2020-2021学年高中生物第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质学案新人教版必修2

第1节DNA是主要的遗传物质

课时素养目标

1.基于“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”的过程,学会分析实验原理,尝试得出相应的

结论,并比较实验方法的异同点。（科学思维、科学探究）

2.基于查阅相关资料，理解“烟草花叶病毒的感染实验”，归纳分析实验原理和过程。（科学思维、科学探究）

3.通过一些生物遗传物质的分析来理解“DNA是主要的遗传物质”的结论。（科学思维）

r知识•自习答案解析P162

一、肺炎双球菌的转化实验

1.肺炎双球菌的类型（连线）：

种类1菌落特征11菌体图示1毒性

A.S型细菌①表面粗糙a.QOI.无

有英膜

bcP

B.R型细腐②表面光滑.无荚膜U•有

2.格里菲思体内转化实验：

R型活细菌小鼠______

s型活细菌受竺小巴一小鼠死亡

产菌将R与型加活热细后注翅射鼠目事结果小।鼠电——分离出--------

杀死的S型

L细菌混合=

（黄缸」加热杀死的S型细菌中含有某种_______,将'

呼无毒性的R型活细窗痣化为有毒性的S型活细菌

3.艾弗里的体外转化实验

「蛋白质/一______

UR型细菌U

春粉蕊3争薪娄型细骨

（

细菌-荚膜多糖目击一口合R型细言

UR型细菌U

求修呼1赢了公____

（器才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质）

问•答

在艾弗里的转化实验中,用s型细菌的DNA和DNA酶混合作用后,再和R型细菌混合培养,该

实验的目的是什么？

二、噬菌体侵染细菌的实验

1.实验材料:T2噬菌体和等。

2.T?噬菌体的结构和增殖:

头

:含—元素(填特征元素)

部-A.____

)B.蛋白质____:含—元素(填特征元素)

I(c.生活方式：在大肠杆菌体内

增殖需要的条件内容

模板

合成噬菌体大肠杆菌提供的

DNA的原料

合成噬菌原料

体蛋白质场所

3.实验方法:标记技术。

4.实验过程：

(1)标记大肠杆菌：

①大肠杆菌+含《的培养基一含的大肠杆菌。

②大肠杆菌+含32P的培养基一含的大肠杆菌。

(2)标记丁2噬菌体：

①Tz噬菌体+含35s的大肠杆菌f含的丁2噬菌体。

②丁2噬菌体+含32P的大肠杆菌一含的T2噬菌体。

(3)噬菌体侵染未标记的大肠杆菌：

含35s的噬菌体

+

搅拌后,

未标记的大肠杆菌一靛f上清液放射性,沉淀物放射性

含32p的噬菌体

+

搅拌后,

未标记的大肠杆菌一离上清液放射性,沉淀物放射性

5.实验结果分析：

⑴噬菌体侵染细菌时,其进入细菌细胞中,而留在外面。

(2)子代噬菌体的各种性状是通过遗传的。

6.结论:才是真正的遗传物质。

问•答一一教材二次开发

在噬菌体侵染细菌的实验中，用14c和180标记噬菌体可行吗?假如用14c和180标记噬菌体后

让其侵染大肠杆菌,在产生的子代噬菌体中，能够找到哪种标记元素?这些标记元素存在于哪

里？

、将生物类型与代表生物及对应的遗传物质连线

生物类型代表生物遗传物质

①原核生物a.T?噬菌体

②真核生物b.烟草花叶病毒I.DNA

③病毒C.大肠杆菌D.RNA

d杨树

问•答

病毒含有几种核酸?病毒的遗传物质是什么？

,答案解析P162

知识点一肺炎双球菌的转化实验―

1.肺炎双球菌两个转化实验的比较：

⑴区别：

项目体内转化实验体外转化实验

科学家格里菲思艾弗里及其同事

细菌

小鼠体内体外培养基

培养

实验将加热杀死的S型细将物质提纯分离后,直

构思菌注射到小鼠体内接地、单独地观察某种

作为对照实验来说物质在实验中所起的

明确实发生了转化作用

观察

小鼠是否死亡培养基中菌落类型

指标

S型细菌的DNA是遗传

实验加热杀死的S型细菌

物质，蛋白质等不是遗

结论体内有转化因子

传物质

⑵联系:

①所用的材料相同。

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实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。

2.R型细菌转化为S型细菌的理解：

,--------.［加热杀死的s型细菌，其蛋白质变性,

td转化原理］-失活；DNA在加热过程中,双链解

--------［开，当缓慢冷斯启其结构可恢复

丘病—S型细菌的DNA片段整合到了R型细

工转化实质J-菌的DNA中，即实现了基因重组

特别提醒：

一般情况下,细菌的转化率很低,形成的S型细菌很少,转化后形成的S型细菌可以遗传下去。

思考探究、

1.拓展探究:在肺炎双球菌的体外转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的关键的实验设计思

路是什么？（科学探究）

2.情境探究:S型细菌和R型细菌均对青霉素敏感,在多代培养的S型细菌中分离出一种抗青

霉素的S型突变株，将R型细菌置于含青霉素的培养基中培养较长时间后（不考虑变异），再加

入抗青霉素的S型细菌的DNA继续培养。该培养基中能形成菌落吗?为什么？（科学思维）

,典例示范

(2020•大庆高一检测)为研究使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还

是蛋白质,某研究小组进行了肺炎双球菌体外转化实验,其基本过程如图所示：

高温

加热’n-@

培养

S型菌的

提取B物的培养液

乙组丙组

下列叙述正确的是()

A.甲组培养皿中只有S型菌落,推测加热不会破坏转化物质的活性

B.乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质是蛋白质

C.丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNA

D.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA

【审答误区】DNA是遗传物质WDNA是主要的遗传物质

(1)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验只证明了DNA是遗传物质。

(2)烟草花叶病毒感染烟草实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。

(3)由于DNA是大多数生物的遗传物质，因此才说DNA是主要的遗传物质。

【方法规律】酶解法判断生物的遗传物质

(1)判断原理:酶的专一性。

(2)判断方法:

加入RNA酶，观

有控制作用，其遗传物

察起作用的物质

推论质不是RNA

是否还有控制作

用

无控制作用，其遗传物

质可能是RNA

类题精练（2020•三门峡高一检测）某科学家模拟肺炎双球菌的转化实验,如图所示,下列叙述

正确的是（）

活菌115_.鼠x存活

~►鼠Y死亡笔工活菌2至叫鼠W死亡

/分离

死菌2—~►鼠Z存活

A.活菌1是有荚膜的R型菌,活菌2是无荚膜的S型菌

B.由实验结果可知,活菌2或死菌2都能使小鼠死亡

C.从鼠Y血液中分离出的活菌2是由活菌1转化而来的

D.在鼠W的血液中能分离出活菌1和活菌2

知识点二噬菌体侵染细菌实验

1.4噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析:

（D32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌：

保

温

时

间

（2）35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌:

"S标记的噬

菌体与大肠

杆菌混合、

保温后

特别提醒：

用32P和35S标记噬菌体是分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质。

2.Tz噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较：

比较项目T2噬菌体侵染细肺炎双球菌体外转

菌实验化实验

设法将DNA和其他物质分开,单独研

设计思路

究它们各自不同的功能

放射性同位素标直接分离法:分离s

处理记法：分别标记型细菌的多种组成

方法DNA和蛋白质的物质,分别与R型细

特征元素菌混合培养

检测结

果的方检测放射性位置观察菌落类型

式

续表

DNA是遗传物质，

结论DNA是遗传物质蛋白质等不是遗

传物质

思考探究、

1.拓展探究:为什么不能直接用含35s和32P的普通培养基来培养“噬菌体？（生命观念）

2.教材二次开发:赫尔希和蔡斯的工作表明噬菌体的遗传物质是DNAo他们的实验还能得出哪

些结论？（科学思维）

,典例示范

（2020•浙江选考改编）某研究小组用放射性同位素S分别标记T2噬菌体,然后将大肠杆菌和被

标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物

和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是

大肠杆菌

A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体

B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA

C.乙组的悬浮液含极少量35s标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35s的子代噬菌体

D.乙组被感染的细菌内不含35s标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35s的子代噬菌体

【审答误区】噬菌体侵染细菌WDNA和蛋白质都进入细菌

“噬菌体侵染细菌时,只有噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞内，蛋白质外壳没有进入大肠杆菌

细胞内。

【方法规律】“二看法”判断子代噬菌体的标记情况

类题精练赫尔希和蔡斯的4噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该

实验的叙述，正确的是（）

，5

A.实验中可用N代替32P标记DNA

B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

知识点三DNA是主要的遗传物质

1.烟草花叶病毒侵染烟草实验:

(1)过程及结果：

侵染

f蛋白质-国。烟草f烟草不感染病毒

烟草花叶分离

病毒

侵染

・RNA仅乐》烟草-烟草感染病毒

(2)结论:RNA是遗传物质。

2.不同生物的遗传物质:

生物细胞生物非细胞生物

类型真核生物原核生物DNA病毒RNA病毒

HIV、烟草

动物、植物细菌、蓝T2噬菌体

实例花叶病毒

和真菌等藻等等

等

核酸DNA和DNA和

DNARNA

种类RNARNA

遗传

DNADNADNARNA

物质

绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生

结果

物的遗传物质是RNA

结论DNA是主要的遗传物质

特别提醒：

①不是所有的核酸都能作为遗传物质，如有细胞结构的生物中的RNA不能作为遗传物质。

②一种生物只有一种遗传物质，在同一种生物体内，不存在“主要遗传物质”和“次要遗传物

质”之分。

思考探究、

(1)拓展探究:病毒中有几种核酸、核甘酸、五碳糖和碱基?病毒的遗传物质是否都是RNA?(生

命观念)

（2）由于RNA主要在细胞质中，因此某同学认为细胞质中的遗传物质是RNAo这种观点正确吗?

为什么？（科学思维）

,典例示范

（2020•嘉兴高一检测）下列关于遗传物质的叙述，错误的是（）

A.只含有DNA的生物,遗传物质是DNA

B.只含有RNA的生物,遗传物质是RNA

C.有细胞结构的生物,遗传物质是DNA

D.既含有DNA又含有RNA的生物,遗传物质主要是DNA

类题精练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.可单独生存,通过蛋白质遗传

C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传

D.可单独生存,通过RNA遗传

•答案解析P163

L【生物科学史情境】艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能

只是在细胞表面起作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。现在已知S型肺炎双球菌中存在能抗

青霉素的突变型,且这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的。

探究：

请以抗青霉素的S型肺炎双球菌、R型肺炎双球菌、不含青霉素的培养基和含青霉素的培养基

做实验材料，设计一个实验反驳上述观点。要求:写出实验思路和预期的实验结果。（科学探究）

2.【生活情境】某种动物病毒只由DNA和蛋白质组成，该病毒进入动物细胞的过程:病毒与动

物细胞接触口寸,细胞膜通过一种自然反应把病毒胞吞进入细胞内。

探究：

⑴该病毒进入动物细胞的过程体现了细胞膜的什么特点？（科学思维）

（2）若用放射性同位素蚱、35s分别标记该病毒的DNA和蛋白质,利用分别标记的病毒和动物细

胞重复赫尔希和蔡斯实验的过程,能证明该病毒的遗传物质是DNA吗?为什么？（科学探究）

（3）请你说出一种能证明该病毒遗传物质的实验思路。（科学探究）

「一□答案解析P163

1.下列关于遗传物质的叙述,错误的是。

①真核生物的遗传物质是DNA

②原核生物的遗传物质是RNA

③细胞核内的遗传物质是DNA

④细胞质内的遗传物质是RNA

⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA

⑥噬菌体侵染细菌的实验中分别用含却、35s的培养基培养噬菌体来标记噬菌体

⑦噬菌体侵染细菌的实验中搅拌是否充分对实验结果影响不大

2.在肺炎双球菌的转化实验中，使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是S型细菌的

（）

A.RNAB.DNAC.蛋白质D.多糖

3.（2020•宁波高一检测）下列是遗传物质发现过程中的几个重要实验，其中应用了放射性同位

素标记技术的是（）

A.4噬菌体侵染细菌的实验

B.肺炎双球菌的活体转化实验

C.肺炎双球菌的离体转化实验

D.烟草花叶病毒的感染和重建实验

4.（2020•哈尔滨高一检测）以下关于人类对遗传物质探索过程的说法,正确的是（）

A.格里菲思认为使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是DNA

B.艾弗里发现只有与S型细菌的DNA水解产物混合的R型细菌能转化为S型细菌

C.噬菌体侵染细菌实验的设计思路是将DNA和蛋白质分离提纯,单独观察它们的作用

D.烟草花叶病毒实验证明了RNA是遗传物质

5.（2020•南昌高一检测）甲、乙为两种不同的植物病毒,其遗传物质为RNA,如图表示由病毒甲、

乙经重组形成“杂种病毒丙”的过程,用病毒丙单独侵染植物细胞，一段时间后，从植物细胞内

可大量分离出的病毒是（）

乙W表示核酸（）

（1^7cD।RNA

为丙0O表示衣壳

A.B.C.D.

6.（2020•北京高一检测）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4

C.2、3和4D.1、2、3和4

7.（2020•太原高一检测）如图是用32P标记的4噬菌体侵染大肠杆菌的过程,A代表噬菌体侵染

细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列叙述正确的是（）

A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,培养液中需含32P的无机盐

B.若要证明DNA是遗传物质，还需设计一组用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照

C.保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率，使上清液中放射性的比例下降

D.噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件

8.（2020•西安高一检测）结合探索遗传物质的相关实验,回答下列问题：

（1）肺炎双球菌属于（填“原核”或“真核”）生物。

⑵艾弗里及其同事进行了肺炎双球菌的转化实验，该实验成功的最关键的实验设计思路

是O

（3）上述实验证明了

（4）后来,赫尔希和蔡斯用法,进一步证明DNA是噬菌体的遗传物质。

⑸用被35s标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质主要存在于

（填“上清液”或“沉淀物”）中。

第3章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

堂必备知识•自主学习j

一、1.A—②一a—IIB一①一b一I

2.不死亡S型活细菌不死亡死亡S型活细菌转化因子

3.R型细菌S型细菌R型细菌DNA

【问•答】

提示:作为对照实验证明DNA的分解产物不是遗传物质。

二、1.大肠杆菌

2.DNAP外壳S寄生噬菌体的DNA4种脱氧核甘酸大肠杆菌的氨基酸大肠杆菌

的核糖体

3.放射性同位素

4.(1)35S32P(2)35S32P⑶高低低高

5.(l)DNA蛋白质外壳(2)亲代DNA

6.DNA

【问•答】

提示:不可行。气和180都能找到。气和180都存在于噬菌体的DNA中。

--、

生物类型代表生物遗传物质

①原核生物、a.二噬菌体

②克核生效X

丫/b.烟草花叶病毒、)I.DNA

\c.大肠杆菌:/

③病毒,1I.RNA

\(1.杨树/

【问•答】

提示:一种。DNA或RNA。

◎关键能力•合作学习『

士知识点一

【思考探究】

L提示:将DNA与蛋白质、荚膜多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。

2.提示:培养基中不能形成菌落。R型细菌对青霉素敏感,培养基中的青霉素能将R型细菌杀死,

因此加入S型细菌的DNA继续培养,不能形成菌落。

【典例示范】C甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌，因此甲组培

养皿中不仅有S型菌落也有R型菌落,A错误；乙组培养皿中加入了蛋白酶,故在乙组的转化中

已经排除了蛋白质的干扰,推测转化物质不是蛋白质,B错误;丙组培养皿中加入了DNA酶,S型

菌DNA被水解后R型菌便不发生转化,故可推测是DNA参与了R型菌的转化,C正确;该实验只

能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,无法证明是否还有其他的物质也可做遗传物质,D错误。

【类题精练】C活菌1不能使鼠X死亡,应为无荚膜的R型菌,活菌2能使鼠W死亡,是有荚

膜的S型菌,A错误；由实验结果可知,活菌2以及死菌2使活菌1转化形成的菌体都能使小鼠

死亡,死菌2不能使小鼠死亡,B错误;从鼠Y血液中分离出的活菌2是由活菌1转化而来的,C

正确;在鼠W的血液中只能分离出活菌2,D错误。

品知识点二

【思考探究】

1.提示：因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖,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.提示：(l)DNA能在生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性。

(2)DNA能控制蛋白质的生物合成。

【典例示范】C甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中,如果培养时间

过长,悬浮液含极少量32P标记的噬菌体,A正确；甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P

存在于DNA中,在侵染过程中,DNA进入大肠杆菌体内，所以细菌内含32P的DNA,B正确；由于噬

菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的悬浮液含较多35s标记的噬菌体蛋白质，不会

产生含35s的子代噬菌体,C错误；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，乙组被感染的细

菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35s的子代噬菌体,D正确。

【类题精练】C因为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,A项错误;噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA在大肠杆菌体内编码的,B

项错误；噬菌体的DNA合成的模板来自噬菌体自身的DNA,而原料来自大肠杆菌,C项正确;该实

验证明了噬菌体的遗传物质是DNA,D项错误。

士知识点三

【思考探究】

⑴提示：1种、4种、1种和4种;不一定，如T,噬菌体的遗传物质是DNA。

(2)提示:不正确。细胞生物的遗传物质都是DNA,因此细胞质中的遗传物质也是DNA。

【典例示范】D病毒只含有一种核酸:DNA或RNA,只含有DNA的病毒,则遗传物质是DNA,A正

确；只含有RNA的病毒,则遗传物质是RNA,B正确;有细胞结构的生物,既含有DNA又含有RNA,

其遗传物质是DNA,C正确,D错误。

【类题精练】A由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,只能寄生在活细胞中才能生存,通过

RNA遗传,A正确；由以上分析可知，该病原体是RNA病毒,不可单独生存，不能通过蛋白质遗

传,B错误；由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,只能寄生在活细胞中才能生存,不能通过蛋

白质遗传,C错误；由以上分析可知,该病原体是RNA病毒,不能单独生存,通过RNA遗传,D错误。

牵核心素养•情境探究/

1.提示:实验思路:在不含青霉素的培养基上加入R型肺炎双球菌和抗青霉素的S型肺炎双球

菌的DNA,获得S型肺炎双球菌,再将获得的S型肺炎双球菌加入含青霉素的培养基上,观察是

否出现菌落。预期的实验结果:培养基上出现S型肺炎双球菌的菌落。

2.(1)提示:细胞膜具有一定的流动性。

⑵提示:不能。实验过程中,病毒的DNA和蛋白质都进入动物细胞内，无法区分DNA和蛋白质

各自的作用，因此不能证明该病毒的遗传物质是DNAo

(3)提示:将该病毒的DNA和蛋白质分离,分别注入动物细胞内，一段时间后,观察哪组细胞内出

现该病毒。

多课堂检测•素养达标j

1.【解析】选②④⑤⑥⑦。真核生物和原核生物属于有细胞结构的生物,遗传物质均为DNA,①

正确、②错误;有细胞核、细胞质结构的生物属于有细胞结构的生物，遗传物质均为DNA,③正

确、④错误;流感病毒的遗传物质为RNA,⑤错误;噬菌体只能寄生在活细胞内，用含却、35s的

培养基不能培养噬菌体，⑥错误；噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌不充分可能使部分噬菌体或

其蛋白质外壳与大肠杆菌一起进入沉淀物中,⑦错误。

2.B使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是S型细菌的DNA。

3.AT2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P和35s分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质,A符合题意；

肺炎双球菌的活体转化实验中，利用R型细菌和S型细菌分别侵染小鼠，未使用