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1、第第1 1讲讲DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质-2-人类对遗传物质的探索过程()。-3-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结肺炎双球菌转化实验1.格里菲思的体内转化实验-4-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.艾弗里的体外转化实验(1)实验过程及实验结果(2)实验结论:DNA是“转化因子”,是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。-5-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖肺炎双球菌的体外转化实验中,设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么?提示:起对照作用,DNA酶可分解从S型活细菌中提取的DNA,与R型活细菌混合培养后,不能长出S型细菌的菌落,可见DNA被分解后的产物不
2、能使R型细菌发生转化,DNA才是使R型细菌转化为S型细菌的物质。-6-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。()(2)肺炎双球菌的体外转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开,分别观察其遗传作用。()(3)格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质。()(4)艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。()-7-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。先对各组肺炎双球菌进行如下处理(见下图),培养一段时间后,再注射到不同小鼠体内。请分析回答下列问题。-8-核心梳理提能探究考向感悟归纳总
3、结(1)A组细菌煮沸冷却后,其(填化学组成成分)变性失活,但其仍具有生物活性。(2)F组可以分离出肺炎双球菌,转化后形成的S型细菌的性状(填“能”或“不能”)遗传下去。(3)E、F对照,结果说明。(4)本实验利用了什么方法?答案:(1)蛋白质DNA(2)S型和R型能(3)转化因子是DNA而不是蛋白质(4)观察法(观察菌落的形态结构),物质提纯法(提纯S型细菌的各种化学组成成分)。-9-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1 格里菲思的体内转化实验的分析格里菲思的体内转化实验的分析1.某科研人员为了验证格里菲思的肺炎双球菌转化实验,对实验小鼠进行了4次注射实验,如下图所示。下列相关叙述正确的
4、是()A.活菌甲是有荚膜的R型细菌,而活菌乙是无荚膜的S型细菌B.由注射和的结果可知,活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡C.在死亡的小鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙,后者最初由活菌甲转化而来D.死菌乙未导致小鼠3死亡,由此说明小鼠体内未发生特异性免疫C-10-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结解析:肺炎双球菌中的R型细菌没有荚膜、无毒性,S型细菌有荚膜、有毒性。实验结果显示:将活菌甲注射到小鼠1体内,小鼠1不死亡,而将活菌乙注射到小鼠4体内,小鼠4死亡,说明活菌甲是无荚膜的R型细菌,而活菌乙是有荚膜的S型细菌。注射是将活菌甲与死菌乙混合后注射到小鼠2体内,结果在死亡的小鼠2体内检测出活菌乙,注射是
5、将检测出的活菌乙注射到小鼠4体内,结果小鼠4死亡,说明死菌乙的体内有“转化因子”,促进活菌甲转化为活菌乙,进而导致实验小鼠死亡。在死亡的小鼠2体内,只是部分R型细菌转化为S型细菌,所以在死亡的小鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙,后者最初由活菌甲转化而来。死菌乙对于实验小鼠而言属于抗原,进入实验小鼠体内会引起特异性免疫。-11-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.1928年,格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验。下列关于此实验的分析,错误的是()-12-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结A.实验的关键现象是第4组小鼠死亡并从小鼠体内分离出S型活细菌B.分析第4组实验时必须是以第13组的实验为参照C.
6、本实验说明R型细菌发生了某种类型的转化D.本实验结论为“DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子”答案解析解析关闭肺炎双球菌体内转化实验的关键是将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射小鼠,小鼠死亡,且从小鼠体内分离出了S型活细菌。该实验说明R型细菌发生了某种类型的转化。实验中没有从S型细菌体内提取DNA,单独直接地观察DNA的作用,故不能证明DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子。答案解析关闭D-13-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2 艾弗里的体外转化实验的分析艾弗里的体外转化实验的分析3.在艾弗里及其同事利用肺炎双球菌证明遗传物质是DNA的实验中,从S型细菌中提取的DNA
7、用DNA酶处理后,与R型活细菌混合培养,结果发现培养基上仅有R型细菌生长。设置该实验步骤的目的是()A.证明R型细菌生长不需要DNAB.补充R型细菌生长所需要的营养物质C.直接证明S型细菌的DNA不是促进R型细菌转化的因素D.与“S型细菌的DNA与R型细菌混合培养”的实验组形成对照 答案解析解析关闭DNA酶能降解DNA,这样实验组和对照组的自变量就是有无DNA分子,所以D项正确。答案解析关闭D-14-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.在培养有R型细菌的编号分别为1、2、3、4的4支试管中,依次加入从S型活细菌中提取的DNA、蛋白质、多糖、DNA和DNA酶,培养一段时间后,试管内有R型细菌的是
8、()A.2和3B.1、2和3C.2、3和4D.1、2、3和4 答案解析解析关闭4支试管中都培养有R型细菌,加入S型细菌DNA的1号试管有部分R型细菌转化成S型细菌,即R型细菌和S型细菌都有,其余3支试管中都只有R型细菌,故D项正确。答案解析关闭D-15-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.对“转化”的理解(1)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验中,S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使R型细菌细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。(2)发生转化的只是少部分R型细菌。由于受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、R型细菌的状态等因素的影响,并不是所有的R型细菌都能转化
9、成S型细菌,只是少部分R型细菌转化成S型细菌。-16-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.肺炎双球菌体内转化实验和体外转化实验中的对照设计(1)在格里菲思的体内转化实验中,注射S型活细菌与注射R型活细菌形成对照,注射加热杀死后的S型细菌与将R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射形成对照。(2)在艾弗里的体外转化实验中,将DNA、蛋白质、多糖等物质分别与R型细菌混合培养,形成对照;将DNA与DNA酶处理DNA后的产物分别与R型细菌混合培养,也形成对照。-17-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.格里菲思的体内转化实验(实验一)与艾弗里的体外转化实验(实验二)的三个“不同”-18-核心梳理提能
10、探究考向感悟归纳总结噬菌体侵染细菌的实验1.噬菌体侵染细菌的实验(1)实验方法同位素标记法,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。(2)实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌T2噬菌体的结构T2噬菌体的生活方式:寄生在大肠杆菌体内。-19-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)实验过程标记噬菌体-20-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结侵染细菌(4)实验结果分析-21-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(5)结论:子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的,DNA是遗传物质。2.证明RNA是遗传物质的实验(1)过程及结果(2)结论:在RNA病毒中,RNA是遗传物质。-22-核心梳理提能探究考
11、向感悟归纳总结3.DNA是主要遗传物质(连线)-23-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)T2噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖。()(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了DNA是遗传物质。()(3)噬菌体的蛋白质可用32P放射性同位素标记。()(4)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。()(5)T2噬菌体的核酸和蛋白质中都含S元素。()(6)DNA和RNA都是T2噬菌体的遗传物质。()(7)噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌的转化实验更具说服力。()(8)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解。()-24-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(9)用35S标记的噬菌体侵染细菌的
12、实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。()(10)32P标记的噬菌体和35S标记的噬菌体分别侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。()(11)赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,证明了DNA的半保留复制。()(12)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。()-25-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实际上沉淀物中含有少量放射性,原因是什么?提示:可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等,有少量35S标记的噬菌体的外壳仍吸附在大肠
13、杆菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现了少量的放射性。-26-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有放射性的原因是什么?提示:(1)从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。(2)保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出的子代噬菌体经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。(3)离心前的搅拌过于剧烈,大肠杆菌破裂,释放出其中的噬菌体,经离心后,噬菌体分布于上清液中,使上清液出现放射性。-27-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1
14、噬菌体侵染细菌实验的结果分析噬菌体侵染细菌实验的结果分析1.(2019江苏卷)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述,正确的是()A.实验中可用15N代替32P标记DNAB.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌的基因编码的C.噬菌体DNA合成的原料来自大肠杆菌D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA 答案解析解析关闭N是蛋白质和DNA共有的元素,若用15N代替32P标记噬菌体的DNA,则其蛋白质也会被标记,不能区分噬菌体的蛋白质和DNA,A项错误;噬菌体的外壳蛋白是以噬菌体的DNA为模板,利用大肠杆菌体内的原料合成的,B项错误;子代噬菌体DNA合成的模板来自
15、亲代噬菌体自身的DNA,而合成的原料来自大肠杆菌,C项正确;该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA,D项错误。答案解析关闭C-28-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.下列对噬菌体侵染细菌实验的分析,错误的是()A.实验前必须清楚噬菌体侵染细菌后引起细菌裂解的时间B.本实验分别研究了DNA和蛋白质在噬菌体增殖中的作用C.32P标记的实验组可确定DNA与蛋白质是否进入了细菌D.细菌裂解后,32P标记组的子一代噬菌体有放射性 答案解析解析关闭实验前必须清楚噬菌体侵染细菌后引起细菌裂解的时间,离心应在细菌裂解前完成,A项正确;本实验用32P和35S分别标记DNA和蛋白质,通过对照研究DNA和蛋白质在噬
16、菌体增殖中的作用,B项正确;32P标记的实验组只能确定DNA是否进入了细菌,C项错误;DNA复制的方式是半保留复制,32P标记的噬菌体的DNA的两条链都有放射性,以这两条链为模板合成的两个DNA分子也都有放射性,故子一代噬菌体有放射性,D项正确。答案解析关闭C-29-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2 两个经典实验的曲线分析两个经典实验的曲线分析3.在肺炎双球菌转化实验中,将加热杀死的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型活细菌和R型活细菌的含量变化情况如右图所示。下列有关叙述错误的是()A.若将R型活细菌单独注入小鼠体内,菌体将不能存活B.加热杀死的S型细菌在R型活
17、细菌的转化下被激活并在小鼠体内繁殖C.曲线CD段上升,与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关D.加热杀死的R型细菌不能使S型细菌转化为R型细菌 答案解析解析关闭在小鼠正常免疫系统的作用下,R型活细菌不能存活,A项正确;加热杀死的S型细菌使部分R型细菌转化为S型细菌,而不是被激活,B项错误;S型细菌使小鼠的免疫系统功能减弱,R型活细菌在小鼠体内增殖,含量增多,C项正确;加热杀死的R型细菌不能使S型细菌转化为R型细菌,D项正确。答案解析关闭B-30-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.1952年赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能,搅拌离心后的实验数据如右上图所示
18、。下列说法错误的是()A.图中被侵染细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是作为对照组,以证明细菌未裂解B.通过用含有放射性同位素35S和32P的培养基分别培养噬菌体,再用标记的噬菌体侵染细菌,从而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的变化C.细胞外的32P含量有30%,原因可能是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌D.本实验证明DNA在噬菌体传递和复制遗传特性的过程中起着重要作用 答案解析解析关闭实验设置要遵循对照原则和单一变量原则。为了防止细菌裂解释放噬菌体干扰实验结果,因此设置一组被噬菌体侵染的细菌的实验作为对照,A项正确;噬菌体是病毒,不能在普通培养基上培养,应先用含放射性同位素的培养基
19、培养大肠杆菌,再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌,而且噬菌体侵染大肠杆菌时,蛋白质外壳不进入大肠杆菌,B项错误;细胞外含有少量32P,原因可能是侵染时间过短,C项正确;本实验证明噬菌体的遗传物质是DNA,D项正确。答案解析关闭B-31-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题-32-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.噬菌体侵染细菌实验的误差分析(1)用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,上清液中出现放射性的原因:培养时间短部分噬菌体还未吸附、侵染大肠杆菌离心后未吸附至大肠杆菌上的噬菌体分布在上清液中32P标记的实验组上清液中有放射性;培养时间过长噬菌
20、体在大肠杆菌内大量繁殖大肠杆菌裂解死亡,释放出子代噬菌体离心后噬菌体将分布在上清液中32P标记的实验组上清液中有放射性;搅拌过于剧烈大肠杆菌细胞被破坏释放出其中的噬菌体32P标记的实验组上清液中有放射性。-33-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)用35S标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,沉淀物中出现放射性的原因:搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等吸附在大肠杆菌细胞表面的噬菌体的蛋白质外壳随大肠杆菌分布在沉淀物中35S标记的实验组沉淀物中有放射性。-34-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.艾弗里的肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较-35-通关记通关辨通关练1.格里菲思实验的结
21、论:加热杀死的S型细菌中存在促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。2.艾弗里实验的结论:DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质,即DNA是遗传物质。3.在T2噬菌体的化学组成中,仅蛋白质分子中含有S元素,P元素几乎都存在于DNA分子中。4.证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路:设法将DNA与蛋白质等其他物质分开,单独地、直接地研究它们的作用。5.病毒的遗传物质是DNA或RNA;细胞生物的遗传物质是DNA;DNA是主要的遗传物质。-36-通关记通关辨通关练1.格里菲思实验未证明转化因子是何种物质,艾弗里实验未运用同位素标记技术(1)格里菲思实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”,但
22、并未具体证明转化因子是何种物质。(2)艾弗里实验所用方法为“化学分离提取法”而不是放射性同位素标记法,噬菌体侵染细菌实验所利用的才是放射性同位素标记法(32P、35S)。-37-通关记通关辨通关练2.噬菌体侵染细菌实验中同位素的使用(1)因噬菌体的蛋白质含有DNA没有的特殊元素S,所以用35S标记蛋白质;DNA含有蛋白质没有的特殊元素P,所以用32P标记DNA;因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元素,所以该实验不能将C、H、O、N作为标记元素。(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位,不能确定是何种元素的放射性。
23、-38-通关记通关辨通关练1.(2019广西河池中学高三月考)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,过程如下图所示。下列有关分析正确的是()-39-通关记通关辨通关练A.理论上,b和c中不应具有放射性B.实验1中b含少量放射性与过程中培养时间的长短有关C.实验2中c含有放射性与过程中搅拌不充分有关D.检测结果为a、d中有少量的放射性,b、c中有大量的放射性 答案解析解析关闭实验1中,35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,离心后,理论上b中不应具有放射性;实验2中,32P标记的DNA进入细菌体内,离心后,放射性应在沉淀物中,因此上清液c不含有放射性,A项正确;搅拌的目的是将
24、吸附在细菌上的噬菌体与细菌分开,若该过程搅拌不充分,则会导致沉淀物中含有少量的放射性,B项错误;实验2中,上清液会含有放射性,与过程中培养时间的长短有关,C项错误;实验结果为b、c中有少量的放射性,a、d中有大量的放射性,D项错误。答案解析关闭A-40-通关记通关辨通关练2.R型肺炎双球菌无荚膜,菌落粗糙,对青霉素敏感。S型肺炎双球菌有荚膜,菌落光滑,对青霉素敏感。在培养多代的S型细菌中分离出一种抗青霉素的S型突变菌株(记为PenrS型)。现用S型细菌、PenrS型细菌与R型细菌进行一系列实验,其中对实验结果的预测,错误的是()-41-通关记通关辨通关练A.甲组B.乙组C.丙组D.丁组 答案解
25、析解析关闭从题干中可知,R型和S型两种细菌对青霉素都敏感,因此在添加青霉素的培养基上,R型细菌和S型细菌都不能成活,故甲组预测错误;由于PenrS型细菌的DNA可促使R型活细菌转化成能抗青霉素的PenrS型细菌,故乙组预测正确;R型细菌在添加青霉素的培养基上不能成活,也不能发生转化,故丙组预测正确;DNA酶会分解PenrS型细菌的DNA,故丁组预测正确。答案解析关闭A-42-通关记通关辨通关练3.在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中,先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心,并测定放射性();再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心,并测定
26、放射性()。则下列有关放射性分布的叙述,正确的是()A.若放射性为35S,则主要分布在上清液中,主要分布在沉淀物中B.若放射性为35S,则主要分布在沉淀物中,主要分布在上清液中C.若放射性为32P,则主要分布在上清液中,主要分布在沉淀物中D.若放射性为32P,则主要分布在沉淀物中,主要分布在上清液中 答案解析解析关闭根据教科书中的实验可知,35S标记在蛋白质外壳上,32P标记在DNA分子上。若混合后立即离心,亲代噬菌体还没有侵染细菌,因此,亲代的蛋白质外壳(含35S)和DNA(含32P)均主要分布在上清液中;若混合培养一段时间后再离心,则蛋白质外壳(含35S)主要分布在上清液中,DNA(含32P)主要分布在沉淀物中。综合上述分析,若放射性为35S,则无论是,还是,均主要分布在上清液中;若放射性为32P,则主要分布在上清液中,主要分布在沉淀物中。答案解析关闭C