DNA是主要的遗传物质导学案

第3章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质（导学案）

学习目标

1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程;

2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

课前夏习

1.20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子，且氨基酸—

—的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。当时对于其他生物大分子的研究，还没有发现与此类似的

结构特点。因此，当时大多数科学家认为，蛋白质是生物体的.到了20世纪30年代，人

们才认识到DNA是由许多脱氧核甘酸聚合而成的生物大分子,脱氧核甘酸的化学组成包括

碱基和。组成DNA的脱氧核甘酸有一种，每一种有一个特定的o

2.1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究的致病情况。他用两种不同类型

的肺炎链球菌感染小鼠。一种类型的菌体有多糖类的，在培养基上形成的菌落表面光滑，

叫作—型细菌.S型细菌有致病性，可使人和小鼠患，小鼠并发败血症死亡。另一种类

型的菌体多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙，叫作—型细菌。R型细菌不

会使人或小鼠患病，因此无致病性。从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，

其后代也是有致病性的一型细菌。由此可以推断：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型

活细菌转化为S型活细菌的活性物质一。

3.20世纪40年代，艾弗里和他的同事将加热致死的____型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、

蛋白质和脂质，制成细胞提取物。将细胞提取物加入有—型活细菌的培养基中，结果出现了一

—型活细菌。然后，他们对细胞提取物分别进行不同的处理后再进行实验，结果表明分别用

蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细胞提取物仍然具有转化活性；用处理后，细胞提取物就

失去了转化活性。实验表明，细胞提取物中含有转化因子，而转化因子很可能就是o艾弗

里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是艾弗里提出

了不同于当时大多数科学家观点的结论：才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

4.1952年，美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯以为实验材料-，利用技术，

完成了另一个有说服力的实验。T2噬菌体是一种专门寄生在________体内的病毒，它的头部和尾部

的外壳都是由________构成的，头部含有。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物

质的作用下，利用来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定

数量后，大肠杆菌______，释放出大量的噬菌体。

5.赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素35s和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌，

再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到含有35s标记或含有32P标记的噬菌体。

然后，用35s或32P标记的噬菌体分别侵染的大肠杆菌，经过短时间的后，用

搅拌器搅拌、。搅拌的目的是使分离，离心的目的是让______

,而离心管的沉淀物中留下。离心后,检查上清液和沉淀物

中的放射性物质发现：用35s标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在________中；用32P标

记的一组实验，放射性同位素主要分布在离心管的中。赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体

侵染细菌时，进入细菌的细胞中，而仍留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性

状，是通过亲代的遗传的。才是噬菌体的遗传物质。

6.后来的研究证明，遗传物质除DNA外，还有。有些病毒不含有DNA,只含有,

如烟草花叶病毒。从烟草花叶病毒中提取的蛋白质，使烟草感染病毒，但是，从这些病毒

中提取的RNA,使烟草感染病毒。因此，在这些病毒中，是遗传物质。因为绝大

多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是0

学习进阶

一、肺炎双球菌转化实验

1.肺炎双球菌转化实验分析：

(1)格里菲思的转化实验中对照组是,操作分别是,实验组是,

操作是O

(2)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中，所有R型细菌全部都转化

为S型细菌吗？,原因是。

(3)艾弗里实验第三组，设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养，分析设计该组实

验的目的是.

(4)从对照实验设计角度分析，艾弗里实验的单一变量是,将可能作为“转化因子”

的各种物质，分别进行实验的设计意图是。

(5)在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是。

2.分析下图所示的艾弗里实验，思考问题：

S型活细菌

多糖蛋白质DNADNA+DNA酶

I।।।

分别与R型活细菌混合培养

i1向由A

山山

（1）在杀死的S型细菌中含有的物质有。

（2）艾弗里及同事的设计思路中最关键的是。

（3）该实验能得到的结论是。

（4）该实验是否很完美，有没有缺点？。

【答案】1.（1）第一组至第三组分别向健康小鼠体内注射R型活细菌、S型活细菌以及加热

杀死的S型细菌第四组向健康小鼠体内注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合液

（2）没有大多后代是R型细菌，因转化效率很低，只有少数R型细菌转化为S型细菌（3）

DNA酶将DNA水解为脱氧核昔酸，分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必

须保持完整性，才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质（4）向R型细菌培养基中加入

从S型细菌提取的不同物质进行相互对照，可对实验结果进行对比分析，得出结论，同时可避

免其他物质，的干扰（5）将DNA与蛋白质、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.（1）多糖、脂类、蛋白质和DNA等（2）设法把DNA和蛋白质等分开，单独地、直接地去

观察它们的作用（3）DNA是转化因子，即DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质（4）

有，由于艾弗里实验中提取出的DNA,纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，有人对实验结论

表示怀疑

二、噬菌体侵染细菌实验

1.下图所示为T2噬菌体的结构，请分析回答：

（1）T2噬菌体结构简单，只有.且能实现两者的分离。

（2）选用T2噬菌体作实验材料，有何优点？o

（3）怎样才能让噬菌体的蛋白质和DNA上被相应的同位素标记？

（4）为什么不能直接用35s和32P普通培养基培养噬菌体？。

2.下图为赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌实验过程，请分析回答下列问题：

（1）该实验中，—用14c和国0标记噬菌体，理由是。

（2）用32P和35s同时标记噬菌体，理由是。

（3）实验中搅拌的目的是。

（4）实验中离心的目的是,离心管中的上清液和沉淀物中分别是。

（5）用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也很高，可能的原因是

（6）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也很高，可能的原因是

【答案】1.（1）DNA和蛋白质（2）T2噬菌体的DNA和蛋白质能自然完全分离，实验结果更

可靠（3）先用含放射性同位素的培养基培养细菌，得到带有标记的细菌；再用带有标记的细菌

培养噬菌体，分别使其蛋白质和DNA带上标记（4）病毒没有细胞结构，专营寄生生活，不能

在培养基中存活

2.（1）不能因为DNA和蛋白质中都含有C和。元素（2）不能这样会导致无法区分

蛋白质和DNA的作用（3）使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离（4）让上清液中析出重量

较轻的噬菌体颗粒被感染的大肠杆菌（5）搅拌不充分，有少量35s的噬菌体的蛋白质外壳

吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中（6）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌

细胞内，经离心后分布于上清液中；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离

心后分布于上清液中。

三、生物的遗传物质

1.分析下列有关遗传物质种类的问题：

(1)人、噬菌体及大肠杆菌的遗传物质分别是、、

(2)下列所示的生物，其遗传物质的种类是什么？

流感病毒SARS病毒烟草花叶病毒

(3)蚕豆细胞内的遗传物质彻底水解的产物有种，分别是»

【答案】l.(l)DNADNADNA(2)在没有DNA的病毒体内，其遗传物质是RNA(3)

6磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基

我检涮

1.肺炎双球菌转化实验中，使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是()

A.荚膜多糖B.蛋白质

C.R型细菌的DNAD.S型细菌的DNA

2.格里菲思研究肺炎双球菌时，用了两种类型的双球菌一一有荚膜菌和无荚膜菌.下列关于两种类

型肺炎双球菌的叙述中，不正确的是()

A.两种双球菌都能引起小鼠患肺炎而死亡

B.无荚膜菌不能引起鼠死亡，有荚膜菌导致鼠死亡

C.两种肺炎双球菌的遗传物质都是DNA

D.在培养基上培养时无美膜菌形成的菌落表面粗糙

3.在T?噬菌体侵染细菌的实验中，下列有关叙述正确的是()

A.子代噬菌体DNA合成所需的原料来自亲代噬菌体

B.催化子代噬菌体蛋白质合成的酶来自亲代噬菌体

C.亲代噬菌体的DNA进入了大肠杆菌

D.子代噬菌体的蛋白质的合成模板是亲代噬菌体的蛋白质外壳

4.噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质。该实验32P标记的部位图是图中的()

A.③B.②C.①和②D.①

5.关于遗传物质的叙述，正确的是（）

①肺炎双球菌的转化实验证明DNA是主要遗传物质

②大肠杆菌的遗传物质是RNA

③DNA是主要的遗传物质

④病毒的遗传物质是DNA和RNA

⑤水稻的遗传物质是DNA

A.①②④B.③⑤C.③④⑤D.①③⑤

6.下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是（）

A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡

C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中

D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记

7.为研究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，进行了肺炎双球

菌体外转化实验，其基本过程如图所示：

口用培养

S型曲的含R型解

提取物的培养液

«P«I

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

8.用放射性32P和35s分别标记噬菌体的DNA和蛋白质并分别侵染大肠杆菌，经保温、搅拌和离心

后检测离心管中物质的放射性，甲管的上清液（ai）放射性远高于沉淀物（bi）；乙管中上清液（a2）

放射性远低于沉淀物（b2）。下列分析不正确的是（）

A.甲管中山的放射性来自噬菌体的蛋白质，乙管中b2的放射性来自噬菌体的DNA

B.若搅拌不充分，乙管的b2中放射性可能会降低

C.若搅拌不充分，甲管的bi中可能出现较大的放射性

D.若保温时间过长，乙管的a2中可能出现较大的放射性

反思4,结

1.肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验

设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能

直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、同位素标记法：分别用同位素35S、

处理方法

蛋白质等，分别与R型菌混合培养32P标记蛋白质和DNA

①证明DNA是遗传物质，但不能证