第3章基因的本質(zhì)（葉應(yīng)天）

1、第3章基因的本質(zhì)第1講DNA是主要的遺傳物質(zhì)展示考綱考頻人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過程()一、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)材料： 、小鼠和培養(yǎng)基。(2)實(shí)驗(yàn)原理：S型細(xì)菌使小鼠患死亡。(3)過程S型和R型肺炎雙球菌敗血癥(4)結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種 使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。2體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn))(1)原理：從S型菌中提取出DNA、蛋白質(zhì)及多糖等，將其分別加入已培養(yǎng)了型活菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有加入 時(shí)，R型菌才轉(zhuǎn)化為S型菌。(2)過程轉(zhuǎn)化因子RDNA(3)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：用DNA酶處理從S型菌中提取的DNA，使其分解，則不能實(shí)現(xiàn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。(4)結(jié)論：

2、DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，即DNA是遺傳物質(zhì)，而不是遺傳物質(zhì)。二、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)方法： ，用標(biāo)記噬菌體蛋白質(zhì)，標(biāo)記噬菌體的DNA。2實(shí)驗(yàn)思路：將 與蛋白質(zhì)等分開， 、 去觀察DNA的作用。3T2噬菌體的結(jié)構(gòu)：外殼由 構(gòu)成，頭部?jī)?nèi)含有 ；生活方式： 。蛋白質(zhì)同位素標(biāo)記法35S32PDNA直接地單獨(dú)地蛋白質(zhì)DNA寄生4噬菌體的復(fù)制式增殖(1)模板：。(2)合成DNA的原料： 提供的。5實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果(1)標(biāo)記噬菌體：用分別含 的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，再用培養(yǎng)的細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，分別得到蛋白質(zhì)被 標(biāo)記和DNA被 標(biāo)記的噬菌體。(2)噬菌體侵染細(xì)菌：噬菌體DNA大腸桿菌四種脫氧核

3、苷酸35S和32P35S32P6結(jié)果分析(1)噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)， 進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而 留在外面。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過 遺傳的。7結(jié)論：是遺傳物質(zhì)。巧記助學(xué)噬菌體增殖過程一吸(附)二注(入)三合成，組裝、釋放、再侵染。三、RNA是遺傳物質(zhì)(少數(shù)病毒)DNA蛋白質(zhì)外殼親代DNADNA四、生物的遺傳物質(zhì)絕大多數(shù)生物以 作為遺傳物質(zhì)，只有極少數(shù)生物以 作為遺傳物質(zhì)(此類生物無DNA)，因此，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。DNARNA思考辨析1判斷有關(guān)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)敘述的正誤。(1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)(2012年高考福建卷改編)()(2)格里菲思認(rèn)為加熱殺死的S型細(xì)菌

4、的DNA是轉(zhuǎn)化因子()(3)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA可使小鼠致死()(4)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是將DNA和蛋白質(zhì)分開，分別觀察其遺傳作用()(5)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)采用了物質(zhì)提純、鑒定與細(xì)菌體外培養(yǎng)等技術(shù)()(6)只有細(xì)胞內(nèi)的核酸才是攜帶遺傳信息的物質(zhì)(2011年高考海南卷)()2判斷有關(guān)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)敘述的正誤。(1)T2噬菌體的核酸和蛋白質(zhì)中含有硫元素(2013年高考海南卷)()(2)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)比肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)更具有說服力(2012年高考江蘇卷)()(3)噬菌體能利用宿主菌DNA為模板合成子代噬菌體的核酸(2012年高考重慶卷)()(4)用35S

5、標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致()(5)32P、35S標(biāo)記的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)分別說明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)()(6)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體() 1實(shí)驗(yàn)材料：兩種肺炎雙球菌肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)2.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較特別提醒(1)加熱殺死的S型細(xì)菌，其蛋白質(zhì)變性失活，但DNA在加熱過程中，雙螺旋解開，氫鍵被打斷，但緩慢冷卻時(shí)，其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。(2)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中，即實(shí)現(xiàn)了基因重組。(3)轉(zhuǎn)化后形成的S型細(xì)菌可以遺傳下去，說明S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)。1某研究

6、人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：S型菌的DNADNA酶加入R型菌注射入小鼠R型菌的DNADNA酶加入S型菌注射入小鼠R型菌DNA酶高溫加熱后冷卻加入S型菌的DNA注射入小鼠S型菌DNA酶高溫加熱后冷卻加入R型菌的DNA注射入小鼠以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)中小鼠存活的情況依次是()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，存活解析：對(duì)4個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析如下：中DNA酶能將S型細(xì)菌的DNA水解為脫氧核苷酸，脫氧核苷酸不是遺傳物質(zhì)，不能引起R型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化，無S型細(xì)菌的形成，小鼠存活；中DNA酶能水解R型細(xì)菌的DNA，但培養(yǎng)基中加入具有毒性的S型細(xì)菌，小

7、鼠會(huì)死亡；中高溫處理之后，R型細(xì)菌已死亡，而且DNA酶已失活，注入小鼠體內(nèi)的只有S型細(xì)菌的DNA，沒有活的S型細(xì)菌，小鼠存活；中最終注入小鼠體內(nèi)的只有R型細(xì)菌的DNA，小鼠存活。答案：D1T2噬菌體T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒(無細(xì)胞結(jié)構(gòu))，頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部?jī)?nèi)含有 。2實(shí)驗(yàn)思路及方法(放射性同位素示蹤法)(1)因放射性檢測(cè)時(shí)只能檢測(cè)到部位，不能確定是何種元素的放射性，故35S(標(biāo)記蛋白質(zhì))和32P(標(biāo)記DNA)不能同時(shí)標(biāo)記在同一噬菌體上，應(yīng)將二者分別標(biāo)記，即把實(shí)驗(yàn)分成兩組。(2)因?yàn)镻幾乎都存在于 中，而S絕大多數(shù)存在于 中，所以用32P標(biāo)記DNA，用35

8、S標(biāo)記蛋白質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)分析DNADNA蛋白質(zhì)3侵染特點(diǎn)及過程(1)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是噬菌體的DNA，噬菌體蛋白質(zhì)留在外面不起作用。(2)噬菌體侵染細(xì)菌要經(jīng)過吸附注入核酸合成組裝釋放五個(gè)過程。4實(shí)驗(yàn)分析(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：該實(shí)驗(yàn)證明了DNA的兩大重要功能，即能夠自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性和能夠指導(dǎo) 的合成，從而控制新陳代謝的過程和性狀特點(diǎn)。所以證明DNA是遺傳物質(zhì)。(2)實(shí)驗(yàn)過程中離心后，若用32P標(biāo)記噬菌體，理論上講， 無放射性，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果上清液中有少量放射性。蛋白質(zhì)上清液(3)少量放射性出現(xiàn)的原因用32P標(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí)，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保溫時(shí)間過短，有一部分

9、噬菌體沒有侵染到 細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于 中，使上清液出現(xiàn)放射性；二是從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機(jī)分離，這一段保溫時(shí)間過長(zhǎng)，有的噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后已釋放出，經(jīng)離心后子代分布于上清液，也會(huì)使上清液放射性含量升高。用35S標(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí)，沉淀物中出現(xiàn)少量放射性的原因：可能由于 不充分，有少量35S標(biāo)記的噬菌體的蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到中，使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。大腸桿菌上清液子代攪拌沉淀物5肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較 特別提醒作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的四個(gè)條件：(1)在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過程中能夠精確地自我復(fù)制。(2)能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新

10、陳代謝。(3)具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力。(4)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制，并能遺傳給后代。2(2014年溫州聯(lián)考)噬菌體是一類細(xì)菌病毒。下列關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的相關(guān)敘述中不正確的是()A該實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)B侵染過程的“合成”階段，噬菌體DNA作為模板，而原料、ATP、酶、場(chǎng)所等條件均由細(xì)菌提供C為確認(rèn)何種物質(zhì)注入細(xì)菌體內(nèi)，可用32P、35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)D若用32P對(duì)噬菌體雙鏈DNA標(biāo)記，再轉(zhuǎn)入培養(yǎng)有細(xì)菌的普通培養(yǎng)基中讓其連續(xù)復(fù)制n次，則含32P的DNA應(yīng)占子代DNA總數(shù)的1/2n1解析：噬菌體是

11、一類細(xì)菌病毒，侵染細(xì)菌的時(shí)候是將DNA注入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，以噬菌體的DNA為模板，利用細(xì)菌的原料來合成噬菌體的DNA及蛋白質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，用32P、35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但不可證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，若要證明蛋白質(zhì)是否為遺傳物質(zhì)，可將分離出來的蛋白質(zhì)單獨(dú)注入細(xì)菌中，看能否產(chǎn)生同樣的噬菌體后代；DNA具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，所以用32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA，讓其連續(xù)復(fù)制n次后，含32P的DNA應(yīng)占子代DNA總數(shù)的1/2n1。答案：A1煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)(HRV：車前草病毒；TMV：煙草花葉病毒)DNA是主要的遺傳物質(zhì)2.不同生物的遺傳物質(zhì)如下

12、表：3.不同生物的遺傳物質(zhì)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物的遺傳物質(zhì)是 ，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物(即病毒)的遺傳物質(zhì)是或 。生物界絕大多數(shù)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA，因而DNA是 的遺傳物質(zhì)。DNADNARNA主要3下列有關(guān)遺傳物質(zhì)的描述，錯(cuò)誤的是()A細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNAB任何生物個(gè)體的遺傳物質(zhì)只有一種C肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA或RNAD不含DNA的生物，RNA是其遺傳物質(zhì)解析：一切有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，遺傳物質(zhì)均為DNA，因而肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA。據(jù)遺傳物質(zhì)的不同，病毒可分為DNA病毒和RNA病毒兩大類，對(duì)于每一種特定的病毒而言，只能具有其中的一種。答案：C例1肺炎

13、雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌相混合后，注射到小鼠體內(nèi)，在小鼠體內(nèi)S型、R型細(xì)菌含量變化情況如右圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A在死亡的小鼠體內(nèi)存在著S型、R型兩種類型的細(xì)菌B小鼠體內(nèi)出現(xiàn)活S型細(xì)菌是R型細(xì)菌基因突變的結(jié)果C曲線ab段下降的原因是R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)作用所致D曲線bc段上升，與S型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)增殖導(dǎo)致小鼠免疫力降低有關(guān)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)解析在考慮兩種細(xì)菌相互作用的同時(shí)要注意小鼠本身的免疫力對(duì)細(xì)菌數(shù)量的影響。加熱殺死的S型細(xì)菌能將R型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)化成具有活性的S型細(xì)菌，是基因重組的結(jié)果。但在轉(zhuǎn)化之前，R型細(xì)菌無毒，所以小鼠的免疫系統(tǒng)對(duì)R型細(xì)菌進(jìn)行攻

14、擊，導(dǎo)致其數(shù)量下降。但是一旦S型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成功，S型細(xì)菌的毒性使小鼠的免疫功能嚴(yán)重受損，所以最終兩種細(xì)菌的數(shù)量大大上升。答案B例2某科學(xué)家做“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”時(shí)，對(duì)噬菌體的DNA用32P標(biāo)記，讓其中一個(gè)已標(biāo)記的噬菌體去侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，最后釋放出100個(gè)噬菌體，則下列說法正確的是()A噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)可以證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)B最后釋放出的100個(gè)噬菌體中，有98個(gè)噬菌體的DNA含32PC標(biāo)記噬菌體的方法是用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體D標(biāo)記噬菌體的方法是用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，再用此細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體解析噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)可以證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)，但不能證明DNA是主要的

15、遺傳物質(zhì)。根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，在最終釋放的100個(gè)噬菌體中，只有2個(gè)噬菌體的DNA含有親代噬菌體的標(biāo)記。噬菌體屬于病毒，不能獨(dú)立完成新陳代謝，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)，必須用其宿主細(xì)胞培養(yǎng)。答案D噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)分析例3(2014年惠州模擬)(1)某人曾重復(fù)了“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”，步驟如下。請(qǐng)分析以下實(shí)驗(yàn)并回答問題：A將一部分S型細(xì)菌加熱殺死；B制備符合要求的培養(yǎng)基，并分為若干組，將菌種分別接種到各組培養(yǎng)基上(接種的菌種見圖中文字所示。注：為S型菌落，為R型菌落)；C將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時(shí)間，觀察菌落生長(zhǎng)情況(如下圖)遺傳物質(zhì)探究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制備符合實(shí)驗(yàn)要求的培養(yǎng)基

16、時(shí)，除加入適當(dāng)比例的水和瓊脂外，還必須加入一定量的無機(jī)鹽、氮源、有機(jī)碳源、生長(zhǎng)因子等，并調(diào)整pH。本實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照組是_。本實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸龅慕Y(jié)論是_。從你現(xiàn)有的知識(shí)分析，“R型菌變成S型菌”這一變異屬于_，加熱殺死的S型菌中的DNA仍有活性的原因可能是_。(2)艾弗里等人通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在上述細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中，起轉(zhuǎn)化作用的是DNA。請(qǐng)利用DNA酶(可降解DNA)作試劑，選擇適當(dāng)?shù)牟牧嫌镁撸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證“促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的物質(zhì)是DNA”，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：第一步：從S型細(xì)菌中提取DNA。第二步：制備符合要求的培養(yǎng)基，均分為三份，標(biāo)號(hào)為A、B、C，分別作如下處理。第三步：_。第四步：將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時(shí)間，觀察菌落生長(zhǎng)情況。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：_。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA分子可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌、DNA結(jié)構(gòu)要保持_才能完成此轉(zhuǎn)化過程。解析(1)在“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”中，實(shí)驗(yàn)組為加入了加熱殺死的S型細(xì)菌與正常R型細(xì)菌相混合的培養(yǎng)基，其他的均為對(duì)照