第3章第1节(Ⅰ)

第1节DNA是主要的遗传物质(Ⅰ)目标导航1.阅读教材，了解人类对遗传物质的早期猜测。2.结合图3－2，分析肺炎双球菌的体内转化实验。3.结合图3－3，分析肺炎双球菌的体外转化实验。一、对遗传物质的早期推测(阅读P42－43)20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。20世纪30年代，人们认识到DNA的重要性，但是认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。二、肺炎双球菌的转化实验(阅读P43－44)1．肺炎双球菌类型种类项目S型细菌R型细菌菌落表面光滑表面粗糙菌体有无毒性有无2.体内转化实验——格里菲思的实验(1)实验过程及现象(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子，将R型活细菌转化为S型活细菌。3．体外转化实验——艾弗里的转化实验(1)实验结果及现象(2)结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。判断正误：(1)蛋白质中的氨基酸排列顺序多种多样，所以蛋白质中蕴含着遗传信息。()(2)20世纪30年代，人们认识到DNA的成分后，就确认DNA是遗传物质。()(3)S型肺炎双球菌有荚膜，有毒；R型肺炎双球菌无荚膜，无毒。()(4)加热杀死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠体内，小鼠死亡，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌。()(5)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。()(6)艾弗里证明转化因子是DNA而不是蛋白质。()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√一、对遗传物质的早期推测1．遗传物质应具备的特点(1)在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制，使得前后代具有一定的连续性。(2)能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。(3)具有多样性，能储存大量的遗传信息。(4)结构稳定，在细胞中的含量相对稳定，保证物种的遗传稳定性。2．20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质，这是因为蛋白质中氨基酸的排列顺序多种多样，可能蕴含着遗传信息。要想确定DNA和蛋白质哪个是遗传物质，我们应该怎么做？答案我们应该将DNA和蛋白质分开，分别观察它们在遗传中的作用。1．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问题导析(1)蛋白质不具备热稳定性，也不能复制。(2)A、B、D选项所述的蛋白质的特点，与遗传物质应具备的特征一致，可作为遗传物质的理由。答案C一题多变作为遗传物质，DNA和蛋白质相比的优势不包括()A．分子量大B．能精确的复制自己C．结构稳定，一定条件下可发生变化D．对生物的性状和新陈代谢过程有决定作用答案A解析DNA和蛋白质都具有分子量大的特点。DNA和蛋白质相比结构稳定，一定条件下可变，而且能精确的复制自己，对生物的性状和新陈代谢过程有决定作用。二、肺炎双球菌的转化实验1．肺炎双球菌体内与体外转化实验的比较项目体内转化实验体外转化实验实验者格里菲思艾弗里及其同事细菌培养在小鼠体内体外培养基实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分的作用对照实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质巧妙构思用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用联系①所用材料相同②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸③两实验都遵循对照原则、单一变量原则2.实验拓展分析(1)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。(2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌DNA与R型细菌DNA实现重组，表现出S型细菌的性状。(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。分析比较格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。答案格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但转化因子是哪种物质并没有证明。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。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()实验组号接种菌型加入S型细菌的物质培养皿长菌情况①R蛋白质R型②R荚膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA(经DNA酶处理)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是主要的遗传物质问题导析(1)①组和②组的实验结果均为只长出R型细菌，所以二者分别说明蛋白质不是转化因子和荚膜多糖不是转化因子。(2)③组实验说明DNA使R型细菌转化为S型细菌。(3)④组实验说明DNA的水解产物不能使R型细菌转化为S型细菌，从反面说明了只有DNA才能使R型细菌发生转化。答案C一题多变判断正误：(1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。()(2)艾弗里实验中S型活菌DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是S型菌。()(3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。()答案(1)×(2)×(3)×1.1928年，格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验，成功的表明了()A．已加热杀死的S型细菌中，DNA已经失去活性而蛋白质仍具有活性B．DNA是遗传物质C．已加热杀死的S型细菌中，含有促使R型细菌发生转化的活性物质D．DNA是主要的遗传物质答案C解析格里菲思并没有提出转化因子的本质。2.肺炎双球菌的转化实验证明了下列哪种物质是遗传物质()A．蛋白质B．多糖C．DNAD．荚膜答案C解析艾弗里将S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖分别与R型细菌混合，只有S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌，因此证明了DNA是遗传物质。3.在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是()A．3和4B．1、3和4C．2、3和4D．1、2、3和4答案D解析2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。基础巩固1．格里菲思(F.Griffith)用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果()A．证明了DNA是遗传物质B．证明了RNA是遗传物质C．证明了蛋白质是遗传物质D．没有具体证明哪一种物质是遗传物质答案D2．S型肺炎双球菌具有多糖类的荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是()A．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具有荚膜的细菌B．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具有荚膜的细菌C．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具有荚膜的细菌D．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细菌答案A解析S型细菌的DNA的完全水解产物、蛋白质、多糖等物质均不能使R型细菌转化为S型细菌。只有DNA才是遗传物质，能够使R型活细菌发生转化。3．肺炎双球菌转化实验中，发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列哪些类型的细菌()①有毒R型②无毒R型③有毒S型④无毒S型A．①②B．③④C．②③D．②④答案C4．加热杀死的S型细菌能促成R型细菌发生转化。这个事实能证明()A．S型细菌的蛋白质和DNA的结构都很稳定B．S型细菌的蛋白质的结构特别稳定C．S型细菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定D．任何条件都不能破坏S型细菌DNA的结构答案C解析加热杀死的S型细菌仍能促成R型细菌发生转化，说明S型细菌的蛋白质虽然失去了活性，但DNA仍具有生物活性，说明S型细菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定。巩固提升5．艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为()A．实验一B．实验二C．实验三D．实验一和三答案B解析实验二中加入的DNA酶能分解S型细菌的DNA活性片段，使基因无法转移进入R型细菌中，所以菌落只有一种，即R型菌落。6．将下列物质注入小鼠体内，可使小鼠死亡的是()A．S型细菌的DNAB．S型细菌的DNA＋R型细菌C．S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌D．S型细菌的蛋白质答案B7．“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键是()A．用S型活菌和加热杀死后的S型菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照B．用杀死的S型菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内，测定小鼠体液中抗体的含量C．从死亡小鼠体内分离获得了S型菌D．将S型菌的各种因子分离并分别加入各培养基中，培养R型菌，观察是否发生转化答案D解析当把S型菌的各种因子分离并分别与R型菌混合培养后，发现只有加入DNA的培养基中R型菌发生转化，出现S型菌，而加入其他因子的培养基中R型菌(如加入蛋白质)不发生转化，即不出现S型菌。8．为验证“遗传物质是DNA，而不是蛋白质”，一位同学设计了如下实验步骤：第一步：S型细菌中提取DNA；第二步：用提取的DNA培养R型细菌。预测结果：R型细菌转化为S型细菌。实验结论：遗传物质是DNA，而不是蛋白质。有关专家认为，上述实验步骤的设计欠严谨，不能达到实验目的，请回答：(1)上述实验步骤设计的不严谨之处是：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。(2)为达到该实验目的，你对上述实验步骤的补充是：①________________________________________________________________________。结果预测：R型细菌并没有转化为S型细菌。②________________________________________________________________________。结果预测：R型细菌没有转化为S型细菌。③________________________________________________________________________。结果预测：发现有荚膜的性状代代相传。答案(1)①该实验没有证明蛋白质不是遗传物质②没有设置对照(即没有排除R型细菌自身转化成S型细菌)③没有证明DNA引起的转化是可遗传的(2)①从S型细菌中提取蛋白质，用提取的蛋白质培养R型细菌②单独培养R型细菌，观察其变化③让转化成的S型细菌继续繁殖，观察子代性状解析验证性实验是先有结论，然后设计实验验证结论。实验前已知实验原理，对实验现象有一定的认识，实验设计应体现出严密性和科学性，并遵循一定的原则。该实验的自变量是S型细菌分离出的DNA、蛋白质分别直接作用于R型细菌，因变量是否产生有荚膜的S型细菌，故应设计相互对照；为排除R型细菌自身转化成S型细菌，应设计空白对照；为增加实验的说服力，应对转化成的S型细菌进行培养，观察其后代的性状，说明DNA是遗传物质。9．R型肺炎双球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细菌，S型肺炎双球菌菌体有多糖类的荚膜，是有毒性细菌，可使人患肺炎或使小鼠患败血症。科学家艾弗里及其同事利用肺炎双球菌来探究什么是遗传物质的问题。