀物中。
实验操作失误导致的放射性异常情况分析
1:用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过一段时间的保温、搅拌、离心后发现放射性主要分布在上清液中，沉淀物的放射性很低，对于沉淀物中还含有少量的放射性的正确解释是(　　)
A．经搅拌与离心后还有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，较重的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有放射性35S的蛋白质进入大肠杆菌内
2:用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心。检测上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是(　　)
A．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
B．搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C．离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
D．32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
A
A
１.培养放射性的T2噬菌体时需先培养含有放射性的大肠杆菌。
２.32P标记时侵染时间要合适，
过长（子代噬菌体被释放出来）过短（部分噬菌体未侵染）
都会使上清液中出现放射性。
３.35S标记时搅拌要充分，如果搅拌不充分，就会造成沉淀物中出现放射性（原因是部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中）．
实验设计思路的比较
项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
相同思路 设法将DNA与其他物质分开,或特异性地去除某一物质,单独、直接地研究它们各自不同的遗传功能
处理方式 的区别 利用“减法原理”:每个实验组 特异性地去除一种物质,从而鉴 定出DNA是遗传物质 放射性同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
实验结论 证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。 噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质仍留在细胞外,因此子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的,DNA是噬菌体的遗传物质。
【2018全国II卷】
1、下列关于病毒的叙述，错误的是
A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
2、探索遗传物质的过程是漫长的．直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括（ ）
A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B.蛋白质与生物的性状密切相关
C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D.蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存大量遗传信息
遗传物质早期猜测—蛋白质
C
解析:本题借助科学发展史考查蛋白质的多样性等特点。
蛋白质不具备热稳定性，也不能复制，故选C项。
其他选项所述的蛋白质的特点,与遗传物质应具备的特征一致，可作为遗传物质的理由。
3.将S型肺炎链球菌的DNA添加到培养R型肺炎链球菌的培养基中，在适宜的条件下培养一段时间， 观察到的现象是( ).
A.只有R型菌落
B.只有S型菌落
C.多数是R型菌落，少数是S型菌落
D.少数是R型菌落，多数是S型菌落
4.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验表明，噬菌体的遗传物质是（ ）
A.DNA和蛋白质 B.DNA或RNA
C.RNA D.DNA
5.苹果细胞内既有DNA，又有RNA，苹果的遗传物质是
（ ）
A.RNA B.DNA
C.DNA或RNA D.DNA和RAN
6.用噬菌体去感染体内含32P的细胞，在细菌 解体后含32P的是（ ）
A．子代噬菌体DNA B．子代噬菌体所有部分
C．子代噬菌体蛋白质外壳 D．子代噬菌体不含32P
7．赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，包括四个步骤: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　 B．④①②③
C．②①④③ D．②①③④　
8．噬菌体外壳的合成原料直接来自于（ ）
A．细菌 B．噬菌体
C．原噬菌体外壳降解 D．环境
9．“DNA是主要的遗传物质”是指（ ）
A．遗传物质的主要载体是染色体
B．大多数生物的遗传物质是DNA
C．细胞里的DNA大部分在染色体上
D．染色体在遗传上起主要作用
A
B
10、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
A
11、病毒的遗传物质是（ ）
人的遗传物质是（ ）
A、DNA B、RNA
C、DNA和RNA D、DNA或RNA
D
A
12.某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示，下列叙述正确的是
A.该实验证明了DNA是遗传物质，
　蛋白质不是遗传物质
B.从鼠2血液中分离出来的活菌都
　能使小鼠死亡
C.活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变
D.从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落
实验⑤过程中，R型死细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内，鼠5体内只能分离出S型活细菌，S型细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑，D正确。
转化因子
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
格里菲斯
1928年
肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里
1944年
肺炎链球菌体外转化实验
赫尔希和蔡斯
1952年
噬菌体侵染细菌的实验
DNA是噬菌体的遗传物质
DNA是遗传物质
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