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第3章　第1节
课时跟踪　分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．下列能作为DNA是遗传物质直接证据的是(　　)
A．不同种生物的DNA含有的碱基数目不同
B．同种生物的不同细胞中，DNA的结构和含量保持一致
C．加热致死的S型细菌能将R型活细菌转化为S型活细菌
D．赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术进行的噬菌体侵染细菌的实验
【答案】　D
【解析】　不同种生物的DNA含有的碱基数目不同，同种生物的不同细胞中，DNA的结构和含量保持一致，不能证明DNA是生物体的遗传物质，A、B不符合题意；加热致死的S型细菌能将R型活细菌转化为S型活细菌，只能证明加热致死的S型细菌中含有能将R型活细菌转化为S型活细菌的物质，不能证明DNA是生物体的遗传物质，C不符合题意；赫尔希和蔡斯利用同位素32P、35S分别标记噬菌体的DNA、蛋白质，通过噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质，D符合题意。
2．肺炎链球菌的转化实验是证实DNA可作为遗传物质的最早证据，下列相关叙述错误的是(　　)
A．S型肺炎链球菌可导致小鼠患肺炎，使小鼠并发败血症死亡
B．无荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内繁殖
C．肺炎链球菌的体内转化实验只能证明加热致死的S型细菌中存在转化因子
D．肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
【答案】　B
【解析】　S型肺炎链球菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡，A正确；无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭，有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖，B错误；肺炎链球菌的体内转化实验证明已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子，C正确；肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，D正确。
3．下列关于艾弗里肺炎链球菌的转化实验的叙述，错误的是(　　)
A．该实验是在格里菲思实验的基础上进行的
B．该实验过程中需要进行细菌的培养
C．该实验运用了酶解法和同位素标记技术
D．实验过程中，可通过观察菌落的特征来判断是否发生了转化
【答案】　C
【解析】　艾弗里肺炎链球菌的转化实验是在格里菲思实验的基础上进行的，A正确；艾弗里肺炎链球菌的转化实验中需要培养肺炎链球菌，B正确；艾弗里肺炎链球菌的转化实验运用了酶解法，但没有运用同位素标记技术，C错误；R型细菌在培养基上形成的菌落表面粗糙，S型细菌在培养基上形成的菌落表面光滑，二者的菌落特征不同，故实验过程中可通过观察菌落的特征来判断是否发生了转化，D正确。
4．在肺炎链球菌转化实验中，培养有R型细菌的A、B、C、D四支试管，依次分别加入从S型细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现存在R型细菌转化的是(　　)
【答案】　A
【解析】　A中S型细菌的DNA分子能将R型细菌转化为S型细菌，A正确；S型细菌的DNA分子能将R型细菌转化为S型细菌，但B中DNA酶会将DNA分子水解，因此不会出现S型细菌，B错误；S型细菌的蛋白质分子和多糖都不能将R型细菌转化为S型细菌，C、D错误。
5．噬菌体侵染细菌繁殖形成的子代噬菌体(　　)
A．含有细菌的氨基酸，都不含亲代噬菌体的核苷酸
B．含有细菌的核苷酸，都不含亲代噬菌体的氨基酸
C．含有亲代噬菌体的核苷酸，不含细菌的氨基酸
D．含有亲代噬菌体的氨基酸，不含细菌的核苷酸
【答案】　B
【解析】　噬菌体侵染细菌的过程中，只有DNA能进入细菌，所以指导蛋白质合成的DNA来自噬菌体，其他原料包括氨基酸和酶等均由细菌提供。因此繁殖形成的子代噬菌体含有细菌的核苷酸，都不含亲代噬菌体的氨基酸，B正确。
6．下图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，下列对这种病原体的叙述，正确的是(　　)
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．可单独生存，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．可单独生存，通过RNA遗传
【答案】　A
【解析】　据题图可知，这种病原体由RNA和蛋白质外壳组成，分别用其RNA和蛋白质外壳给植物接种，发现只有接种病原体RNA的植物患病，说明该病原体的遗传物质为RNA，即该病原体为RNA病毒；病毒必须寄生在活细胞内，不能单独生存。
7．下列有关生物体遗传物质的叙述，错误的是(　　)
A．大肠杆菌的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质分布在细胞核和细胞质中
C．烟草花叶病毒的遗传物质不含有硫元素
D．HIV的遗传物质初步水解可产生4种核糖核苷酸
【答案】　A
【解析】　大肠杆菌的遗传物质是DNA，A错误；酵母菌是真核生物，其遗传物质是DNA，分布在细胞核和细胞质中，B正确；烟草花叶病毒的遗传物质为RNA，不含有硫元素，C正确；HIV的遗传物质为RNA，初步水解可产生4种核糖核苷酸，D正确。
二、非选择题
8．结合教材“噬菌体侵染细菌的电镜照片”，根据T2噬菌体侵染细菌的过程，回答下列问题：
(1)噬菌体中DNA和蛋白质共有的元素组成是________________，蛋白质特有的元素是________，P几乎全部存在于DNA中。
(2)子代噬菌体物质合成所需要的原料来源于________，但合成的子代噬菌体与亲代噬菌体几乎相同，原因是__________________________________________ ___________________________________________________________________。
(3)T2噬菌体________(填“能”或“不能”)在肺炎链球菌体内增殖，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？
________________________________________________________________________________________________________________________________________
【答案】　(1)C、H、O、N　S
(2)大肠杆菌　指导子代噬菌体合成的遗传物质来自亲代噬菌体
(3)不能　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
(4)因为T2噬菌体是细菌病毒，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养T2噬菌体，而不能直接用培养基培养T2噬菌体。
选择考提升练
一、选择题
1．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生物体的遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括(　　)
A．各种氨基酸可以按照不同顺序排列，形成不同的蛋白质
B．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
C．与其他生物大分子不同，蛋白质在高温条件下仍具有活性
D．氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
【答案】　C
【解析】　20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质，人们想到氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息，因此，当时大多数科学家认为，蛋白质是生物体的遗传物质，A、D不符合题意；不同生物的蛋白质在结构上存在差异，蛋白质的不同结构可能对应不同的遗传信息，B不符合题意；蛋白质在高温条件下可能变性失活，C符合题意。
2．下图为肺炎链球菌发生转化的原理图解，下列叙述正确的是(　　)
A．甲将得不到任何细菌类型，因为混合物中的DNA均被酶水解
B．肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C．转化后的丙出现多糖荚膜体现了基因对性状的控制
D．乙和丙在体外混合培养的条件下，丙所占的比例将越来越大
【答案】　C
【解析】　向混合物中加入的水解DNA的酶可将S型细菌的DNA水解，但不能水解R型细菌内的DNA，因此甲中会含有R型细菌，A错误；肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，不能证明DNA是主要的遗传物质，B错误；转化后的丙出现多糖荚膜体现了基因对性状的控制，C正确；据图可知，乙为R型细菌，丙为转化形成的S型细菌，由于S型细菌可以繁殖，因此S型细菌会逐渐增加，但随着种群数量的增加，种内斗争会加剧，种群数量保持相对稳定，且根据题意不能判断S型细菌和R型细菌的生存能力哪个更强，因此丙所占的比例不一定越来越大，D错误。
3．艾弗里及其同事利用接种有R型细菌的培养基及S型细菌的细胞提取物进行了著名的肺炎链球菌体外转化实验，实验的处理方法及结果如表。下列有关分析错误的是(　　)
实验组号 细胞提取物的处理方法 培养皿长菌情况
① 不作处理 ？
② 添加蛋白酶 R型细菌和S型细菌
③ 添加RNA酶 R型细菌和S型细菌
④ 添加酯酶 R型细菌和S型细菌
⑤ 添加DNA酶 ？
A．该实验的自变量是向S型细菌的细胞提取物中加入的酶的种类
B．实验①和⑤中培养皿上长出的菌落的种类不同
C．实验②③④说明相应处理后的细胞提取物仍具有转化活性
D．该实验中只遵循了实验设计中的对照原则
【答案】　D
【解析】　由题分析可知，该实验的自变量是向S型细菌的细胞提取物中加入的酶的种类，A正确；①组不作处理，培养皿上可长R型细菌和S型细菌，⑤组使用DNA酶处理后，细胞提取物失去了转化活性，培养皿上只长R型细菌，B正确；②③④组处理后的培养皿上有S型细菌生长，说明细胞提取物仍具有转化活性，C正确；该实验中既遵循了实验设计中的对照原则，也遵循了单一变量原则，D错误。
4．在探索遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列有关叙述正确的是(　　)
A．T2噬菌体中含有DNA和RNA两种核酸
B．T2噬菌体和大肠杆菌共有的细胞器是核糖体
C．培养基中的32P经大肠杆菌摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．T2噬菌体侵染大肠杆菌时，DNA和蛋白质外壳均进入大肠杆菌细胞中
【答案】　C
【解析】　T2噬菌体是一种DNA病毒，由蛋白质和DNA组成，无细胞结构，无核糖体等细胞器，A、B错误；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，所以培养基中的32P经大肠杆菌摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌的细胞内，蛋白质外壳留在细胞外，D错误。
5．下列有关赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是(　　)
A．该实验中离心的目的之一是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体
B．T2噬菌体的蛋白质外壳是由大肠杆菌的DNA指导合成的
C．实验中可用15N代替32P标记DNA
D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
【答案】　A
【解析】　噬菌体侵染细菌实验中，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌，A正确；T2噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA指导合成的，B错误；DNA和蛋白质中均含有N元素，所以不能用15N代替32P标记DNA，C错误；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
6．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是(　　)
A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成中只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质
【答案】　B
【解析】　病毒的繁殖离不开细胞，因此，噬菌体不能在培养基上培养，A错误；噬菌体的结构组成只有蛋白质和DNA，所以此实验选用大肠杆菌作材料，B正确；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分离，C错误；在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳未进入细菌，只有DNA进去了，所以噬菌体的遗传物质是DNA，但不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。
7．下图为烟草花叶病毒对叶片细胞的感染和病毒重建实验示意图，相关叙述正确的是(　　)
A．对烟草花叶病毒进行降解的步骤需要用蛋白酶
B．图中B型后代的组成是RNAB和蛋白A
C．该实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
D．证明RNA是主要的遗传物质
【答案】　C
【解析】　据题图分析可知，对烟草花叶病毒进行降解获得了蛋白质A、B，因此该过程不能用蛋白酶处理，A错误；图中B型后代的组成是RNAB和蛋白B，B错误；该实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，C正确，D错误。
二、非选择题
8．根据遗传物质的不同，可将病毒分为两类，如图为这两类病毒的化学组成示意图，其中b、c、d均为大分子物质，请据图回答下列问题：
(1)艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，其优点有__________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点)。
(2)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，选用了图中________(填“e类病毒”或“f类病毒”)中的一种。实验过程中，他们用35S、32P分别标记了图中的________(填序号)部位。
(3)为确定某病毒属于e类病毒还是f类病毒，不考虑在宿主细胞内发生碱基之间的相互转换，某实验小组以体外培养的宿主细胞为实验材料，设计了如下实验方案：
组别 实验处理 统计并记录
甲 在含放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中培养宿主细胞 分别接种病毒一段时间后，检测子代病毒的放射性
乙 ？
上述实验中，乙组应做的处理为_______________________________________ __________________________________________________________________。
若________________________________________________________________
___________________________________________________________________，则该病毒为f类病毒。
【答案】　(1)个体小，结构简单，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；繁殖快，短时间内可大量繁殖(答出两点、答案合理即可)
(2)e类病毒　①②(顺序不可颠倒)
(3)在含放射性标记的尿嘧啶的培养基中培养宿主细胞　甲组子代病毒无放射性，而乙组子代病毒有放射性
【解析】　在探索遗传物质的科学实验中，以细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。(2)分析题图可知，e类病毒为DNA病毒，f类病毒为RNA病毒。赫尔希和蔡斯选择的T2噬菌体是DNA病毒。他们用35S、32P分别标记蛋白质和DNA，其中35S位于氨基酸的R基中，32P位于脱氧核苷酸的磷酸基团中。(3)为确定某病毒是DNA病毒还是RNA病毒，可在体外培养宿主细胞，其中甲组在含放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中培养，乙组在含放射性标记的尿嘧啶的培养基中培养，分别接种病毒一段时间后，检测子代病毒的放射性。若甲组子代病毒无放射性，而乙组子代病毒有放射性，则说明该病毒为RNA病毒；若甲组子代病毒有放射性，而乙组子代病毒无放射性，则说明该病毒为DNA病毒。
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第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
课标要求 核心素养
1．了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。
2．掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。
3．掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。
4．理解DNA是主要遗传物质的结论。 1．生命观念：运用结构与功能观，理解DNA作为遗传物质的原因。
2．科学思维：运用归纳与概括等方法，理解肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同。
3．科学探究：分析肺炎链球菌转化实验，学会自变量控制中的加法原理和减法原理。
4．社会责任：感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。
必备知识　自主梳理
?肺炎链球菌的转化实验
1．
时期 20世纪20年代 20世纪30年代
对大分子的认识 蛋白质是由多种__________连接而成的生物大分子 ①DNA是由许多_____________聚合而成的生物大分子
②脱氧核苷酸有4种，包含______ ________四种碱基
观点 __________是生物体的遗传物质 __________是遗传物质的观点仍占主导地位
理由 氨基酸多种多样的_________可能蕴含着遗传信息 人们对DNA分子的结构没有清晰的了解
氨基酸
脱氧核苷酸
A、T、
C、G
蛋白质
蛋白质
排列顺序
2．肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面________ 表面________
菌体
有无致病性 ______ ______
光滑
粗糙
有
无
3．格里菲思的肺炎链球菌转化实验
不死亡
死亡
不死亡
死亡
转化因子
4．艾弗里的肺炎链球菌转化实验
(1)实验过程及结果
(2)结论：_________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
R型、S型
R型、S型
R型、S型
R型
DNA
(3)“加法原理”和“减法原理”
①与常态比较，人为________某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。
②与常态比较，人为________某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
增加
去除
?噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：________________。
2．实验方法：____________________技术。
3．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
赫尔希和蔡斯
放射性同位素标记
DNA
蛋白质
(2)生活方式：专门寄生在____________体内。
(3)增殖特点：在________________的作用下，利用____________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。
大肠杆菌
自身遗传物质
大肠杆菌
4．实验过程
35S
32P
35S
32P
大肠杆菌
大肠杆菌
高
低
低
高
(1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要__________保温，然后搅拌、离心。
(2)搅拌的目的是____________________________________。
(3)离心的目的是____________________________________________ _______________________________________。
短时间
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
5．实验结果及分析
(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时，_______进入细菌的细胞中，而______________仍留在细胞外。
(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过________________遗传的。
6．实验结论：__________才是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
DNA
?生物的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有__________和_______)、烟草。
(2)实验过程
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是_________，不是_________。
蛋白质
RNA
不感染
RNA
感染
RNA
蛋白质
2．生物的遗传物质
遗传物质 生物种类 结果 结论
DNA 所有________生物及部分病毒 绝大多数生物的遗传物质是_________ _______是主要的遗传物质
RNA 部分病毒
注意：对一种生物来说，遗传物质是唯一的，不能说“主要遗传物质”。
细胞
DNA
DNA
(1)将加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌全部是S型活细菌。(　　)
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。(　　)
(3)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(　　)
(4)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　)
(5)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。(　　)
(6)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点。(　　)
(7)原核生物的遗传物质是RNA。(　　)
(8)DNA是酵母菌的主要遗传物质。(　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×
【解析】　(1)此实验中，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌包括R型活细菌和S型活细菌。(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。(3)格里菲思未证明DNA是遗传物质。(4)T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。(5)病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，不能用人工培养基直接培养噬菌体。(7)原核生物的遗传物质也是DNA。(8)酵母菌的遗传物质只有DNA。
合作探究　能力提升
●情境解读
实验情境：结合教材，分析格里菲思的肺炎链球菌小鼠体内转化实验，回答下列问题。
任务一：肺炎链球菌的体内转化实验
●合作探究
1．对比①②的实验现象，说明了什么？
提示：R型活细菌无毒性，不会使小鼠死亡，而S型活细菌有毒性，可使小鼠死亡。
2．对比②③的实验现象，说明了什么？
提示：加热致死的S型细菌失去毒性，不能使小鼠死亡。
3．对比②③④的实验现象，说明了什么？
提示：加热致死的S型细菌含有转化因子，促使R型活细菌转化为S型活细菌，使小鼠死亡。体内分离出的S型细菌由R型活细菌转化而来。
4．这种转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？
提示：说明转化的性状可以遗传给子代。
5．如果把S型细菌的DNA提取出来后，直接注射到小鼠体内，能否从小鼠体内分离得到S型细菌？
提示：不能。因为S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌的前提是S型细菌的DNA能与R型细菌的DNA发生重组，直接将S型细菌的DNA注入小鼠体内，DNA分子会被小鼠体内的DNA酶分解而失去作用，如果小鼠体内没有R型细菌，也无法转化为S型细菌。
●典例剖析
格里菲思用肺炎链球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于实验的结论错误的是(　　)
A．说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B．说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C．说明了R型活细菌是无毒性的
D．说明了加热致死的S型细菌是无毒性的
【答案】　A
【解析】　格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明加热致死的S型细菌内存在促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子，不能证明DNA是遗传物质，A错误；加热致死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内，小鼠死亡并分离出S型活细菌，说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌，B正确；将R型活细菌单独注射到小鼠体内，小鼠存活，证明R型活细菌没有毒性，C正确；将加热致死的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠能够存活，证明加热致死的S型细菌无毒，D正确。
1．利用两种类型的肺炎链球菌进行
相关转化实验。各组肺炎链球菌先进行
图示处理，再培养一段时间后注射到不
同小鼠体内。下列说法错误的是(　　)
A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B．F组可以分离出S型和R型两种肺炎链球菌
C．此实验可以证明DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组
【答案】　D
【解析】　从图示实验过程可以看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质；F组加入了S型细菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎链球菌，说明DNA是遗传物质；A组经煮沸、D组为R型细菌，均不能导致小鼠死亡，能导致小鼠死亡的是B、C、F组，D错误。
●归纳提升
1．DNA作为遗传物质需要具备的条件
(1)具有相对的稳定性；
(2)能够准确地自我复制，使亲子代之间保持遗传的连续性；
(3)能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；
(4)能够产生可遗传的变异。
2．加热对蛋白质和DNA的影响
(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。
(2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。
3．辨别两种不同类型的肺炎链球菌的方法
(1)显微观察：制作装片，光学显微镜下观察是否有荚膜，有荚膜的为S型细菌；无荚膜的为R型细菌。
(2)宏观观察：培养形成菌落，根据培养基中两种细菌不断增殖形成的菌落的形态进行区分，肉眼即可辨别，S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙。
4．对肺炎链球菌体内转化实验中细菌数量变化曲线的解读
在肺炎链球菌体内转化实验中，将加热致
死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体
内，小鼠体内S型活细菌、R型活细菌数量的变
化情况如图所示：
(1)R型活细菌数量的变化
①ab段：小鼠体内还没有形成大量的抗R型活细菌的抗体，故该时间段内R型活细菌数量增多；
②bc段：小鼠体内形成大量的抗R型活细菌的抗体，致使R型活细菌数量减少；
③cd段：c点对应时间点之前，已有少量R型活细菌转化为S型活细菌，S型活细菌能降低小鼠的免疫力，使小鼠对R型活细菌的杀伤力减弱，导致R型活细菌大量繁殖，所以cd段R型活细菌数量增多。
(2)S型活细菌数量的变化
少量R型活细菌获得了S型细菌的DNA，并转化为S型活细菌，S型活细菌有多糖类荚膜的保护，能在小鼠体内增殖，且随着小鼠免疫力的降低，小鼠对S型活细菌的杀伤力减弱，S型活细菌增殖加快、数目增加。
●情境解读
实验情境：为了探究格里菲思提出的“转化因子”是什么，艾弗里和他的同事对加热致死的S型细菌进行处理获得S型细菌的提取物，并做了如图所示的实验。
任务二：肺炎链球菌的体外转化实验
●合作探究
1．概述该实验的设计思路。
提示：用酶解法分别去除细胞提取物中各种成分后，观察能否将R型细菌转化。
2．从对照实验设计角度分析，实验的自变量是什么？
提示：向R型细菌培养基中加入的S型细菌提取物中去除的物质种类。
3．实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
提示：分别除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质、RNA和酯类物质，以明确这些物质是不是转化因子。
4．前四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？
提示：S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。
5．第五组用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？
提示：DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构稳定，使其丧失转化功能。
●典例剖析
艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，利用的细胞提取物是加热杀死的S型细菌破碎后去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质制成的。将①细胞提取物、②细胞提取物＋蛋白酶、③细胞提取物＋酯酶、④细胞提取物＋RNA酶、⑤细胞提取物＋DNA酶分别与R型活细菌混合培养。下列叙述错误的是(　　)
A．设置第①组实验的目的是形成对照，以确定细胞提取物中含有转化因子
B．第②～⑤组是实验组，利用酶的专一性去除相应物质观察转化情况
C．混合培养后①～⑤组都会出现R型细菌菌落
D．混合培养后出现的S型活细菌与原S型细菌的遗传信息完全相同
【答案】　D
【解析】　第①组实验没有对自变量进行处理，是对照组，培养后能得到R型细菌和S型细菌，细胞提取物中含有转化因子，A正确。第②～⑤组都对自变量进行处理，是实验组，每组加入不同酶能去除相应物质，B正确。混合培养后①～④组都能转化，只有部分R型细菌才能转化，会出现R型细菌菌落和S型细菌菌落。⑤组不能转化，只有R型细菌菌落，C正确。混合培养后出现的S型活细菌的遗传物质，是R型细菌的遗传物质和加热杀死的S型细菌的DNA片段重新组合的。其遗传信息和原S型细菌的遗传信息有差异，D错误。
2．如图表示某生物兴趣小组做的肺炎链球菌的转化实验，下列相关叙述错误的是(　　)
A．DNA酶的作用是水解S型细菌的DNA
B．结果1中S型肺炎链球菌占绝大多数
C．该实验证明DNA是遗传物质
D．结果2中全部为R型肺炎链球菌
【答案】　B
【解析】　DNA酶的作用是水解S型细菌中的DNA，使其失去转化活性，A正确；结果1中只有少数R型细菌转化为S型细菌，S型肺炎链球菌占少数，B错误；该实验证明DNA是遗传物质，C正确；S型细菌DNA被水解而失去作用，导致R型细菌无法转化为S型细菌，因此结果2中全部为R型肺炎链球菌，D正确。
●归纳提升
1．转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组，从而使R型细菌转化为S型细菌。
2．一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
3．肺炎链球菌体内转化实验与体外转化实验的比较
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各成分的作用进行对照
巧妙构思 将加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 用“酶解法”将细胞提取物中的某一物质分解、去掉、直接、单独地观察该种物质在实验中是否起作用
项目 体内转化实验 体外转化实验
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质
联系 (1)所用材料相同；
(2)体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸；
(3)两个实验都遵循对照原则、单一变量原则
4．自变量控制的方法
(1)“加法原理”：与常态比较，人为增加某种影响因素。例如，在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别做加热、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”。
(2)“减法原理”：与常态比较，人为去除某种影响因素。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，利用了“减法原理”。
●情境解读
实验情境：图1为T2噬菌体的结构示意图，图2为赫尔希和蔡斯进行的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程，请分析回答下列问题。
任务三：噬菌体侵染细菌的实验
●合作探究
1．选取T2噬菌体作为实验材料，有何优点？
提示：T2噬菌体只含有DNA和蛋白质，且DNA和蛋白质能自然完全分离，实验结果更可靠。
2．怎样才能让T2噬菌体的蛋白质和DNA被相应的同位素标记？
提示：先用含放射性同位素的培养基培养大肠杆菌，得到带有标记的大肠杆菌；再用带有标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，分别使其蛋白质和DNA带上标记。
3．能否用32P和35S同时标记T2噬菌体？能否用14C替代32P和35S标记T2噬菌体？
提示：不能，这样会导致无法区分蛋白质和DNA的作用。蛋白质和DNA中都含有C元素，用14C标记无法区分蛋白质和DNA。
4．用32P标记的噬菌体侵染细菌，上清液中有少量放射性的原因是什么？
提示：保温时间过短，部分T2噬菌体没有侵染到大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；保温时间过长，部分T2噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
5．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
提示：搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
●典例剖析
如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未标记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的带标记元素为(　　)
A．可在DNA中找到15N和32P
B．可在外壳中找到15N和35S
C．可在DNA中找到15N和32P、35S
D．可在外壳中找到15N
【答案】　A
【解析】　15N在亲代噬菌体DNA和蛋白质中都有，32P只存在于亲代噬菌体DNA中，35S只存在于亲代噬菌体蛋白质中；噬菌体侵染细菌，蛋白质外壳没有进入细菌，其DNA进入细菌，以自身DNA为模板，利用细菌提供原料，所以可在子代噬菌体的DNA中找到15N和32P，A正确；由于利用细菌的原料合成蛋白质外壳，所以不能在外壳中找到15N和35S，B错误；由于蛋白质外壳没有进入细菌，且DNA中不含有S元素，所以不能在DNA中找到35S，C错误；由于利用细菌的原料合成蛋白质外壳，所以不能在外壳中找到15N，D错误。
3．某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，实验过程如图所示，下列有关分析正确的是(　　)
A．理论上，b和c中不应具有放射性
B．实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关
C．实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关
D．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
【答案】　A
【解析】　35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是T2噬菌体的DNA，所以离心后，理论上，b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，T2噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以若b中含有放射性，说明搅拌不充分，B错误；实验中c含有放射性与④过程中培养时间过长或过短有关，C错误；该实验只证明了DNA是遗传物质，没有证明蛋白质不是遗传物质，D错误。
●归纳提升
1．T2噬菌体的增殖
(1)合成T2噬菌体DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。
(2)合成T2噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成T2噬菌体蛋白质的原料：大肠杆菌提供的氨基酸。场所：大肠杆菌的核糖体。
2．三次涉及大肠杆菌的培养及目的
3．注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表
噬菌体 细菌 子代噬菌体
DNA 32P 31P 32P(少数)、31P(全部)
蛋白质 35S 32S 32S
DNA和蛋白质 14C、3H、18O、15N 12C、1H、16O、14N C、H、O、N的两种同位素都有
4．标记T2噬菌体的注意事项
(1)不能用培养基直接培养来获得含放射性同位素标记的T2噬菌体，因为病毒只能在宿主活细胞中进行代谢、增殖，故应先通过培养获得含放射性同位素标记的大肠杆菌，再用这些大肠杆菌来培养T2噬菌体。
(2)不能用35S和32P标记同一T2噬菌体，因为放射性检测时只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种元素的放射性。
课堂达标　巩固训练
1．下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述，正确的是(　　)
A．分别给小鼠注射R型活细菌和加热致死的S型细菌，小鼠均不死亡
B．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
C．用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明DNA是遗传物质
D．用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液中具有较强的放射性
【答案】　A
【解析】　R型细菌无致病性，加热致死的S型细菌失去侵染能力，因此分别给小鼠注射R型活细菌和加热致死的S型细菌，小鼠均不死亡，A正确；合成子代噬菌体的原料是由细菌提供的，因此用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中不含35S，B错误；用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明RNA是遗传物质，C错误；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌，并随着细菌离心到沉淀物中，因此用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后沉淀物中具有较强的放射性，D错误。
2．下列关于生物遗传物质的说法，正确的是(　　)
A．同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA
B．DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA
C．真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA
D．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质
【答案】　A
【解析】　同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA，A正确；DNA是主要的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA，B错误；真核生物的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，而DNA病毒的遗传物质是DNA，C错误；肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
3．朊病毒是一种不含核酸而仅由蛋白质构成的、可自我复制并具感染性的因子，某科研小组进行如图所示实验，验证了朊病毒的蛋白质是侵染因子，实验中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。请据图回答下列问题：
(1)本实验采用的方法是____________________________________。
(2)按照图示1→2→3→4进行实验，从理论上讲，离心后上清液中几乎不能检测到32P，沉淀物中也几乎不能检测到32P，出现上述结果的原因是朊病毒不含________和________，蛋白质中______含量极低，故离心后上清液和沉淀物中都几乎不含32P。
(3)如果添加试管5、6，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，连续培养一段时间后，再提取朊病毒并加入试管3，培养适宜时间后搅拌、离心，检测到放射性主要位于________中，原因是________随朊病毒侵入牛脑组织细胞中，离心后位于该部位；少量位于________中，原因是少量的____________不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于该部位。
(4)T2噬菌体与朊病毒之间最主要的区别是T2噬菌体侵入细胞是向宿主细胞注入________(填物质)，利用宿主细胞的____________(填物质)和________(填物质)进行自身核酸的复制和蛋白质的合成，而朊病毒可能是向宿主细胞注入蛋白质。
【答案】　(1)放射性同位素标记技术
(2)DNA　RNA　P
(3)沉淀物　35S　上清液　朊病毒
(4)DNA　脱氧核苷酸　氨基酸
【解析】　(2)由于朊病毒不含DNA和RNA，只含蛋白质，蛋白质中P含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，因此，从理论上讲，离心后试管4上清液中几乎不能检测到32P，沉淀物中也几乎不能检测到32P。(3)从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，连续培养一段时间后，朊病毒的蛋白质中含有35S，再提取朊病毒并加入试管3，培养适宜时间后离心，由于朊病毒的蛋白质是侵染因子，35S随朊病毒侵入牛脑组织细胞中，离心后放射性主要位于牛脑组织细胞中，即沉淀物中；少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中。
课时小结

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