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第一节 核酸是遗传物质的证据
知识内容 噬菌体侵染细菌的实验 肺炎双球菌转化实验 烟草花叶病毒的感染和重建实验 必考要求 b b a 加试要求 b b a 1.通过“活动：资料分析——噬菌体侵染细菌的实验”，概述噬菌体课时要求 侵染细菌的过程，体会实验方法与技术的多样性。2.概述肺炎双球菌的转化实验，感悟实验的严密性和逻辑的严谨性。3.简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同模型是进行科学研究的重要方法。 从图中我们可以看出，亲属之间在某些方面上具有一定的相似性，这就是我们平常所说的遗传。其实，早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种能够保持相对稳定。那么生物之间的这种相似性是由什么物质起作用，而在亲子代之间连续传递的呢？本节课我们就一起学习生物的遗传物质。
一、噬菌体侵染细菌的实验
?RNA1．染色体的化学成分?组蛋白
?蛋白质非组蛋白
?????
DNA
2．噬菌体侵染细菌的实验 (1)实验材料：噬菌体。
??蛋白质构成的外壳
①结构?
?DNA分子位于头部内?
②特点：专门寄生在细菌体内的病毒。
(2)实验思路：用不同的放射性同位素分别标记蛋白质和DNA，直接单独地去观察它们的作用。 (3)实验过程 (4)实验说明及结论
亲代噬菌体 35宿主细胞内 标记元素 无 有 子代噬菌体内 标记元素 无 有 实验结论 S标记蛋白质 32P标记DNA DNA是遗传物质 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
结合上述实验过程分析：
1．标记噬菌体时，为什么不能直接用含S和P的普通培养基来培养T2噬菌体？ 答案 噬菌体营活细胞寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体。 2．能否用C和O标记噬菌体？能否用P和S同时标记噬菌体？
答案 不能，因为DNA和蛋白质都含C和O；不能用P和S同时标记噬菌体。 3．实验中搅拌的目的是什么？
答案 目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
4．实验中离心的目的是什么？离心管的上清液和沉淀物中分别是什么？
答案 离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被感染的细菌。
5. 用S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
答案 搅拌不充分，有少量中。
6．用P标记的噬菌体侵染细菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？ 答案 (1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到细菌细胞内，经离心后分布于上清液中。(2)保温时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
知识整合 噬菌体营活细胞寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体；搅拌是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，经过离心，噬菌体颗粒到了上清液中，细菌留在沉淀物中；如果搅拌不充分，有少量S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，会随细菌离心到沉淀物中。保温时间要适当，时间过短，部分噬菌体没有侵染到细菌细胞内，经离心后分布于上清液中；时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
1．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噬菌体侵染细菌”的实验。下图中亲代噬菌体已用P标记，A、C中的方框代表细菌。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细菌的，其内的营养成分中要加入P标记的无机盐 B．若要达到实验目的，还要再设计一组用S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，而细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 B
解析 由题干信息可知，图中亲代噬菌体已用
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S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
P标记，则锥形瓶中培养液内的营养成分应
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无放射性标记；要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用S标记噬菌体的实验，二者为相互对照实验；细菌是原核生物，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，细菌裂解导致的，也可能是部分噬菌体的DNA未侵入细菌，
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经搅拌、离心到上清液中的。
2．如果用N、P、S共同标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为( ) A．在外壳中找到N和S B．在DNA中找到N和P C．在外壳中找到N
D．在DNA中找到N、P和S 答案 B
解析 用N、P、S共同标记噬菌体，N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，P标记了噬菌体的DNA,S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，由于DNA复制，故在子代噬菌体中能找到N和P标记的DNA，不能找到S和N标记的蛋白质。
方法链接 “二看法”判断子代噬菌体标记情况
二、肺炎双球菌转化实验
1．肺炎双球菌的类型及特点
?致病的S型：有荚膜，菌落光滑?
肺炎双球菌?
??不致病的R型：无荚膜，菌落粗糙
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2．活体细菌转化实验 (1)过程
(2)结论：S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌稳定的遗传变异。 3．离体细菌转化实验 (1)过程 (2)分析
①S型菌的DNA能使R型菌发生转化。
②S型菌的蛋白质等其他物质不能使R型菌发生转化。 (3)结论：DNA是遗传物质，它赋予了生物的遗传特性。
在活体细菌转化实验中，将加热杀死的S型菌与R型活菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，并从死亡小鼠体内分离到了活的S型菌，请分析：
1．已知在80～100 ℃温度范围内，蛋白质将失去活性，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，但蛋白质却不能恢复。由此我们可以推断：在活体细菌转化的实验中，加热杀死的S型菌中的“转化因子”应该是哪种物质？ 答案 是DNA。
2．研究表明，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：
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(1)从免疫学角度解释曲线ab段下降的原因是什么？ 答案 R型菌被小鼠的免疫系统所杀灭。 (2)S型活菌是怎样产生的？
答案 加热杀死的S型菌的DNA将R型菌转化为S型活菌。 (3)S型菌是有毒性的，据此推测曲线bc段上升的原因是什么？
答案 有毒的S型菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降低，R型菌、S型菌数量都增加。 知识整合 加热后S型菌和活R型菌一起注射到小鼠体内， 开始时R型菌被小鼠的免疫系统所杀灭，数量下降，随着S型菌的DNA将R型菌转化为S型活菌， S型活菌逐渐增多，其毒性导致小鼠的免疫力降低，R型菌、S型菌数量都增加。
3．科学家用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。由表可知( )
实验组号 ① ② ③ ④ 接种菌型 R R R R 加入S型菌的物质 蛋白质 荚膜多糖 DNA DNA(经DNA酶处理) 培养皿长菌情况 R型 R型 R型、S型 R型 A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子 B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子 D．①～④说明DNA是主要的遗传物质 答案 C
解析 第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关，第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确。①～④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。
4．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： ①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠 ②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠 ④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的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
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答案 D
解析 能使小鼠死亡的是活的S型菌。①DNA酶会将S型菌的DNA水解，从而失去转化作用，R型菌因此未发生转化，小鼠存活；②虽然DNA酶存在，但因加入了S型菌，因此小鼠死亡；③中没有R型活菌，S型菌的DNA不起作用，小鼠存活；④高温加热使S型菌的蛋白质及DNA酶变性，虽然S型菌的DNA还存在，但由于后面加的是R型菌的DNA，所以不能发生转化作用，小鼠存活。
题后归纳 活体与离体细菌转化实验的比较
比较项目 培养细菌 实验对照 实验结论 活体细菌转化实验 用小鼠(体内) R型菌与S型菌的毒性比较 S型菌体内有“转化因子” 离体细菌转化实验 用培养基(体外) S型菌的各成分作用的相互对照 DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质 (1)所用材料都是R型和S型肺炎双球菌； 两实验的联系 (2)活体转化实验是基础，离体转化实验进一步证明了“转化因子”是DNA； (3)两实验都遵循了对照原则和单一变量原则 三、烟草花叶病毒的感染和重建实验 1．烟草花叶病毒的组成：蛋白质外壳和一条RNA链。 2．过程 (1)感染实验 (2)重建实验
TMV A型蛋白质??侵染
?重建病毒――→烟草→B型后代。 ?TMV B型RNA?TMV A型RNA
??侵染?重建病毒――→烟草→A型后代。 ?TMV B型蛋白质?
3．结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
4．基因的本质：遗传的基本功能单位是基因，基因是一段有功能的核酸，大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA。
1．人、噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？ 答案 分别是DNA、DNA、RNA、DNA。
2．下列有关遗传物质的叙述，哪些说法是正确的？ ①DNA是所有生物的遗传物质 ②核酸是一切生物的遗传物质 ③酵母菌的遗传物质主要是DNA
2020学年高中生物第三章遗传的分子基础第一节核酸是遗传物质的证据教学案浙科版必修2
