第1节 DNA是主要的遗传物质 第3章 基因的本质 学习目标 1 掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论 2 掌握噬菌体侵染细菌实验的方法 过程及结论 3 理解DNA是主要遗传物质的结论 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 对遗传物质的早期推测 20世纪20年代 大多数科学家认为 是生物体的遗传物质 20世纪 30年代 人们认识到 的重要性 但是认为 是遗传物质的 观点仍占主导地位 一 肺炎双球菌的转化实验 DNA 蛋白质 蛋白质 2 肺炎双球菌类型 项目S型细菌R型细菌 菌落表面 表面 菌体 有无毒性 光滑粗糙 有无 3 格里菲思的体内转化实验 实验过程结果分析结论 R型活细菌 小鼠 R型细菌无毒性 加热杀死的S型 细菌体内含有 促使R型细菌转 化为S型细菌 S型活细菌 小鼠 S型细菌有毒性 加热杀死的S型细菌 小鼠 加热杀死的S型细菌已 失活 毒性消失 R型细菌转化为 细 菌 且性状可以遗传 不死亡 死亡 不死亡 转化因子 死亡S型 S型 4 艾弗里的转化实验 1 实验过程及结果 R型菌S型菌 2 结论 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 DNA 例1 某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验 进行了以下4个实验 S型细菌的DNA DNA酶 加入R型细菌 注射入小鼠 R型细菌的DNA DNA酶 加入S型细菌 注射入小鼠 R型细菌 DNA酶 高温加热后冷却 加入S型细菌的DNA 注射入小鼠 S型细菌 DNA酶 高温加热后冷却 加入R型细菌的DNA 注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是 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 答案解析 解析 能使小鼠死亡的是活的S型细菌 而不是S型细菌的DNA 中 有活的R型细菌 无毒性 小鼠存活 中有活的S型细菌 小鼠死亡 中有S型细菌的DNA和无活性的R型细菌 无活性的R型细菌无法转 化成活的S型细菌 S型细菌的DNA无法使小鼠死亡 中只有R型细菌的DNA 无法使小鼠死亡 A 不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子 B 说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性 C 和 说明S型细菌的DNA是转化因子 D 说明DNA是主要的遗传物质 例2 艾弗里及其同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验 结果如表所示 由表 可知 答案解析 实验组号接种菌型加入S型细菌的物质培养皿长菌情况 R型蛋白质R型 R型荚膜多糖R型 R型DNAR型 S型 R型DNA 经DNA酶处理 R型 解析 第 组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细 菌无关 A B项错误 第 组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关 第 组实验说 明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌 C项正确 只能说明DNA是遗传物质 而不能说明DNA是主要的遗传物 质 D项错误 易错易混 肺炎双球菌转化实验的几个易错点 1 转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌 而只是小部分R 型细菌被转化成S型细菌 2 加热杀死S型细菌的过程中 其蛋白质变性失活 但是其内部的DNA在 加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性 3 体内转化实验的结论是S型细菌体内有 转化因子 没有证明 转化 因子 是DNA 体外转化实验进一步证明 转化因子 是DNA 二 噬菌体侵染细菌的实验 1 实验者 2 实验方法 法 3 实验材料 T2噬菌体 如图所示 赫尔希和蔡斯 放射性同位素标记 DNA 蛋白质 4 实验过程 1 标记T2噬菌体 大肠杆菌 大肠杆菌 噬菌体 噬菌体 2 侵染细菌 高 低 低 高 5 实验分析 1 T2噬菌体侵染细菌时 进入到细菌的细胞中 而 留 在外面 2 子代T2噬菌体的各种性状是通过 来遗传的 6 实验结论 才是真正的遗传物质 DNA 蛋白质外壳 亲代的DNA DNA 解析 组成噬菌体蛋白质的基本单位是氨基酸 而P是噬菌体DNA 组成成分之一 磷酸的构成元素 对照图解标号被标记的部分应 分别选择 例3 赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA 下列被标记的部分组合是 A B C D 答案解析 例4 为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质 赫尔希和蔡斯做了 T2噬菌体侵染大肠杆菌 的实验 T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内 下图中亲代噬菌体已用32P标记 A C中的方框代表大肠杆菌 下列 关于本实验及病毒 细菌的叙述正确的是 A 图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的 其内的营养成分中 要加入32P标记的无机盐 B 若要达到实验目的 还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验 两组 相互对照 C 噬菌体的遗传不遵循基因分离定律 而大肠杆菌的遗传遵循基因分 离定律 D 若本组实验B 上清液 中出现放射性 则不能证明DNA是遗传物质 答案解析 解析 由题干信息可知 图中亲代噬菌体已用32P标记 则锥形瓶中培 养液内的营养成分应无放射性标记 要证明DNA是遗传物质 还应设 计一组用35S标记噬菌体的实验 两组为相互对照实验 大肠杆菌是原 核生物 其遗传不遵循基因分离定律 若本组实验B 上清液 中出现放 射性 可能是实验时间较长 大肠杆菌裂解导致的 也可能是部分噬 菌体的DNA未侵入大肠杆菌 经搅拌 离心到上清液中 思维启迪 同位素标记法在噬菌体侵染细菌实验中的应用分析 1 用哪种标记元素 若用32P和35S 则分别标记了DNA和蛋白质 若用C H O等 则同时 标记了DNA和蛋白质 项目DNA蛋白质DNA和蛋白质 噬菌体 32P35S14C 3H 18O 15N 细菌 31P32S12C 2H 16O 14N 子代噬菌体 32P 少数 31P 全部 32S C H O N的两种同 位素都有 2 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 三 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 只由 和 组成 2 实验过程 蛋白质RNA 不感染病毒 感染病毒 RNA 3 结论 烟草花叶病毒的遗传物质是 不是 RNA 蛋白质 2 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 因此 是主要的遗传物质 DNA RNADNA 归纳总结 不同生物的遗传物质 细胞生物非细胞生物 真核生物 原核生物 多数病毒 少数病毒 核酸种类 DNA和 RNA DNA和 RNA DNARNA 遗传物质DNADNADNARNA 例5 2018 滨州高一检测 下图表示科研人员探究 烟草花叶病毒 TMV 遗传物质 的实验过程 由此可以判断 A 水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA B TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中 C 侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程 D RNA是TMV的主要遗传物质 答案解析 解析 水和苯酚的作用是将TMV的RNA与蛋白质分离开 A正确 能将TMV的蛋白质接种到正常烟草花叶细胞内 即TMV的蛋白质能 进入烟草细胞中 B错误 通过该实验无法判断侵入烟草细胞的RNA是否进行了逆转录过程 C错误 本实验表明RNA是TMV的遗传物质 而不能表明RNA是TMV的主 要遗传物质 D错误 例6 下列有关生物体遗传物质的叙述 正确的是 A 豌豆的遗传物质主要是DNA B 酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸 答案解析 解析 豌豆的遗传物质只有DNA 酵母菌的遗传物质DNA主要分布在 染色体上 少量分布在细胞质中 T2噬菌体的遗传物质是DNA 不含 S元素 HIV的遗传物质是RNA 初步水解后产生4种核糖核苷酸 学习小结 DNA DNA RNA DNA 达标检测 1 判断正误 1 格里菲思的实验结果没有具体证明哪一种物质是遗传物质 2 艾弗里证明转化因子是DNA而不是蛋白质 3 1952年 赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体 证明T2噬菌体 的遗传物质是DNA 4 用含35S的噬菌体侵染细菌 经离心后 可在沉淀物中发现大量的放 射性物质 5 真核生物细胞中的遗传物质都是DNA 原核生物细胞中的遗传物质 都是RNA 答案 12345 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合可以储存大量遗传信息 答案 12345 解析 蛋白质的热稳定性较DNA差 且不能复制 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 解析 3 肺炎双球菌转化实验证明了 A 基因位于染色体上 B 染色体是遗传物质的主要载体 C DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 D 在不含DNA的生物体内 RNA就是该生物的遗传物质 答案 12345 4 下列有关核酸与遗传物质关系的叙述 不正确的是 A DNA是绝大多数生物的遗传物质 B 有些生物的遗传物质是RNA C 在真核生物中 DNA和RNA都是遗传物质 其中DNA是主要的遗传物质 D 核酸是所有生物的遗传物质 其中DNA是主要的遗传物质 解析 答案 12345 解析 具有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸 但DNA是遗传物质 病毒只含有DNA或RNA一种核酸 其含有的这种核酸就是该病毒的遗传 物质 总之 大多数生物的遗传物质是DNA 即DNA是主要的遗传物质 5 下图是噬菌体侵染细菌示意图 请回答下列问题 答案 12345 解析 1 噬菌体侵染细菌的正确顺序应是 2 图中D表明噬菌体侵染细菌时 留在细菌外的是 注入 细菌体内的物质是 3 图中E表明 4 噬菌体侵染细菌实验得出了 是遗传物质的结论 BDAEC 蛋白质外壳 噬菌体DNA 噬菌体复制完成 产生性状完全相同的噬菌体后代 DNA 解析 噬菌体侵染细菌的过程可以分为五个步骤 吸附 噬菌体用尾 部的末端吸附在细菌表面 侵入 噬菌体通过尾轴把DNA全部注入到细菌细胞内 蛋白质外壳 留在细胞外面不起作用 生物合成 在细菌体内 以噬菌体的DNA为模板 利用细菌的化学 成分合成噬菌体的DNA和蛋白质分子 组装 新合成的DNA和蛋白质外壳组装成与亲代一模一样的子代噬 菌体 结构 成分相同 释放 子代噬菌体由于细菌的裂解而释放出来 再去侵染其他细菌 功能相同 由此可见 只有亲代的DNA参与了子代噬菌体的复制过程 蛋白质未参与 说明亲代的性状通过DNA传给后代 所以说DNA是 遗传物质 12345