《3.1 DNA是主要的遗传物质（第1课时）》学与练

学而优·教有方PAGEPAGE1第3章第1节第1课时基因的本质课程标准学习目标概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.阐明科学家探索DNA是主要遗传物质的过程。2.通过对艾弗里实验的学习，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”自主梳理1.对遗传物质的早期推测：20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照，形成不同的蛋白质。大多数科学家认为是生物体的遗传物质。2.肺炎链球菌实验（1）肺炎链球菌类型多糖荚膜菌落致病性S型R型（2）格里菲斯实验：①实验材料：。②实验操作、结果、和结论组别操作小鼠状况从小鼠分离的细菌第一组第二组第三组第四组结论（3）艾弗里实验：探究S型细菌中的“转化因子”是什么物质①实验材料：。②实验操作组别培养皿加入物质接种菌培养皿出现的菌落第一组加热杀死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二组加热杀死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三组加热杀死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四组加热杀死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落结论DNA酶使加热杀死的S型菌失去转化作用结论DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质预习检测（限时10分钟）1．下列有关肺炎双球菌的说法中，正确的是（

）A．加热致死的S型细菌和R型细菌活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全是S型活细菌B．R型细菌被转化为S型细菌后导致小鼠死亡，是因为S型细菌的DNA具有毒性C．加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌内，使R型细菌转化为S型细菌D．格里菲斯实验证明了DNA是遗传物质2．艾弗里用去污剂裂解被加热杀死的S型肺炎链球菌细胞，然后将裂解产物依次进行下图所示的处理后，再分别进行肺炎链球菌的体外转化实验。下列有关叙述错误的是（

）

A．实验①和⑤对照能说明转化因子是S型细菌的DNAB．该实验的设计遵循了自变量控制的减法原理C．①②③④组实验中均只有S型细菌，且未出现R型细菌D．该实验的无关变量有培养基的成分、培养条件、培养时间等3．下图是肺炎链球菌体外转化实验图解，其中细胞提取物是加热致死的S型细菌破碎后去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质制成的。下列叙述错误的是（

）

A．实验的设计思路是设法分别研究DNA和蛋白质各自的作用B．该实验在控制自变量的过程中利用了“加法原理”C．混合培养后4组的平板培养基上均会有R型细菌菌落D．该实验可证明DNA是遗传物质4．肺炎链球菌的转化实验中，发生转化的细菌和作为转化因子的物质分别是（

）A．S型细菌和多糖荚膜 B．R型细菌和蛋白质C．R型细菌和DNA D．S型细菌和RNA5．如图为肺炎链球菌转化实验的部分图解，请据图回答：

(1)该实验是在（填“艾弗里”或“格里菲思”）实验的基础上设计的体外转化实验。(2)为进一步探究细胞提取物中使R型细菌发生转化物质的化学成分，他们又设计了下面的实验。

①实验中自变量的控制采用了（填“加法原理”或“减法原理”）。②实验中加入DNA酶的目的是，结果是（填“有”或“没有”）R型细菌产生。③根据实验结果可得出的结论是：才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。6．1928年，格里菲思完成了著名的肺炎链球菌体内转化实验，迈出了人类探索遗传物质本质的重要一步。回答下列有关问题：

(1)S型细菌荚膜的主要成分是。真正的转化实验是第组，该组与第组对照可排除该组老鼠死亡是由于R型细菌。格里菲思实验的结论是：。(2)若将第④组分离出来的细菌接种到合适的培养基培养，可观察到的菌落形态是。7．R型肺炎链球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细菌，S型肺炎链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。细菌学家艾弗里及其同事利用肺炎链球菌来探究什么是遗传物质，实验过程如下。实验材料、用具:S型菌、R型菌、DNA酶、培养基、培养皿等。艾弗里等人先做了以下3组实验。第一组:S型菌的蛋白质+R型活菌培养基→R型菌落；第二组:S型菌的荚膜多糖+R型活菌培养基→R型菌落；第三组:S型菌的DNA+R型活菌培养基→S型菌落、R型菌落。请回答下列问题。(1)艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请写出第四组实验方法和结果:。(2)从上述实验可以得出的结论是。(3)从第三组实验可知，S型菌的DNA或基因能否通过R型菌的细胞膜?。(4)有人认为，上述4个实验并不能说明蛋白质和荚膜多糖不是遗传物质，理由是。(5)实验中涉及的S型菌和R型菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是。探究提升探究提升►探究一肺炎链球菌的体内转化【情景材料】大多数病原菌为世人所熟知是因为他们强大的毒力和导致的可怕疾病，有一小部分的幸运儿是因为其他各式各样的原因，比如肺炎链球菌，作为转化实验的实验材料被世人熟知。那个让肺炎链球菌被世人熟知的实验就是格里菲斯的体外转化实验和艾弗里的体内转化实验，这两个实验对于证明遗传物质的存在和成分具有重要的意义，因为被后世所铭记，同样被人们记住的还有实验的关键材料，肺炎链球菌。肺炎链球菌具有多种株系，但只有光滑型的菌株有毒，可以使人类患大叶性肺炎，小鼠患败血病。正是利用菌株毒力不同的特点，格里菲斯通过体外转化实验证明了转化因子的存在(转化因子就是遗传物质，只不过当时没人提出这个观点)。【问题探究】1.是什么原因导致R型菌转化为S型菌？2.新产生的S型菌的荚膜多糖来自哪里？►探究二肺炎链球菌的体外转化【情景材料】1930年，格里菲斯发表论文2年后，美国洛克菲勒研究所艾弗里、亨利·道森、理查德·夏进行了肺炎链球菌的离体转化实验，他们在含有抗R血清和加热致死的S菌的液体培养基中培养R菌，结果产生了活的S菌。后来，艾弗里实验室的詹姆斯·阿洛韦将S菌过滤，除去一些细胞组分，得到一种无细胞的提取液，并用提取液进行体外转化实验获得成功。但是，道森、夏和阿洛韦并未继续探究，他们倾向于同意格里菲思的观点。例如，阿洛韦在他的论文中写到，能引起细菌特异性转化的粗提液中的活性物质对R菌起着特殊的刺激作用，这些R菌获得了能够合成任何类型的肺炎链球菌的荚膜多糖的能力。1934年，科林·麦克劳德加入了艾弗里实验室，他同艾弗里一起用阿洛韦的体外系统进行转化实验。1941年，他们已经很有信心地认为转化因子是“胸腺类的核酸”。他们将S菌用去氧胆酸盐溶液漂洗数次，用乙醇沉淀，得到黏性的乳白色沉淀。将沉淀溶于盐溶液，然后用氯仿抽提2～3次除去蛋白，再用乙醇沉淀。将沉淀溶于盐溶液，加入能够水解多糖的酶，37℃消化4～6小时后鉴定溶液中的多糖已除去。再用氯仿抽提1次除去水解糖的酶和残留蛋白，然后用乙醇沉淀。他们就这样从75升培养物中得到10～25毫克沉淀，然后将沉淀溶于盐溶液制成细胞提取物。他们首先用S菌的细胞提取物与活的R菌混合进行转化实验，并获得成功。接着，他们将细胞提取物用不同的酶进行处理后，再与活的Ⅱ型R菌混合进行转化。具体分这样几组：第一组，细胞提取物用蛋白酶处理，结果能够转化；第二组细胞提取物用RNA酶处理，能够转化；第三组，细胞提取物用DNA酶处理，不能转化；第四组，细胞提取物用脂酶处理，能够转化。【问题探究】1.艾弗里等在S型菌提取物加入蛋白酶、脂酶、RNA酶、DNA酶的作用是什么？2.艾弗里等在实验中采用了哪些技术手段？要点归纳1.肺炎链球菌的类型2.格里菲思的体内转化实验3.艾弗里的体外转化实验自变量控制采用“减法原理”【注意问题】1.在格里菲斯实验中(1)实验①②对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。(2)实验②③对比说明被加热杀死的S型细菌无致病性。(3)实验②③④对比说明R型细菌可转化为S型细菌。(4)结论：加热致死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。2.在艾弗里实验中(1)实验①是对照组，②③④⑤是实验组。(2)实验②③④分别说明蛋白质、RNA、脂质没有转化作用。(3)实验①⑤说明DNA有转化作用。(4)结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。3.转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。典例精讲【例1】为研究R型肺炎链球菌转化为S型菌的转化因子是DNA还是蛋白质，进行了下图所示的转化实验。对本实验作出的分析，正确的是()A.丙组培养基中没有R型菌的菌落出现，乙组培养基中有R型菌的菌落出现B.如果用RNA酶去除提取物中的RNA，结果没有S型菌的菌落出现C.如果提取S型菌蛋白质并加入DNA酶混合后接种，结果仍有转化活性D.如果S型菌的一段DNA插入到R菌DNA上属于基因重组【答案】D【解析】由于丙组加入DNA酶会将DNA水解，丙组培养皿中只有R型菌落，由于乙组加入的是蛋白酶，乙组培养皿中有R型及S型菌落，A错误；RNA酶不能水解DNA，所以用RNA酶水解去除RNA，结果仍有S型菌落出现，B错误；如果提取S型菌蛋白质并加入DNA酶去培养R型菌，结果没有转化活性，C错误；本实验如果S型细菌的一段DNA插入到R型细菌的DNA上属于基因重组，D正确。【例2】格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能成功，他将高温杀死的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中培养时，很难看到转化现象。而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体，在体外就比较容易观察到转化现象。下列说法错误的是()A.抗R型细菌抗体使S型细菌的DNA较易进入R型细菌，易发生转化作用B.R型细菌对小鼠免疫力的抵抗力较S型细菌弱，因此在小鼠体内容易转化成功C.未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强，很难看到转化现象D.可通过培养基上菌落的特征判断是否出现转化现象【答案】A【解析】由题意可知，在体外条件下，R型细菌在竞争中处于优势，故很难看到转化现象，A错误；格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时只有在小鼠体内才能转化成功，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体就在体外成功重复了转化现象，说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势，因此在小鼠体内容易转化成功，B正确；艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌抗体，在体外就比较容易观察到转化现象，所以未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强，很难看到转化现象，C正确；R型细菌的菌落表面粗糙，S型细菌的菌落表面光滑，所以实验过程中，通过观察菌落的特征来判断是否发生转化，D正确。【例3】请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材料，设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。_______________________________【答案】实验思路：①将加热杀死的S型细菌体内的物质分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生活情况。实验结果与结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。1.肺炎链球菌的类型2.格里菲思的体内转化实验3.艾弗里的体外转化实验自变量控制采用“减法原理”1．将含有R型肺炎链球菌的培养液加入试管甲，将加热致死的S型肺炎链球菌破碎后得到细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后得到试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是（

）A．在试管丙中S型肺炎链球菌的数量多于R型B．如果将RNA酶换成蛋白酶，则实验结果不同C．如果将RNA酶换为DNA酶，与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNAD．该实验利用了加法原理，因变量是有无S型肺炎链球菌产生2．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示（实验②和⑤分别为两种菌混合后注射到小鼠体内）。下列有关叙述正确的是（

）A．活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑B．通过实验②，鼠2的血液中只能分离出活菌乙C．加热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使死菌甲转化成活菌乙3．下列关于遗传物质的叙述正确的是（

）A．人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质是RNAB．艾弗里及其同事通过实验证明了肺炎链球菌的遗传物质主要是DNAC．除了动物、植物、真菌和细菌，其他生物的遗传物质都是RNAD．所有具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA4.S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示下列叙述正确的是（

）A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果5.（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（

）A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌6.某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验，回答下列问题：Ⅰ．实验步骤：①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号为A、B、C、D。②将下表补充完整，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。组别ABCD注射溶液该病毒核酸提取物和RNA酶该病毒核酸提取物生理盐水③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。Ⅱ．结果预测及结论：①若，则DNA是该病毒的遗传物质；②若，则RNA是该病毒的遗传物质。第3章第1节第1课时基因的本质课程标准学习目标概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.阐明科学家探索DNA是主要遗传物质的过程。2.通过对艾弗里实验的学习，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”自主梳理1.对遗传物质的早期推测：20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照，形成不同的蛋白质。大多数科学家认为是生物体的遗传物质。2.肺炎链球菌实验（1）肺炎链球菌类型多糖荚膜菌落致病性S型R型（2）格里菲斯实验：①实验材料：。②实验操作、结果、和结论组别操作小鼠状况从小鼠分离的细菌第一组第二组第三组第四组结论（3）艾弗里实验：探究S型细菌中的“转化因子”是什么物质①实验材料：。②实验操作组别培养皿加入物质接种菌培养皿出现的菌落第一组加热杀死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二组加热杀死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三组加热杀死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四组加热杀死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落结论DNA酶使加热杀死的S型菌失去转化作用结论DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质【答案】1.多种氨基酸不同的顺序排列蛋白质2.（1）类型多糖荚膜菌落致病性S型有光滑有R型无粗糙无（2）①健康小鼠、S型菌、R型菌②组别操作小鼠状况从小鼠分离的细菌第一组注射活的R型菌不患败血症，健康R型活菌第二组注射活的S型菌患败血症，死亡S型活菌第三组注射加热杀死的S型菌不患败血症，健康没有第四组注射活的R菌+加热杀死的S型菌患败血症，死亡R型活菌和S型活菌结论已经加热致死的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——转化因子（3）①加热杀死的S型菌提取物，蛋白酶、RNA酶、脂酶、DNA酶②组别培养皿加入物质接种菌培养皿出现的菌落第一组加热杀死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二组加热杀死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三组加热杀死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四组加热杀死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落结论DNA酶使加热杀死的S型菌失去转化作用结论DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质预习检测（限时10分钟）1．下列有关肺炎双球菌的说法中，正确的是（

）A．加热致死的S型细菌和R型细菌活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全是S型活细菌B．R型细菌被转化为S型细菌后导致小鼠死亡，是因为S型细菌的DNA具有毒性C．加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌内，使R型细菌转化为S型细菌D．格里菲斯实验证明了DNA是遗传物质【答案】C【解析】加热致死的S型细菌和R型细菌活细菌混合注射到小鼠体内，S型细菌中存在某种转化因子，可将R型细菌转化为S型细菌，因此能分离出S型活细菌，但是只有一小部分R型细菌转化为S型细菌，所以提取的细菌有R型细菌也有S型细菌，A错误；R型细菌被转化为S型细菌后导致小鼠死亡，是因为S型细菌使小鼠患败血症而死，B错误；加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌内，使R型细菌转化为S型细菌，C正确；格里菲思的实验仅证明了S型细菌内存在促成转化的转化因子，艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，D错误。2．艾弗里用去污剂裂解被加热杀死的S型肺炎链球菌细胞，然后将裂解产物依次进行下图所示的处理后，再分别进行肺炎链球菌的体外转化实验。下列有关叙述错误的是（

）

A．实验①和⑤对照能说明转化因子是S型细菌的DNAB．该实验的设计遵循了自变量控制的减法原理C．①②③④组实验中均只有S型细菌，且未出现R型细菌D．该实验的无关变量有培养基的成分、培养条件、培养时间等【答案】C【解析】①包括S型细菌细胞的所有裂解产物，⑤加DNA酶除去了DNA，⑤不能完成转化，说明转化因子是S型细菌的DNA，A正确；该实验设法分别单独除去荚膜、蛋白质、RNA、DNA，然后与常态比较，遵循自变量控制的减法原理，B正确；①②③④组实验中部分R型菌转化为S型细菌，仍然有部分R型细菌没有发生转化，C错误；该实验的自变量是加入去荚膜的酶、蛋白酶、RNA酶、DNA酶分别除去荚膜、蛋白质、RNA、DNA，所以培养基的成分、培养条件、培养时间等均属于无关变量，D正确。3．下图是肺炎链球菌体外转化实验图解，其中细胞提取物是加热致死的S型细菌破碎后去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质制成的。下列叙述错误的是（

）

A．实验的设计思路是设法分别研究DNA和蛋白质各自的作用B．该实验在控制自变量的过程中利用了“加法原理”C．混合培养后4组的平板培养基上均会有R型细菌菌落D．该实验可证明DNA是遗传物质【答案】B【解析】该实验中，艾弗里将S型细菌的提取物分别加入蛋白酶、RNA酶和DNA酶，以除去相应的分子，分别研究它们各自的作用，所以在控制自变量的过程中利用了“减法原理”，A正确、B错误；混合培养后4组的平板培养基上均会有R型菌，但只有第④组不会出现S型菌落，C正确；该实验可证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质，D正确。4．肺炎链球菌的转化实验中，发生转化的细菌和作为转化因子的物质分别是（

）A．S型细菌和多糖荚膜 B．R型细菌和蛋白质C．R型细菌和DNA D．S型细菌和RNA【答案】C【解析】肺炎链球菌的转化实验中，S型细菌的DNA可以使R型活细菌转化成S活细菌，故发生转化的细菌和作为转化因子的物质分别是R型细菌和DNA。5．如图为肺炎链球菌转化实验的部分图解，请据图回答：

(1)该实验是在（填“艾弗里”或“格里菲思”）实验的基础上设计的体外转化实验。(2)为进一步探究细胞提取物中使R型细菌发生转化物质的化学成分，他们又设计了下面的实验。

①实验中自变量的控制采用了（填“加法原理”或“减法原理”）。②实验中加入DNA酶的目的是，结果是（填“有”或“没有”）R型细菌产生。③根据实验结果可得出的结论是：才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。【答案】(1)格里菲思(2)①减法原理②分解S型细菌细胞提取物中的DNA有③DNA/脱氧核糖核酸【解析】（1）图中显示该实验是将去除了绝大部分蛋白质、脂质、糖类的S型细菌的提取物加入到含活R型细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌。该实验是20世纪40年代，艾弗里和他的同事做过的，在此之前，英国科学家格里菲思等人以小鼠为实验材料，发现S型细菌中存在转化因子，可以使R型细菌转化为有致病性的S型细菌。图示的实验是在格里菲思实验的基础上设计的体外转化实验。（2）在对照实验中，控制自变量可以用加法原理和减法原理，与常态比较，人为添加某种影响因素为加法原理，人为去除某种影响因素为减法原理。图示结果表明，分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶处理S型细菌的提取物后，细胞提取物仍然具有转化活性，这种自变量的控制采用了减法原理。DNA酶可以水解DNA，由此推测实验中加入DNA酶的目的是去除S型细菌提取物中的DNA，探究细胞提取物中的DNA对转化过程的影响。用DNA酶处理S型细菌细胞提取物，结果是细胞提取物失去了转化活性，没有S型活细菌产生，但是活的R型细菌仍然存在。根据实验结果可得出的结论是转化因子很可能是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。6．1928年，格里菲思完成了著名的肺炎链球菌体内转化实验，迈出了人类探索遗传物质本质的重要一步。回答下列有关问题：

(1)S型细菌荚膜的主要成分是。真正的转化实验是第组，该组与第组对照可排除该组老鼠死亡是由于R型细菌。格里菲思实验的结论是：。(2)若将第④组分离出来的细菌接种到合适的培养基培养，可观察到的菌落形态是。【答案】(1)多糖④①加热杀死的S型细菌中存在转化因子(2)既有光滑菌落也有粗糙型菌落【解析】（1）S型细菌荚膜的主要成分是多糖。第④组加热杀死的S型细菌与R型细菌一同注射到小鼠体内，结果小鼠死亡，从而可推测出小鼠体内有S型细菌，说明R型细菌转化为S型细菌，故真正的转化实验是第④组。第①组将R型细菌直接注射到小鼠体内，小鼠不死亡，故该组（第④组）与第①组对照可排除该组（第④组）老鼠死亡是由于R型细菌引起。格里菲思实验的结论是加热杀死的S型细菌中存在转化因子，能使R型细菌转化为S型细菌。（2）第④组分离出来的细菌有S型细菌和R型细菌，因此，可观察到的菌落形态是既有光滑菌落也有粗糙型菌落。7．R型肺炎链球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细菌，S型肺炎链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。细菌学家艾弗里及其同事利用肺炎链球菌来探究什么是遗传物质，实验过程如下。实验材料、用具:S型菌、R型菌、DNA酶、培养基、培养皿等。艾弗里等人先做了以下3组实验。第一组:S型菌的蛋白质+R型活菌培养基→R型菌落；第二组:S型菌的荚膜多糖+R型活菌培养基→R型菌落；第三组:S型菌的DNA+R型活菌培养基→S型菌落、R型菌落。请回答下列问题。(1)艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请写出第四组实验方法和结果:。(2)从上述实验可以得出的结论是。(3)从第三组实验可知，S型菌的DNA或基因能否通过R型菌的细胞膜?。(4)有人认为，上述4个实验并不能说明蛋白质和荚膜多糖不是遗传物质，理由是。(5)实验中涉及的S型菌和R型菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是。【答案】(1)S型菌的DNA+DNA酶+R型活菌培养基→R型菌落(2)DNA是肺炎链球菌的遗传物质(3)能(4)本实验未能证实蛋白质和荚膜多糖通过细菌细胞膜进入细胞内的情况(5)S型菌形成的菌落表面光滑，R型菌形成的菌落表面粗糙【解析】（1）第四组实验方法是用DNA酶处理S型菌的DNA后，再与R型活菌混合培养，观察结果，应该只有R型菌落，因为S型菌的DNA水解后其活性丧失。第四组实验方法和结果为：S型菌的DNA+DNA酶+R型活菌培养基→R型菌落。（2）比较题述4组实验：用DNA酶处理S型菌的DNA后，再与R型活菌混合培养，培养基上只有R型菌生长，可以得出DNA是肺炎链球菌的遗传物质。（3）部分R型菌能转化为S型菌，说明S型菌的DNA进入R型菌内并与它的DNA实现重组，即能说明S型菌的DNA能通过R型菌的细胞膜。（4）由于该实验没有证明蛋白质和荚膜多糖通过细菌细胞膜进入细胞内的情况，所以有人认为该实验不能证明蛋白质和荚膜多糖不是遗传物质。（5）S型菌有荚膜，菌落表面光滑，R型菌无荚膜，菌落表面粗糙。►探究一肺炎链球菌的体内转化【情景材料】大多数病原菌为世人所熟知是因为他们强大的毒力和导致的可怕疾病，有一小部分的幸运儿是因为其他各式各样的原因，比如肺炎链球菌，作为转化实验的实验材料被世人熟知。那个让肺炎链球菌被世人熟知的实验就是格里菲斯的体外转化实验和艾弗里的体内转化实验，这两个实验对于证明遗传物质的存在和成分具有重要的意义，因为被后世所铭记，同样被人们记住的还有实验的关键材料，肺炎链球菌。肺炎链球菌具有多种株系，但只有光滑型的菌株有毒，可以使人类患大叶性肺炎，小鼠患败血病。正是利用菌株毒力不同的特点，格里菲斯通过体外转化实验证明了转化因子的存在(转化因子就是遗传物质，只不过当时没人提出这个观点)。【问题探究】1.是什么原因导致R型菌转化为S型菌？2.新产生的S型菌的荚膜多糖来自哪里？【答案】1.死亡的小鼠体内（受体细胞）保留了合成S型菌荚膜多糖的物质，2.新产生的S型菌的荚膜多糖来自R型菌转化成的S型菌的细胞►探究二肺炎链球菌的体外转化【情景材料】1930年，格里菲斯发表论文2年后，美国洛克菲勒研究所艾弗里、亨利·道森、理查德·夏进行了肺炎链球菌的离体转化实验，他们在含有抗R血清和加热致死的S菌的液体培养基中培养R菌，结果产生了活的S菌。后来，艾弗里实验室的詹姆斯·阿洛韦将S菌过滤，除去一些细胞组分，得到一种无细胞的提取液，并用提取液进行体外转化实验获得成功。但是，道森、夏和阿洛韦并未继续探究，他们倾向于同意格里菲思的观点。例如，阿洛韦在他的论文中写到，能引起细菌特异性转化的粗提液中的活性物质对R菌起着特殊的刺激作用，这些R菌获得了能够合成任何类型的肺炎链球菌的荚膜多糖的能力。1934年，科林·麦克劳德加入了艾弗里实验室，他同艾弗里一起用阿洛韦的体外系统进行转化实验。1941年，他们已经很有信心地认为转化因子是“胸腺类的核酸”。他们将S菌用去氧胆酸盐溶液漂洗数次，用乙醇沉淀，得到黏性的乳白色沉淀。将沉淀溶于盐溶液，然后用氯仿抽提2～3次除去蛋白，再用乙醇沉淀。将沉淀溶于盐溶液，加入能够水解多糖的酶，37℃消化4～6小时后鉴定溶液中的多糖已除去。再用氯仿抽提1次除去水解糖的酶和残留蛋白，然后用乙醇沉淀。他们就这样从75升培养物中得到10～25毫克沉淀，然后将沉淀溶于盐溶液制成细胞提取物。他们首先用S菌的细胞提取物与活的R菌混合进行转化实验，并获得成功。接着，他们将细胞提取物用不同的酶进行处理后，再与活的Ⅱ型R菌混合进行转化。具体分这样几组：第一组，细胞提取物用蛋白酶处理，结果能够转化；第二组细胞提取物用RNA酶处理，能够转化；第三组，细胞提取物用DNA酶处理，不能转化；第四组，细胞提取物用脂酶处理，能够转化。【问题探究】1.艾弗里等在S型菌提取物加入蛋白酶、脂酶、RNA酶、DNA酶的作用是什么？2.艾弗里等在实验中采用了哪些技术手段？【答案】1.艾弗里在S型菌提取物中加入蛋白酶、脂酶、RNA酶、DNA酶的作用是特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。2.细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。要点归纳1.肺炎链球菌的类型2.格里菲思的体内转化实验3.艾弗里的体外转化实验自变量控制采用“减法原理”【注意问题】1.在格里菲斯实验中(1)实验①②对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。(2)实验②③对比说明被加热杀死的S型细菌无致病性。(3)实验②③④对比说明R型细菌可转化为S型细菌。(4)结论：加热致死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。2.在艾弗里实验中(1)实验①是对照组，②③④⑤是实验组。(2)实验②③④分别说明蛋白质、RNA、脂质没有转化作用。(3)实验①⑤说明DNA有转化作用。(4)结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。3.转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。典例精讲【例1】为研究R型肺炎链球菌转化为S型菌的转化因子是DNA还是蛋白质，进行了下图所示的转化实验。对本实验作出的分析，正确的是()A.丙组培养基中没有R型菌的菌落出现，乙组培养基中有R型菌的菌落出现B.如果用RNA酶去除提取物中的RNA，结果没有S型菌的菌落出现C.如果提取S型菌蛋白质并加入DNA酶混合后接种，结果仍有转化活性D.如果S型菌的一段DNA插入到R菌DNA上属于基因重组【答案】D【解析】由于丙组加入DNA酶会将DNA水解，丙组培养皿中只有R型菌落，由于乙组加入的是蛋白酶，乙组培养皿中有R型及S型菌落，A错误；RNA酶不能水解DNA，所以用RNA酶水解去除RNA，结果仍有S型菌落出现，B错误；如果提取S型菌蛋白质并加入DNA酶去培养R型菌，结果没有转化活性，C错误；本实验如果S型细菌的一段DNA插入到R型细菌的DNA上属于基因重组，D正确。【例2】格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能成功，他将高温杀死的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中培养时，很难看到转化现象。而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体，在体外就比较容易观察到转化现象。下列说法错误的是()A.抗R型细菌抗体使S型细菌的DNA较易进入R型细菌，易发生转化作用B.R型细菌对小鼠免疫力的抵抗力较S型细菌弱，因此在小鼠体内容易转化成功C.未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强，很难看到转化现象D.可通过培养基上菌落的特征判断是否出现转化现象【答案】A【解析】由题意可知，在体外条件下，R型细菌在竞争中处于优势，故很难看到转化现象，A错误；格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时只有在小鼠体内才能转化成功，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体就在体外成功重复了转化现象，说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势，因此在小鼠体内容易转化成功，B正确；艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌抗体，在体外就比较容易观察到转化现象，所以未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强，很难看到转化现象，C正确；R型细菌的菌落表面粗糙，S型细菌的菌落表面光滑，所以实验过程中，通过观察菌落的特征来判断是否发生转化，D正确。【例3】请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材料，设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。_______________________________【答案】实验思路：①将加热杀死的S型细菌体内的物质分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生活情况。实验结果与结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。1.肺炎链球菌的类型2.格里菲思的体内转化实验3.艾弗里的体外转化实验自变量控制采用“减法原理”1．将含有R型肺炎链球菌的培养液加入试管甲，将加热致死的S型肺炎链球菌破碎后得到细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后得到试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是（

）A．在试管丙中S型肺炎链球菌的数量多于R型B．如果将RNA酶换成蛋白酶，则实验结果不同C．如果将RNA酶换为DNA酶，与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNAD．该实验利用了加法原理，因变量是有无S型肺炎链球菌产生【答案】C【解析】RNA酶可水解RNA，故试管中肺炎链球菌的DNA仍然存在，但由于转化效率不是100%，并且一般不高，所以在试管丙中既有R型菌也有S型菌，且S型肺炎链球菌的数量少于R型，A错误；蛋白酶破坏了蛋白质的结构，但其遗传物质DNA还在，所以实验结错误果与题干中的实验结果相同，B错误；如果将酶换为DNA酶，则不能发生转化，与之前的实验对照可说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，C正确；该实验利用了酶解法，即减法原理，D错误。2．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示（实验②和⑤分别为两种菌混合后注射到小鼠体内）。下列有关叙述正确的是（

）A．活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑B．通过实验②，鼠2的血液中只能分离出活菌乙C．加热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使死菌甲转化成活菌乙【答案】C【解析】活菌甲、乙分别对应R型细菌和S型细菌，所以活菌甲在培养基上形成的菌落表面粗糙，A错误；实验②是将活菌甲和加热致死菌乙混合后注射到鼠2体内，加热致死菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙，因此鼠2的血液中能分离出活菌甲和乙，B错误；由于实验②是将活菌甲和加热致死菌乙混合后注射到鼠2体内，加热致死菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙，热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙，C正确；鼠5死亡的原因是活菌乙具有致死效应，D错误。3．下列关于遗传物质的叙述正确的是（

）A．人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质是RNAB．艾弗里及其同事通过实验证明了肺炎链球菌的遗传物质主要是DNAC．除了动物、植物、真菌和细菌，其他生物的遗传物质