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1、第1节 DNA是主要的遗传物质【目标导航】1.结合教材图36，分析噬菌体侵染细菌的实验，归纳实验结论。2.阐述烟草花叶病毒的特点，归纳DNA是生物主要的遗传物质。一、噬菌体侵染细菌的实验(阅读P4445)1实验者：赫尔希和蔡斯。2实验方法：放射性同位素标记法。3实验材料：噬菌体(图示如下)及其寄主生物大肠杆菌。4实验过程(1)标记大肠杆菌(2)标记T2噬菌体(3)噬菌体侵染大肠杆菌项目含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌、离心后上清液放射性高放射性低沉淀物放射性低放射性高细菌裂解后放出的T2噬菌体检测不到35S标记的蛋白质检测到32P标记的DNA5.实验分析(1
2、)T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。6实验结论DNA才是真正的遗传物质。二、DNA是主要的遗传物质(阅读P46)1RNA是遗传物质的实验证据(1)实验材料：烟草花叶病毒，只由蛋白质和RNA组成。(2)实验过程(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。2绝大多数的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。因此DNA是主要的遗传物质。判断正误：(1)1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P同时标记T2噬菌体，证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。()(2)DNA和RNA都可作为遗传物质
3、。()(3)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若实验中搅拌不充分，会造成上清液中有很高的放射性。()(4)噬菌体侵入大肠杆菌后，进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。()(5)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体，可标记噬菌体的DNA。()答案(1)(2)(3)(4)(5)一、噬菌体侵染细菌的实验1实验思路及方法S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们各自的作用。2侵染特点及过程(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附注入核酸合
4、成组装释放五个过程。3结果及分析分组结果结果分析对比实验(相互对照)含32P噬菌体细菌上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内32PDNA进入了宿主细胞内含35S噬菌体细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中35S蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面由上表分析可知：噬菌体的DNA是其亲代与子代之间联系的“桥梁”，即“DNA是遗传物质”(结论)。1.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？答案因为噬菌体营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。2能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？答案不能，因为
5、DNA和蛋白质都含C和O；不能用32P和35S同时标记噬菌体。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“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【问题导析】(1)由题
6、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；(2)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，二者为相互对照类型；(3)大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；(4)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未侵入大肠杆菌，经搅拌、离心到上清液中。答案B【一题多变】判断正误：(1)本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有32P的培养基中获得的。()(2)本实验选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA。()(3)实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋
7、白质分开再分别检测其放射性。()(4)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(1)(2)(3)(4)二、DNA是主要的遗传物质1不同生物的遗传物质生物类型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RNADNA和RNADNARNA遗传物质DNADNADNARNA存在场所细胞核、线粒体、叶绿体质粒、拟核蛋白质的外壳内蛋白质的外壳内2.DNA是主要的遗传物质就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。就某种生物而言，其遗传物质是DNA或RNA。1.病毒的遗传物质是否都是RNA？细胞质中的遗传物
8、质是什么？答案不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。细胞质中的遗传物质是DNA。2如何确定某种病毒的遗传物质是DNA还是RNA?答案2如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体()A寄生于细胞内，通过RNA遗传B寄生于细胞间，通过蛋白质遗传C寄生于细胞内，通过蛋白质遗传D寄生于细胞间，通过RNA遗传【问题导析】从图示可看出，用RNA接种在叶片上，叶片出现了病斑；而用蛋白质外壳接种到叶片上，叶片上没有病斑；所以该病原体是通过RNA遗传的。答案A【一题多变】判断正误：(1)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验可证明DNA是主要的遗传物质。()(2)DNA是主要遗传物质的原因是绝大
9、多数生物的遗传物质是DNA。()(3)生物的遗传物质是DNA或RNA。()答案(1)(2)(3)1.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为()A用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌B用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细菌C将一组噬菌体用32P和35S标记D一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳答案D解析用32P和35S分别标记DNA和蛋白质外壳，35S仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在于噬菌体的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白质和DNA中都含有，无法区别是哪一种成分发挥作用，同时用32P、35S标记蛋白质和DNA，沉淀物和上清液中都有放射性，
10、也无法判断是哪一种成分发挥作用。2.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DNAB酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素DHIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸答案B解析A中豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸。3.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是()ADNA是绝大多数生物的遗传物质B有些生物的遗传物质是RNAC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
11、核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质答案C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。4.如图是赫尔希和蔡斯研究遗传物质实验中的物质示意图及实验过程图，请回答下列问题。(1)图3中用35S标记噬菌体蛋白质外壳，标记元素所在部位是图2中的_。如果用32P标记噬菌体的DNA，标记元素所在部位是图1中的_。(2)赫尔希和蔡斯选用噬菌体作为实验材料，其原因之一是_。(3)实验中采用搅拌和离心等手段，其目的是_。(4)仅有图3的实
12、验过程，_(能或不能)说明蛋白质不是遗传物质，原因是_。答案(1)(2)噬菌体只由蛋白质外壳和DNA组成(3)让噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离(4)不能蛋白质外壳没有进入细菌体内【基础巩固】1噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是()A在噬菌体DNA的指导下，用细菌的物质合成的B在细菌DNA的指导下，用细菌的物质合成的C在噬菌体DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的D在细菌DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的答案A2右图表示同位素32P、35S分别标记T2噬菌体DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与母代噬菌体形态
13、完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子应含有的元素是()A31P、32P、32SB31P、32P、35SC31P、32P、32S、35S D32P、32S、35S答案B3下列叙述正确的是()A含有RNA的生物，其遗传物质一定是RNAB只含有DNA的生物，其遗传物质不一定是DNAC既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA和RNAD既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA而不是RNA答案D4艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是()A重组DNA片段，研究其表型效应B诱发DNA突变，研究其
14、表型效应C设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递答案C5下图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是()答案D解析图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来自乙病毒，而蛋白质外壳来自甲病毒。由于病毒丙侵染植物细胞中的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。【巩固提升】6某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；用15N标记的噬菌体侵
15、染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是()A沉淀、上清液、沉淀和上清液B沉淀、沉淀、沉淀和上清液C沉淀、上清液、沉淀D上清液、上清液、沉淀和上清液答案B解析放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸中；放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中；放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。71952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题。(1)他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。这句话指出了噬菌体作实验材料具有_的特点。(2)通过_的方法分别获得被32
16、P或35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中_变化。(3)侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是_，所以搅拌时间少于1 min时，上清液中的放射性_。实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明_。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明_，否则细胞外_放射性会增高。(4)本实验证明病毒传递和复制遗传特性中_起着重要作用。答案(1)结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)(2)用分别含32P
17、和35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P或35S标记的大肠杆菌DNA和蛋白质的位置(3)将噬菌体和细菌振脱较低DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来32P(4)DNA解析本题主要考查噬菌体侵染大肠杆菌的实验。(1)噬菌体作为实验材料，是因为其结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)。(2)噬菌体是病毒，离开活体细胞不能繁殖，所以要标记噬菌体，首先应用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再让噬菌体侵染标记后的大肠杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的位置变化。(3)噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌
18、体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外32P含量增高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。细胞外的35S含量只有80%，原因是在搅拌时侵染细菌的噬菌体外壳没有全部分离；细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。8根据下面的材料回答问题。材料一用同位素31P、32P和32S、35S分别作如下标记。噬菌体大肠杆菌脱氧核苷酸32P31P氨基酸32S35S材料二(1)用32P标记噬菌体的大致操作过程。_；_。(2)若材料一中的噬菌体和大肠杆菌分别换成烟草花叶病毒和烟叶细胞，则能说明_。(3)分析
19、材料二，AD的结果中，哪项不正确？_。说明理由：_。(4)材料一、材料二共同说明的问题是_。答案(1)在含有放射性32P的培养基中培养大肠杆菌再用上述大肠杆菌培养噬菌体(2)RNA是遗传物质(3)DDNA分子被DNA酶分解掉，R型细菌不能转化成S型细菌(4)DNA是遗传物质解析(1)由于噬菌体是病毒不能独立培养，必须寄生在活细胞中，所以先用培养基培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(2)烟草花叶病毒的核酸是RNA，它可以侵染烟草的叶细胞，说明RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。(3)由于DNA酶能够分解DNA分子，不存在有荚膜菌DNA时就不能使R型细菌转化成S型细菌，所以小鼠不会死亡。(4)材料一、材料
20、二共同说明的是DNA是遗传物质。【走进高考】9(2013海南卷)关于T2噬菌体的叙述，正确的是()AT2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素BT2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中CRNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质DT2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖答案D解析核酸中不含S元素，故A错误。T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故B错误。任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故C错误。T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，D正确。10(2011江苏卷)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是()A分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体B分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养C用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质答案C解析培养噬菌体需用含细菌的培养基；被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间培养后，搅拌离心处理；该实验中，若搅拌不充分，噬菌体的外壳没有与细菌完全分离，沉淀物中存在少量放射性35S；噬菌体侵染细菌的实验仅能说明DNA是遗传物质，不能说明蛋白质不是遗传物质。