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(共45张PPT)
第29讲　DNA是主要的
遗传物质
第六单元　遗传的物质基础
[课标要求]
概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。
考点一
肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)过程与现象。
死亡
不死亡
死亡
基础知识·整合
(2)结果分析。
实验①②对比说明 。实验②③对比说明 。实验②③④对比说明
。
(3)结论: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—— 。
R型细菌无致病性,S型细菌有致病性
被加热致死的S型细菌无致病性
R型细菌能
转化为S型细菌
转化因子
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验方法:依次用 处理S型细菌的细胞提取物后观察其转化活性。
(2)过程与现象。
不同酶
蛋白酶
DNA酶
R型、S型
(3)结果分析。
第①组是对照组,第②～⑤组是实验组,控制自变量时采用“ 原理”。
第①组实验表明 。
第②③④组实验表明
。第⑤组实验表明
。
(4)结论: 。
减法
S型细菌的细胞提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的细胞提取物用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理
后仍然具有转化活性
S型细菌的细胞提取物经DNA酶
处理后失去转化活性
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
深挖教材
1.判断正误
【提示】 S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是两者的遗传物质有差异。
(1)(必修2 P43相关信息延伸)S型细菌与R型细菌存在致病性差异的根本原因是发生了细胞分化。(　　)
×
(2)(必修2 P43正文、图3-2)将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射给小鼠,从死亡小鼠体内只能分离出S型细菌。(　　)
×
【提示】 从死亡的小鼠体内分离得到的既有S型活细菌,也有R型活细菌,且R型活细菌占多数。
(3)(必修2 P43正文、图3-2)格里菲思通过实验推断,加热致死的S型细菌的DNA促使R型活细菌转化为S型活细菌。(　　)
×
【提示】 格里菲思通过实验得出加热致死的S型细菌中存在某种“转化因子”促使R型活细菌转化为S型活细菌。
(4)(必修2 P46科学方法)在艾弗里的实验中,实验组分别加入了相应的水解酶,这是利用了自变量控制中的加法原理。(　　)
×
【提示】 在艾弗里的实验中,实验组分别加入了相应的水解酶,这是利用了自变量控制中的减法原理。
(5) (必修2 P44、46正文)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　)
×
【提示】 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是遗传物质。
2.规范表达
(必修2 P43正文)DNA分子在加热到90 ℃以上时,会发生变性,当温度降低时则可以恢复。据此分析加热后的S型菌仍有转化能力的原因是什么
【提示】 对S型菌加热处理后,其DNA会发生变性(解旋),但在缓慢降温后其单链重新聚合,恢复双螺旋结构,因此仍具有转化能力。
能力1　通过肺炎链球菌转化实验的分析,考查科学思维和科学探究能力
1.肺炎链球菌有R型和S型两种类型,S型细菌有荚膜,R型细菌无荚膜。如图是肺炎链球菌的转化实验,下列有关叙述错误的是(　　)
A.该实验可证明DNA是主要的遗传物质
B.该实验运用了自变量控制中的“减法原理”
C.甲、乙两组的培养产物中既有R型细菌也有S型细菌
D.艾弗里的体外转化实验包含甲、乙、丙
A
关键能力·提升
【解析】 该实验证明了DNA是遗传物质,没有证明DNA是主要的遗传物质。该实验设计思路是把DNA与其他物质分开,单独直接地研究各物质的遗传功能,即该实验的自变量控制利用了“减法原理”。S型细菌的细胞提取物中含有转化因子DNA,转化因子DNA会将部分R型细菌转化为S型细菌,因此甲组培养产物中既有R型细菌也有S型细菌;S型细菌的细胞提取物中含有转化因子DNA,蛋白酶不能水解DNA,转化因子DNA会将部分R型细菌转化为S型细菌,因此乙组培养产物中既有R型细菌也有S型细菌。在艾弗里体外转化实验中,甲是对照组,乙、丙是其中两个实验组。
2.(2025·汕头期末)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
D
【解析】 步骤①中,酶处理时间要足够长,保证底物完全水解;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同且适宜,否则会影响实验结果;步骤④中,液体培养基更有利于菌体与外界物质的交换,因此液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化;S型细菌有荚膜,菌落表面光滑,R型细菌无荚膜,菌落表面粗糙。故步骤⑤中,可通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态,以判断是否出现S型细菌。
考点二
噬菌体侵染细菌实验
1.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌
(1)T2噬菌体的结构及生活方式。
DNA
蛋白质
寄生
基础知识·整合
(2)T2噬菌体的增殖。
2.实验方法
放射性 法。
提醒　该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA,不用14C 和18O,也不能用35S、32P标记同一噬菌体。
同位素标记
3.实验过程
(1)标记噬菌体。
(2)噬菌体侵染细菌: 对比实验(相互对照)。
高
低
低
高
提醒　搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体和细菌分离;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。
4.实验结论
(1)直接证明: 。
(2)间接证明:DNA能够 ,使生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性;DNA能够控制 的合成,从而控制生物体的代谢和性状。
DNA是噬菌体的遗传物质
自我复制
蛋白质
深挖教材
1.判断正误
【提示】 病毒营胞内寄生生活,不能直接用培养基培养,需要在分别含有放射性同位素32P和35S的培养基中培养大肠杆菌,再用大肠杆菌培养噬菌体。
(1)(必修2 P45正文)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体,可得到被标记的噬菌体。(　　)
×
【提示】 在噬菌体侵染细菌的实验过程中,通过搅拌、离心使噬菌体与被侵染的大肠杆菌分开。
(2)(必修2 P45正文)在噬菌体侵染细菌的实验过程中,通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(　　)
×
(3)(必修2 P45正文)用35S和32P同时标记噬菌体,可使实验更具说服力。(　　)
【提示】 用35S、32P同时标记噬菌体将无法区分DNA与蛋白质,无法得出实验结论。分别用35S和32P标记噬菌体,可使实验更具说服力。
×
(4)(必修2 P45正文)在用35S标记的噬菌体侵染细菌实验中,沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(　　)
(5)(必修2 P45正文)用1个含32P标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中只有2个含32P。(　　)
(6)(必修2 P45正文)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　)
√
√
×
【提示】 T2噬菌体只能侵染大肠杆菌,不能侵染肺炎链球菌,所以不可以在肺炎链球菌中复制和增殖。
2.规范表达
(必修2 P45正文拓展)某科研小组在利用噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,经搅拌、离心后的实验数据如图所示。请思考并回答下列问题。
(1)在上述实验中选择32P和35S这两种放射性同位素分别对DNA和蛋白质进行标记,而不用14C和18O标记的原因是
。
(2)图中被侵染的大肠杆菌的存活率基本保持在100%,本组数据意义是
。细胞外的32P含量约有30%,原因是
。上清液中的35S含量先增大后保持在80%左右,原因是 。
S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特
征元素。若用14C和18O进行标记,由于蛋白质和DNA分子中都含有C和O,且
18O不具有放射性,是稳定同位素,因此无法确认被标记的是何种物质
作为参考数据,以证明大肠杆菌未裂解
有部分被32P标记的噬菌体还没有侵染大肠杆菌
有约20%的噬菌体没有与大肠杆菌脱离
重难知识·透析
1.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌。
2.艾弗里肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
项目 艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
实验思路 设法将DNA与其他物质分开,单独、直接地研究它们各自不同的作用
设计原则 对照原则和单一变量原则
处理方式
的区别　 减法原理:分别用蛋白酶、RNA酶、DNA酶和酯酶处理S型细菌的细胞提取物,之后与R型活细菌混合培养 放射性同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)
实验
结论 DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质
能力2　结合噬菌体侵染细菌实验,考查实验探究能力
3.(2025·河南卷,2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是(　　)
A.C B.S C.P D.N
B
关键能力·提升
【解析】 T2噬菌体侵染大肠杆菌时,只有DNA进入大肠杆菌中并作为模板控制子代T2噬菌体的合成,而合成子代T2噬菌体所需的原料均由大肠杆菌提供,由于DNA复制方式为半保留复制,因此部分子代噬菌体DNA中一些元素来自亲代噬菌体,DNA由C、H、O、N、P组成,综上分析,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是S。
4.某研究人员分别进行了如下三组实验:①35S标记的T2噬菌体+不含放射性的细菌;②32P标记的T2噬菌体+不含放射性的细菌;③14C标记的T2噬菌体+不含放射性的细菌。下列相关分析正确的是(　　)
A.T2噬菌体在含35S、32P和14C的培养基中培养可获取含放射性标记的T2噬菌体
B.若第②组保温时间过短或过长,则离心后上清液中放射性均偏高
C.若第③组进行充分搅拌,则离心后沉淀物中没有放射性
D.比较第①组与第②组的实验结果,说明DNA是主要的遗传物质
B
【解析】 T2噬菌体是病毒,病毒只能在宿主细胞中增殖,在普通培养基中无法培养和标记;若第②组保温时间过短或过长,T2噬菌体没有完全侵染细菌或子代T2噬菌体从细菌细胞中释放出来,经离心后会造成上清液中放射性偏高;14C可标记DNA和蛋白质,无论第③组是否充分搅拌,离心后上清液和沉淀物中均有放射性;对比两组实验,只能说明DNA是遗传物质。
考点三
烟草花叶病毒感染实验及DNA是主要的遗传物质
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验过程及结果。
基础知识·整合
蛋白质
RNA
(2)实验结论: 是烟草花叶病毒的遗传物质, 不是烟草花叶病毒的遗传物质。
2.DNA是主要的遗传物质
生物界绝大多数生物的遗传物质是 ,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而 。就生物个体而言,其遗传物质是唯一的。
RNA
蛋白质
DNA
DNA是主要的遗传物质
3.不同生物的遗传物质
生物类型 病毒 原核生物 真核生物
体内核酸种类 DNA和
RNA
体内碱基种类 种 种 种
体内核苷酸种类 种 种 种
遗传物质
实例 T2噬菌体、
烟草花叶病毒 乳酸菌、
蓝细菌 玉米、小
麦、人
DNA或RNA
DNA和RNA
4
5
5
4
8
8
DNA或RNA
DNA
DNA
深挖教材
1.判断正误
【提示】 真核生物的遗传物质只能是DNA。
(1)(必修2 P46正文)在真核生物中,DNA是主要的遗传物质。(　　)
×
(2)(必修2 P46正文)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。(　　)
【提示】 细胞核内和细胞质中的遗传物质都是DNA。
×
【提示】 乳酸菌是原核生物,没有染色体,其遗传物质DNA主要位于拟核中。
(3)(必修2 P46正文)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。(　　)
×
(4)(必修2 P46正文)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。(　　)
【提示】 病毒没有细胞结构,但病毒的核酸也是携带遗传信息的物质。
×
2.规范表达
(必修2 P46正文)为利用放射性同位素标记法探究某新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA,请简述该实验的设计思路:
。
用含放射性同位素标记的胸腺嘧
啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸为原料分别培养活细胞,再用上述标记的两种活细胞培养该病毒,一段时间后分别检测子代病毒中是否出现放射性
能力3　围绕RNA是遗传物质的实验探究,考查科学思维能力
5.(2025·惠州模拟)为了探究烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质,某实验小组进行了如图所示的实验。下列说法正确的是(　　)
A.实验1为空白对照组,以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验的可信度
B.根据实验1、2、3的实验现象可得出结论:烟草花叶病毒的遗传物质是蛋白质
C.实验4是利用“加法原理”设计的一个补充实验组,可以进一步验证实验结论
D.该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用
D
关键能力·提升
【解析】 没有做处理的为空白对照,实验2为空白对照组,以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验的可信度;实验1、2、3的实验现象显示TMV的RNA能引起烟草花叶病,蛋白质不能,因而能得出结论:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA;实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组,可以进一步验证实验结论,得出RNA是遗传物质的结论;该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用。
能力4　围绕探索遗传物质的思路和方法,考查科学探究能力
6.某科研机构发现了一种新型病毒,并对该病毒的遗传物质做了进一步研究。请思考并回答下列相关问题。
(1)据研究人员介绍,该病毒的遗传物质比HIV的遗传物质更加稳定。据此可初步推测,该病毒的遗传物质是　　　,理由是
　 　 。
DNA
DNA是双链而RNA
一般是单链,DNA的结构比RNA更稳定
【解析】 (1)HIV的遗传物质是RNA,易发生变异,而题中病毒的遗传物质比HIV的遗传物质稳定,说明其遗传物质是DNA,DNA具有独特的双螺旋结构,不易发生变异。
(2)通过化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究,分析其五碳糖或碱基种类均可做出判断,如果　　　　　　　　　　　　　　　　　,则为DNA;如果　　　　　　　　　　　　,则为RNA。
五碳糖是脱氧核糖或含碱基T
五碳糖是核糖或含碱基U
【解析】 (2)两种核酸中,DNA特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶,RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶。
(3)也可以用放射性同位素标记技术研究其遗传物质种类,将宿主细胞置于含有放射性标记核苷酸的培养基中培养,再用病毒感染宿主细胞,一段时间后收集病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸是否都需要标记
　　　　,理由是
　 　。
不是
如果对各种核苷酸都进行标记,则该病毒的核酸无论是
【解析】 (3)如果对各种核苷酸都进行标记,则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA,在病毒中均能检测到放射性,因此培养基中的核苷酸不能都标记。
DNA还是RNA,在病毒中均能检测到放射性

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