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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质学案
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质学案，共24页。学案主要包含了问题探讨，思考·讨论，练习与应用，师问导学，过程评价等内容，欢迎下载使用。
课程标准
概述DNA是生物体主要的遗传物质
素养达成
1.掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论，体验探究生物遗传物质的实验思路。(科学探究)
2．分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。(科学思维)
3．查阅相关资料，深入理解“烟草花叶病毒的感染实验”，理解DNA是主要遗传物质的结论。(科学思维)
4．感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。(社会责任)
设疑激趣
早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种的性状能够保持相对稳定，那么决定这种遗传特性的物质到底是什么呢？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂
学习主题一 肺炎链球菌的转化实验
活动1 根据教材P43图3－2回答下列问题：
1．第一组和第二组实验对照能得到什么结论？
2．第二组和第三组实验对照能得到什么结论？
3．从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌吗？
4．四组实验中哪一组发生了细菌转化？对比之后，你能否得出DNA就是转化因子(遗传物质)的结论？
5．转化后的S型细菌与原来的S型细菌遗传物质完全相同吗？
活动2 请根据教材P44图3－3思考下列问题：
1．哪组发生了R型菌的转化？发生转化的原因是什么？
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？
3．艾弗里在第五组实验中，设计了R型细菌与S型细菌提取物加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？
4.从对照实验设计角度分析：
(1)艾弗里实验的单一变量是什么？
(2)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什么？
5．第五组和第一组相对照，为什么能更有力地说明DNA是遗传物质？
活动3 请分析格里菲思的肺炎链球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。
活动4 艾弗里和他的同事在肺炎链球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的实验设计思路是什么？
教材延伸：
辨别两种不同类型的肺炎链球菌的方法
(1)显微观察：制作装片，光学显微镜下观察是否有荚膜，有荚膜的为S型细菌；无荚膜的为R型细菌。
(2)宏观观察：培养形成菌落，根据培养基中两种细菌不断增殖形成的菌落的形态进行区分，肉眼即可辨别，S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙。
科学方法：
自变量控制中的“减法原理”
在对照实验中，与常态相比，人为去除某种影响因素称为“减法原理”。本实验中，第一组(不加酶)是对照组，第二至第五组(每组特异性去除了一种物质)是实验组。
归纳总结：
加热的作用原理
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80～100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
特别提醒
(1)这两个实验都不能说明DNA是主要的遗传物质。
(2)艾弗里实验的关键之处是在不同实验组中设置不同酶处理，将S型细菌提取物中的相应物质水解，从而排除该物质的作用。
(3)在格里菲思的实验中，导致小鼠死亡的真正原因是S型活细菌，而不是其DNA。
1.DNA作为遗传物质的特点：
①具有稳定性；
②在细胞的生长和繁殖过程中能够精确地复制自己，使得前后代保持一定的连续性；
③能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；
④具有贮存大量遗传信息的能力。
2．对肺炎链球菌体内转化实验中细菌数量变化曲线的解读
在肺炎链球菌体内转化实验中，将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠体内S型活细菌、R型活细菌数量的变化情况如图所示：
(1)R型活细菌数量的变化
①ab段：小鼠体内还没有形成大量的抗R型活细菌的抗体，故该时间段内R型活细菌数量增多；
②bc段：小鼠体内形成大量的抗R型活细菌的抗体，致使R型活细菌数量减少；
③cd段：c点对应时间点之前，已有少量R型活细菌转化为S型活细菌，S型活细菌能降低小鼠的免疫力，使小鼠对R型活细菌的杀伤力减弱，导致R型活细菌大量繁殖，所以cd段R型活细菌数量增多。
(2)S型活细菌数量的变化
少量R型活细菌获得了S型细菌的DNA，并转化为S型活细菌，S型活细菌有多糖类荚膜的保护，能在小鼠体内增殖，且随着小鼠免疫力的降低，小鼠对S型活细菌的杀伤力减弱，S型活细菌增殖加快、数目增加。
3.肺炎链球菌体内转化实验与体外转化实验的比较
1．(合格考)肺炎链球菌的转化实验中，发现无致病性R型活细菌和被加热致死的有致病性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有致病性R型细菌 ②无致病性R型细菌 ③有致病性S型细菌 ④无致病性S型细菌
A．①② B．③④
C．②③ D．②④
2．(合格考)如图所示，在肺炎链球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4号四支试管中，加入相应的物质，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4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
3．(等级考)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是( )
A．在转化实验中R型细菌全部转化为S型细菌
B．格里菲思的转化实验直接证明了DNA是遗传物质
C．艾弗里的转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
D．艾弗里的转化实验利用了自变量控制的减法原理
4．(等级考)肺炎链球菌中有S型细菌和R型细菌，如图为将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌含量的变化曲线，下列分析不正确的是( )
A.S型细菌和R型细菌可以在细胞质基质产生ATP
B．S型细菌数量的增多与有丝分裂产生新个体有关
C．与S型细菌不同，R型细菌菌落表面粗糙，无毒性
D．R型细菌转化为S型细菌发生的变异为基因重组
学习主题二 噬菌体侵染细菌的实验
活动1 请你根据教材P45图3－6回答下列有关处理方法问题：
1．两个实验中，为什么要分别用35S和32P标记噬菌体？为什么不能用14C或18O或3H进行标记？
2．搅拌和离心的目的分别是什么？
3．请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。
活动2 请你根据教材P45图3－6回答下列有关实验结果分析的问题：
1．两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性“有、无”还是“高、低”？
2．噬菌体侵染大肠杆菌实验，除了能证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？
归纳总结
同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析
(1)用哪种标记元素。若用32P和35S，则分别标记了DNA和蛋白质，若用C、H、O等，则同时标记了DNA和蛋白质，无法将二者区分开。
(2)注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表：
名师提醒
标记T2噬菌体的三个“不能”
(1)不能用培养基直接培养来获得含放射性同位素标记的T2噬菌体，因为病毒只能在宿主活细胞中进行代谢、增殖，故应先通过培养获得含放射性同位素标记的大肠杆菌，再用这些大肠杆菌来培养T2噬菌体。
(2)不能用35S和32P标记同一T2噬菌体，因为放射性检测时只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种元素的放射性。
归纳总结
噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性分析
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中出现放射性的原因：
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液中出现放射性。
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后子代释放出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
1.实验思路
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们各自的作用。
2．噬菌体侵染细菌的过程
3．噬菌体侵染细菌实验过程、现象及结论
4.噬菌体侵染细菌实验的三次涉及大肠杆菌、两个关键环节
(1)三次涉及大肠杆菌
(2)两个关键环节——“保温”与“搅拌”
①保温时间要合适——T2噬菌体被32P标记的一组实验中，保温时间过短或过长都会使上清液中放射性偏高：a.保温时间过短，含32P标记的T2噬菌体DNA没有进入大肠杆菌；b.保温时间过长，大肠杆菌裂解，释放出了组装好的子代T2噬菌体，离心后子代T2噬菌体分布于上清液中。
②搅拌要充分——搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体、蛋白质外壳与大肠杆菌分离，搅拌不充分，35S标记的T2噬菌体及蛋白质外壳没有和大肠杆菌分离而随大肠杆菌到了沉淀物中，这样会造成沉淀物放射性偏高。
1．(合格考)有关32P标记的T2噬菌体侵染细菌的实验，叙述正确的是( )
A．该实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
B．搅拌的目的是让上清液析出重量较轻的T2噬菌体
C．离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
D．保温时间过长或过短都会导致上清液放射性偏高
2．(合格考)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验：
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌；
③用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液
3．(等级考)赫尔希和蔡斯的T2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( )
A．实验中可用15N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
4．(等级考)下列有关噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是( )
A．将噬菌体接种在含有32P的培养基中可获得32P标记的噬菌体
B．与被标记的噬菌体混合的细菌也要用放射性同位素标记
C．实验一中，培养时间过短会影响上清液中放射性物质的含量
D．实验二中，培养时间过长会影响上清液中放射性物质的含量
学习主题三 DNA是主要的遗传物质
活动1 病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？病毒的遗传物质是否都是RNA?
活动2 细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?
活动3 为什么说DNA是主要的遗传物质？
活动4 小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？为什么？
活动5 HIV和噬菌体中的碱基种类有何区别？
归纳总结
对“DNA是主要的遗传物质”的理解
“DNA是主要的遗传物质”是对整个生物界而言的。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数病毒(RNA病毒)的遗传物质是RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。对某一生物来说，其遗传物质只能是一种，即DNA或RNA。
误区警示
遇到判断生物的遗传物质的试题时，需要注意问题的角度：看清是问哪一种或哪一类生物的遗传物质还是问整个生物界生物的遗传物质。如果是某种生物，那么其遗传物质是DNA或RNA。有细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质都是DNA，只有RNA病毒的遗传物质才是RNA。而整个生物界生物的遗传物质则主要是DNA。
1.不同生物的遗传物质
2.生物的遗传物质总结
(1)生物的遗传物质是DNA或RNA。
(2)既含有DNA，又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。
(3)只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。
(4)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
(5)染色体不是遗传物质，但却是遗传物质的主要载体。
3．探究遗传物质的三种方法
1．(合格考)下列有关遗传物质的叙述，正确的是( )
A．DNA是所有生物的遗传物质
B．酵母菌的遗传物质主要是DNA
C．艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．病毒的遗传物质是DNA或RNA
2．(等级考)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是( )
A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1
B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C．加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌
D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
网络建构
,
主干落实
1.S型肺炎链球菌有荚膜，有毒；R型肺炎链球菌无荚膜，无毒。
2．在肺炎链球菌转化实验中，只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌，即转化因子是DNA。
3．T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S存在于蛋白质中，P几乎全部存在于DNA中。
4．肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。
5．烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
6．由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
高效课堂·实践运用——当堂·即时·反馈
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顺序可能蕴含大量遗传信息
2．肺炎链球菌的转化实验中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是( )
A．R型细菌和S型细菌
B．R型细菌和R型细菌
C．S型细菌和S型细菌
D．S型细菌和R型细菌
3．在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述中，正确的是( )
A．氨基酸原料和酶来自细菌
B．氨基酸原料和酶来自噬菌体
C．氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体
D．氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌
4．下列有关生物的遗传物质的叙述，错误的是( )
A．真核生物的遗传物质是DNA
B．原核生物的遗传物质是RNA
C．病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．没有哪一个实验能证明DNA是主要的遗传物质
5．下图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断( )
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．TMV的蛋白质没有进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA含有A、T、G、C四种碱基
D．RNA是TMV的主要遗传物质
6．下图是赫尔希和蔡斯做的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分图解，请回答下列问题：
(1)35S标记的是噬菌体的________________，对该噬菌体进行标记的具体方法步骤是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正常情况下，上清液的放射性________(填“高”或“低”)；如果搅拌不充分，会导致________出现放射性。
(3)噬菌体侵染细菌之后，合成子代噬菌体需要噬菌体提供的________________和细菌提供的________________。(选填“DNA模板”、“脱氧核苷酸”、“氨基酸”)
(4)图中所示实验并不能证明噬菌体的遗传物质是DNA，要证明噬菌体的遗传物质是DNA，还需要设置另外一组实验，即用________标记的噬菌体侵染大肠杆菌，预测在正常情况下该组实验中放射性较高的部位是________(填“上清液”或“沉淀物”)。
疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材
教材第42页►【问题探讨】
1．提示：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制，准确地传递给下一代等。
2．提示：答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。
教材第46页►【思考·讨论】
1．提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点：(1)个体小，结构简单，容易看出因遗传物质改变而导致的生物的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构。(2)繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2．提示：从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中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。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
3．提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术等。科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
教材第47页►【练习与应用】
一、概念检测
1．D 枯草杆菌的遗传物质是DNA，DNA是使估草杆菌产生稳定遗传的物质，故只有将提取的枯草杆菌的DNA加入培养基中，才能获得活的能合成组氨酸的枯草杆菌。
2．A T2噬菌体由DNA和蛋白质组成。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌的细胞中。赫尔希和蔡斯的实验很明确地表明遗传物质是DNA。
二、拓展应用
1．提示：实验表明，噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌体内的是噬菌体的DNA，而噬菌体的蛋白质外壳却留在细胞外。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成噬菌体的蛋白质外壳的。
2．提示：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验表明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：①具有相对的稳定性；②能够准确地自我复制，使亲子代之间保持遗传的连续性；③能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；④能够产生可遗传的变异。
第1节 DNA是主要的遗传物质
夯基提能·分层突破
学习主题一
【师问导学】
活动1
1．提示：R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。
2．提示：加热能使S型细菌失去毒性。
3．提示：能从死亡小鼠中分离出了S型活细菌和R型活细菌。
4．提示：第四组。不能，这只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”。
5．提示：不完全相同，转化后的S型细菌含有R型细菌和S型细菌双方的遗传物质。
活动2
1．提示：第一组到第四组；R型菌得到了S型菌的遗传物质。
2．提示：没有；大多数后代是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．提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，水解后的产物不能使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．(1)提示：向R型细菌培养基中加入的S型细菌提取物及不同的酶。
(2)提示：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．提示：第五组中的DNA酶将DNA水解，与第一组对照，能说明DNA是遗传物质。
活动3
提示：格里菲思肺炎链球菌体内转化实验是艾弗里体外转化实验的基础，艾弗里体外转化实验是格里菲思体内转化实验的延伸。
活动4
提示：在不同实验组中设置不同酶处理，将S型细菌提取物中的相应物质水解，从而排除该物质的作用。
【过程评价】
1．解析：S型细菌中存在某种转化因子，能将部分R型细菌转化为S型细菌，因此，无致病性R型活细菌和被加热致死的有致病性S型细菌混合后，在小鼠体内能找到无致病性R型细菌和有致病性S型细菌。
答案：C
2．解析：根据艾弗里的体外转化实验可知，1、3、4号试管中既有R型细菌又有S型细菌，2号试管只有R型细菌。因此，4支试管中都存在R型细菌。
答案：D
3．解析：在转化实验中R型细菌有一少部分转化为S型细菌，A错误；格里菲思的转化实验证明了S型细菌中存在一种转化因子，可以把R型细菌转化成S型细菌，B错误；艾弗里的转化实验证明了DNA是遗传物质，C错误；在艾弗里的转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，利用了“减法原理”，D正确。
答案：D
4．解析：S型细菌和R型细菌属于原核生物，可以在细胞质基质中进行呼吸作用产生ATP，A正确；S型细菌属于原核生物，进行二分裂，B错误；与S型细菌不同，R型细菌菌落表面粗糙，无毒性，C正确；R型细菌转化为S型细菌发生的变异为基因重组，D正确。
答案：B
学习主题二
【师问导学】
活动1
(1)提示：35S和32P可以分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，用不同的放射性同位素标记噬菌体，可以探究是何种成分侵染大肠杆菌。因为噬菌体的蛋白质和DNA中都含有C、H、O，结果无法区分，所以不能用这三种元素进行标记。
(2)提示：搅拌的目的是使吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分离。离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体外壳，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
(3)提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。
活动2
1．提示：高、低。
2．提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)；②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。
【过程评价】
1．解析：噬菌体是病毒，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接标记噬菌体，应该先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体，A错误；噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离；离心的目的是使培养液分层，形成上清液和沉淀物，B、C错误；用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，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，使上清液出现放射性；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性含量升高，D正确。
答案：D
2．解析：在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性主要出现在沉淀物中；②直接标记细菌，放射性主要出现在沉淀物中；③用3H可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内，而DNA进入细菌体内，故放射性会同时出现在上清液和沉淀物中。
答案：B
3．解析：N在噬菌体外壳蛋白与DNA中都存在，本实验要标记DNA的特有元素，故不能用15N代替32P，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体的遗传物质编码的，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，以自身DNA为模板，利用大肠杆菌中的4种脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，C正确；本实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
答案：C
4．解析：噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此将噬菌体接种在含有32P的培养基中不能获得32P标记的噬菌体，A错误；与被标记的噬菌体混合的细菌不能用放射性同位素标记，B错误；实验一中，35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌后与细菌分开，再经过离心后分布在上清液中，因此培养时间过短不会影响上清液中放射性物质的含量，C错误；实验二中，培养时间过长会导致子代噬菌体释放，会影响上清液中放射性物质的含量，D正确。
答案：D
学习主题三
【师问导学】
活动1
提示：一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。
活动2
提示：两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。
活动3
提示：因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
活动4
提示：不相同，因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。
活动5
提示：HIV中含尿嘧啶(U)，不含胸腺嘧啶(T)，而噬菌体中含胸腺嘧啶(T)，不含尿嘧啶(U)。
【过程评价】
1．解析：具有细胞结构的生物遗传物质都是DNA，不具有细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，一种生物体内的核酸可能有两种，但遗传物质只有一种。
答案：D
2．解析：红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，并不能直接证明核酸是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，可证明RNA(核糖核酸)是遗传物质，B正确；加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌，只能证明加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”，并不能证明该转化因子是何种物质，C错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，由于外壳蛋白没有进入大肠杆菌细胞内，不能证明遗传物质是何种成分，D错误。
答案：B
高效课堂·实践运用
1．解析：不同生物的蛋白质在结构上存在差异，蛋白质的不同结构可能对应不同的遗传信息，A正确；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关，B正确；蛋白质的热稳定性没有DNA高，且不能自我复制，C错误；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息，D正确。
答案：C
2．解析：肺炎链球菌转化实验证明已经加热杀死的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。
答案：A
3．解析：噬菌体属于病毒，没有细胞结构，在侵染细菌的过程中，噬菌体在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的核糖体、酶和氨基酸原料等合成自身的组成成分，实现大量增殖。
答案：A
4．解析：真核生物的遗传物质是DNA，A正确；原核生物的遗传物质是DNA，B错误；病毒只含有一种核酸，其遗传物质是DNA或RNA，C正确；DNA是主要的遗传物质是多个实验综合分析得出的，D正确。
答案：B
5．解析：从图示可知，水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA，A正确；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草叶片细胞内，即TMV的蛋白质进入了烟草细胞中，B错误；RNA含有A、U、G、C四种碱基，C错误；本实验证明RNA是TMV的遗传物质，而不能证明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。
答案：A
6．解析：(1)仅在T2噬菌体的蛋白质中含有硫元素，所以35S标记的是噬菌体的蛋白质(外壳)；噬菌体专营寄生生活，不能用普通的培养基对其进行培养，所以对该噬菌体进行标记的具体方法步骤是：先用含有放射性同位素35S的培养基培养大肠杆菌，再用标记的大肠杆菌培养噬菌体。(2)噬菌体侵染细菌过程中，35S标记的蛋白质外壳不进入细菌细胞中，而是留在外面，所以正常情况下，上清液的放射性高；如果搅拌不充分，留在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳将随大肠杆菌细胞分布在沉淀物中，会导致沉淀物中的放射性较高。(3)噬菌体侵染细菌之后，合成子代噬菌体需要噬菌体提供的DNA模板和细菌提供的脱氧核苷酸、氨基酸(作为合成噬菌体DNA和蛋白质的原料)。(4)图中所示实验只能证明噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳不进入细菌细胞而留在外面，并不能证明噬菌体的遗传物质是DNA。要证明噬菌体的遗传物质是DNA，还需要设置另外一组实验，即用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌；由于噬菌体侵染细菌过程中，32P标记的噬菌体的DNA会进入细菌细胞，在其指导下合成子代病毒，因此可预测在正常情况下该组实验中放射性较高的部位是沉淀物。
答案：(1)蛋白质(外壳) 先用含有放射性同位素35S的培养基培养大肠杆菌，再用标记的大肠杆菌培养噬菌体 (2)高 沉淀物 (3)DNA模板 脱氧核苷酸、氨基酸 (4)32P 沉淀物
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
在小鼠体内
体外培养基
实验对照
R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌各成分的作用进行对照
巧妙构思
将加热致死的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
用“酶解法”将细胞提取物中的某一物质分解、去掉、直接、单独地观察该种物质在实验中是否起作用
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
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)两个实验都遵循对照原则、单一变量原则
噬菌体
细菌
子代噬菌体
DNA
32P
31P
32P(少数)、31P(全部)
蛋白质
35S
32S
32S
DNA和蛋白质
14C、3H、18O、15N
12C、1H、16O、14N
C、H、O、N的两种同位素都有
项目
实验组别
一
二
实验过程
①标记大肠杆菌
含35S标记的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S标记的大肠杆菌
含32P标记的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P标记的大肠杆菌
②标记噬菌体
无标记的T2噬菌体→侵染含35S标记的大肠杆菌→含35S标记的T2噬菌体
无标记的T2噬菌体→侵染含32P标记的大肠杆菌→含32P标记的T2噬菌体
③噬菌体侵染细菌
含35S标记的T2噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌后离心)
含32P标记的T2噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌后离心)
实验结果
上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
实验分析
T2噬菌体侵染大肠杆菌时，含32P标记的T2噬菌体DNA进入了大肠杆菌体内，而含35S标记的T2噬菌体蛋白质外壳并未进入大肠杆菌体内
结论
直接证明：DNA是T2噬菌体的遗传物质
间接证明：①DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性；②DNA能控制蛋白质的合成，从而控制生物体的代谢和性状
生物
细胞生物
非细胞生物
类型
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
实例
真菌、原生生物、所有动植物
细菌、蓝细菌、放线菌等
噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等
HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
结果：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA
结论：DNA是主要的遗传物质
课程标准
概述DNA是生物体主要的遗传物质
素养达成
1.掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论，体验探究生物遗传物质的实验思路。(科学探究)
2．分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。(科学思维)
3．查阅相关资料，深入理解“烟草花叶病毒的感染实验”，理解DNA是主要遗传物质的结论。(科学思维)
4．感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。(社会责任)
设疑激趣
早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种的性状能够保持相对稳定，那么决定这种遗传特性的物质到底是什么呢？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂
学习主题一 肺炎链球菌的转化实验
活动1 根据教材P43图3－2回答下列问题：
1．第一组和第二组实验对照能得到什么结论？
2．第二组和第三组实验对照能得到什么结论？
3．从第四组的死亡小鼠中能分离出两种细菌吗？
4．四组实验中哪一组发生了细菌转化？对比之后，你能否得出DNA就是转化因子(遗传物质)的结论？
5．转化后的S型细菌与原来的S型细菌遗传物质完全相同吗？
活动2 请根据教材P44图3－3思考下列问题：
1．哪组发生了R型菌的转化？发生转化的原因是什么？
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？
3．艾弗里在第五组实验中，设计了R型细菌与S型细菌提取物加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？
4.从对照实验设计角度分析：
(1)艾弗里实验的单一变量是什么？
(2)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什么？
5．第五组和第一组相对照，为什么能更有力地说明DNA是遗传物质？
活动3 请分析格里菲思的肺炎链球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。
活动4 艾弗里和他的同事在肺炎链球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的实验设计思路是什么？
教材延伸：
辨别两种不同类型的肺炎链球菌的方法
(1)显微观察：制作装片，光学显微镜下观察是否有荚膜，有荚膜的为S型细菌；无荚膜的为R型细菌。
(2)宏观观察：培养形成菌落，根据培养基中两种细菌不断增殖形成的菌落的形态进行区分，肉眼即可辨别，S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙。
科学方法：
自变量控制中的“减法原理”
在对照实验中，与常态相比，人为去除某种影响因素称为“减法原理”。本实验中，第一组(不加酶)是对照组，第二至第五组(每组特异性去除了一种物质)是实验组。
归纳总结：
加热的作用原理
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80～100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
特别提醒
(1)这两个实验都不能说明DNA是主要的遗传物质。
(2)艾弗里实验的关键之处是在不同实验组中设置不同酶处理，将S型细菌提取物中的相应物质水解，从而排除该物质的作用。
(3)在格里菲思的实验中，导致小鼠死亡的真正原因是S型活细菌，而不是其DNA。
1.DNA作为遗传物质的特点：
①具有稳定性；
②在细胞的生长和繁殖过程中能够精确地复制自己，使得前后代保持一定的连续性；
③能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；
④具有贮存大量遗传信息的能力。
2．对肺炎链球菌体内转化实验中细菌数量变化曲线的解读
在肺炎链球菌体内转化实验中，将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠体内S型活细菌、R型活细菌数量的变化情况如图所示：
(1)R型活细菌数量的变化
①ab段：小鼠体内还没有形成大量的抗R型活细菌的抗体，故该时间段内R型活细菌数量增多；
②bc段：小鼠体内形成大量的抗R型活细菌的抗体，致使R型活细菌数量减少；
③cd段：c点对应时间点之前，已有少量R型活细菌转化为S型活细菌，S型活细菌能降低小鼠的免疫力，使小鼠对R型活细菌的杀伤力减弱，导致R型活细菌大量繁殖，所以cd段R型活细菌数量增多。
(2)S型活细菌数量的变化
少量R型活细菌获得了S型细菌的DNA，并转化为S型活细菌，S型活细菌有多糖类荚膜的保护，能在小鼠体内增殖，且随着小鼠免疫力的降低，小鼠对S型活细菌的杀伤力减弱，S型活细菌增殖加快、数目增加。
3.肺炎链球菌体内转化实验与体外转化实验的比较
1．(合格考)肺炎链球菌的转化实验中，发现无致病性R型活细菌和被加热致死的有致病性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有致病性R型细菌 ②无致病性R型细菌 ③有致病性S型细菌 ④无致病性S型细菌
A．①② B．③④
C．②③ D．②④
2．(合格考)如图所示，在肺炎链球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4号四支试管中，加入相应的物质，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4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
3．(等级考)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是( )
A．在转化实验中R型细菌全部转化为S型细菌
B．格里菲思的转化实验直接证明了DNA是遗传物质
C．艾弗里的转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
D．艾弗里的转化实验利用了自变量控制的减法原理
4．(等级考)肺炎链球菌中有S型细菌和R型细菌，如图为将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌含量的变化曲线，下列分析不正确的是( )
A.S型细菌和R型细菌可以在细胞质基质产生ATP
B．S型细菌数量的增多与有丝分裂产生新个体有关
C．与S型细菌不同，R型细菌菌落表面粗糙，无毒性
D．R型细菌转化为S型细菌发生的变异为基因重组
学习主题二 噬菌体侵染细菌的实验
活动1 请你根据教材P45图3－6回答下列有关处理方法问题：
1．两个实验中，为什么要分别用35S和32P标记噬菌体？为什么不能用14C或18O或3H进行标记？
2．搅拌和离心的目的分别是什么？
3．请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。
活动2 请你根据教材P45图3－6回答下列有关实验结果分析的问题：
1．两个分组实验的结果中，对放射性分布的描述是放射性“有、无”还是“高、低”？
2．噬菌体侵染大肠杆菌实验，除了能证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？
归纳总结
同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析
(1)用哪种标记元素。若用32P和35S，则分别标记了DNA和蛋白质，若用C、H、O等，则同时标记了DNA和蛋白质，无法将二者区分开。
(2)注意标记对象是噬菌体还是细菌，标记对象不同对应结果不同，具体见下表：
名师提醒
标记T2噬菌体的三个“不能”
(1)不能用培养基直接培养来获得含放射性同位素标记的T2噬菌体，因为病毒只能在宿主活细胞中进行代谢、增殖，故应先通过培养获得含放射性同位素标记的大肠杆菌，再用这些大肠杆菌来培养T2噬菌体。
(2)不能用35S和32P标记同一T2噬菌体，因为放射性检测时只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种元素的放射性。
归纳总结
噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性分析
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中出现放射性的原因：
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液中出现放射性。
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后子代释放出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
1.实验思路
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们各自的作用。
2．噬菌体侵染细菌的过程
3．噬菌体侵染细菌实验过程、现象及结论
4.噬菌体侵染细菌实验的三次涉及大肠杆菌、两个关键环节
(1)三次涉及大肠杆菌
(2)两个关键环节——“保温”与“搅拌”
①保温时间要合适——T2噬菌体被32P标记的一组实验中，保温时间过短或过长都会使上清液中放射性偏高：a.保温时间过短，含32P标记的T2噬菌体DNA没有进入大肠杆菌；b.保温时间过长，大肠杆菌裂解，释放出了组装好的子代T2噬菌体，离心后子代T2噬菌体分布于上清液中。
②搅拌要充分——搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体、蛋白质外壳与大肠杆菌分离，搅拌不充分，35S标记的T2噬菌体及蛋白质外壳没有和大肠杆菌分离而随大肠杆菌到了沉淀物中，这样会造成沉淀物放射性偏高。
1．(合格考)有关32P标记的T2噬菌体侵染细菌的实验，叙述正确的是( )
A．该实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
B．搅拌的目的是让上清液析出重量较轻的T2噬菌体
C．离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
D．保温时间过长或过短都会导致上清液放射性偏高
2．(合格考)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验：
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌；
③用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液
3．(等级考)赫尔希和蔡斯的T2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( )
A．实验中可用15N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
4．(等级考)下列有关噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是( )
A．将噬菌体接种在含有32P的培养基中可获得32P标记的噬菌体
B．与被标记的噬菌体混合的细菌也要用放射性同位素标记
C．实验一中，培养时间过短会影响上清液中放射性物质的含量
D．实验二中，培养时间过长会影响上清液中放射性物质的含量
学习主题三 DNA是主要的遗传物质
活动1 病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？病毒的遗传物质是否都是RNA?
活动2 细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?
活动3 为什么说DNA是主要的遗传物质？
活动4 小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？为什么？
活动5 HIV和噬菌体中的碱基种类有何区别？
归纳总结
对“DNA是主要的遗传物质”的理解
“DNA是主要的遗传物质”是对整个生物界而言的。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数病毒(RNA病毒)的遗传物质是RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。对某一生物来说，其遗传物质只能是一种，即DNA或RNA。
误区警示
遇到判断生物的遗传物质的试题时，需要注意问题的角度：看清是问哪一种或哪一类生物的遗传物质还是问整个生物界生物的遗传物质。如果是某种生物，那么其遗传物质是DNA或RNA。有细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质都是DNA，只有RNA病毒的遗传物质才是RNA。而整个生物界生物的遗传物质则主要是DNA。
1.不同生物的遗传物质
2.生物的遗传物质总结
(1)生物的遗传物质是DNA或RNA。
(2)既含有DNA，又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。
(3)只含RNA的病毒中，RNA才作为遗传物质。
(4)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
(5)染色体不是遗传物质，但却是遗传物质的主要载体。
3．探究遗传物质的三种方法
1．(合格考)下列有关遗传物质的叙述，正确的是( )
A．DNA是所有生物的遗传物质
B．酵母菌的遗传物质主要是DNA
C．艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．病毒的遗传物质是DNA或RNA
2．(等级考)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是( )
A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1
B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C．加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌
D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
网络建构
,
主干落实
1.S型肺炎链球菌有荚膜，有毒；R型肺炎链球菌无荚膜，无毒。
2．在肺炎链球菌转化实验中，只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌，即转化因子是DNA。
3．T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S存在于蛋白质中，P几乎全部存在于DNA中。
4．肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。
5．烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
6．由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
高效课堂·实践运用——当堂·即时·反馈
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顺序可能蕴含大量遗传信息
2．肺炎链球菌的转化实验中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是( )
A．R型细菌和S型细菌
B．R型细菌和R型细菌
C．S型细菌和S型细菌
D．S型细菌和R型细菌
3．在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述中，正确的是( )
A．氨基酸原料和酶来自细菌
B．氨基酸原料和酶来自噬菌体
C．氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体
D．氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌
4．下列有关生物的遗传物质的叙述，错误的是( )
A．真核生物的遗传物质是DNA
B．原核生物的遗传物质是RNA
C．病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．没有哪一个实验能证明DNA是主要的遗传物质
5．下图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断( )
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．TMV的蛋白质没有进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA含有A、T、G、C四种碱基
D．RNA是TMV的主要遗传物质
6．下图是赫尔希和蔡斯做的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分图解，请回答下列问题：
(1)35S标记的是噬菌体的________________，对该噬菌体进行标记的具体方法步骤是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正常情况下，上清液的放射性________(填“高”或“低”)；如果搅拌不充分，会导致________出现放射性。
(3)噬菌体侵染细菌之后，合成子代噬菌体需要噬菌体提供的________________和细菌提供的________________。(选填“DNA模板”、“脱氧核苷酸”、“氨基酸”)
(4)图中所示实验并不能证明噬菌体的遗传物质是DNA，要证明噬菌体的遗传物质是DNA，还需要设置另外一组实验，即用________标记的噬菌体侵染大肠杆菌，预测在正常情况下该组实验中放射性较高的部位是________(填“上清液”或“沉淀物”)。
疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材
教材第42页►【问题探讨】
1．提示：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制，准确地传递给下一代等。
2．提示：答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。
教材第46页►【思考·讨论】
1．提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点：(1)个体小，结构简单，容易看出因遗传物质改变而导致的生物的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构。(2)繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2．提示：从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中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。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
3．提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术等。科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
教材第47页►【练习与应用】
一、概念检测
1．D 枯草杆菌的遗传物质是DNA，DNA是使估草杆菌产生稳定遗传的物质，故只有将提取的枯草杆菌的DNA加入培养基中，才能获得活的能合成组氨酸的枯草杆菌。
2．A T2噬菌体由DNA和蛋白质组成。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌的细胞中。赫尔希和蔡斯的实验很明确地表明遗传物质是DNA。
二、拓展应用
1．提示：实验表明，噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌体内的是噬菌体的DNA，而噬菌体的蛋白质外壳却留在细胞外。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成噬菌体的蛋白质外壳的。
2．提示：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验表明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：①具有相对的稳定性；②能够准确地自我复制，使亲子代之间保持遗传的连续性；③能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；④能够产生可遗传的变异。
第1节 DNA是主要的遗传物质
夯基提能·分层突破
学习主题一
【师问导学】
活动1
1．提示：R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。
2．提示：加热能使S型细菌失去毒性。
3．提示：能从死亡小鼠中分离出了S型活细菌和R型活细菌。
4．提示：第四组。不能，这只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”。
5．提示：不完全相同，转化后的S型细菌含有R型细菌和S型细菌双方的遗传物质。
活动2
1．提示：第一组到第四组；R型菌得到了S型菌的遗传物质。
2．提示：没有；大多数后代是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．提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，水解后的产物不能使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．(1)提示：向R型细菌培养基中加入的S型细菌提取物及不同的酶。
(2)提示：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．提示：第五组中的DNA酶将DNA水解，与第一组对照，能说明DNA是遗传物质。
活动3
提示：格里菲思肺炎链球菌体内转化实验是艾弗里体外转化实验的基础，艾弗里体外转化实验是格里菲思体内转化实验的延伸。
活动4
提示：在不同实验组中设置不同酶处理，将S型细菌提取物中的相应物质水解，从而排除该物质的作用。
【过程评价】
1．解析：S型细菌中存在某种转化因子，能将部分R型细菌转化为S型细菌，因此，无致病性R型活细菌和被加热致死的有致病性S型细菌混合后，在小鼠体内能找到无致病性R型细菌和有致病性S型细菌。
答案：C
2．解析：根据艾弗里的体外转化实验可知，1、3、4号试管中既有R型细菌又有S型细菌，2号试管只有R型细菌。因此，4支试管中都存在R型细菌。
答案：D
3．解析：在转化实验中R型细菌有一少部分转化为S型细菌，A错误；格里菲思的转化实验证明了S型细菌中存在一种转化因子，可以把R型细菌转化成S型细菌，B错误；艾弗里的转化实验证明了DNA是遗传物质，C错误；在艾弗里的转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，利用了“减法原理”，D正确。
答案：D
4．解析：S型细菌和R型细菌属于原核生物，可以在细胞质基质中进行呼吸作用产生ATP，A正确；S型细菌属于原核生物，进行二分裂，B错误；与S型细菌不同，R型细菌菌落表面粗糙，无毒性，C正确；R型细菌转化为S型细菌发生的变异为基因重组，D正确。
答案：B
学习主题二
【师问导学】
活动1
(1)提示：35S和32P可以分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，用不同的放射性同位素标记噬菌体，可以探究是何种成分侵染大肠杆菌。因为噬菌体的蛋白质和DNA中都含有C、H、O，结果无法区分，所以不能用这三种元素进行标记。
(2)提示：搅拌的目的是使吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分离。离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体外壳，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
(3)提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。
活动2
1．提示：高、低。
2．提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)；②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。
【过程评价】
1．解析：噬菌体是病毒，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接标记噬菌体，应该先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体，A错误；噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离；离心的目的是使培养液分层，形成上清液和沉淀物，B、C错误；用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，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，使上清液出现放射性；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性含量升高，D正确。
答案：D
2．解析：在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性主要出现在沉淀物中；②直接标记细菌，放射性主要出现在沉淀物中；③用3H可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内，而DNA进入细菌体内，故放射性会同时出现在上清液和沉淀物中。
答案：B
3．解析：N在噬菌体外壳蛋白与DNA中都存在，本实验要标记DNA的特有元素，故不能用15N代替32P，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体的遗传物质编码的，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，以自身DNA为模板，利用大肠杆菌中的4种脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，C正确；本实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
答案：C
4．解析：噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此将噬菌体接种在含有32P的培养基中不能获得32P标记的噬菌体，A错误；与被标记的噬菌体混合的细菌不能用放射性同位素标记，B错误；实验一中，35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌后与细菌分开，再经过离心后分布在上清液中，因此培养时间过短不会影响上清液中放射性物质的含量，C错误；实验二中，培养时间过长会导致子代噬菌体释放，会影响上清液中放射性物质的含量，D正确。
答案：D
学习主题三
【师问导学】
活动1
提示：一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。
活动2
提示：两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。
活动3
提示：因为大部分生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
活动4
提示：不相同，因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。
活动5
提示：HIV中含尿嘧啶(U)，不含胸腺嘧啶(T)，而噬菌体中含胸腺嘧啶(T)，不含尿嘧啶(U)。
【过程评价】
1．解析：具有细胞结构的生物遗传物质都是DNA，不具有细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，一种生物体内的核酸可能有两种，但遗传物质只有一种。
答案：D
2．解析：红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，并不能直接证明核酸是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，可证明RNA(核糖核酸)是遗传物质，B正确；加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌，只能证明加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”，并不能证明该转化因子是何种物质，C错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，由于外壳蛋白没有进入大肠杆菌细胞内，不能证明遗传物质是何种成分，D错误。
答案：B
高效课堂·实践运用
1．解析：不同生物的蛋白质在结构上存在差异，蛋白质的不同结构可能对应不同的遗传信息，A正确；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关，B正确；蛋白质的热稳定性没有DNA高，且不能自我复制，C错误；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息，D正确。
答案：C
2．解析：肺炎链球菌转化实验证明已经加热杀死的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。
答案：A
3．解析：噬菌体属于病毒，没有细胞结构，在侵染细菌的过程中，噬菌体在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的核糖体、酶和氨基酸原料等合成自身的组成成分，实现大量增殖。
答案：A
4．解析：真核生物的遗传物质是DNA，A正确；原核生物的遗传物质是DNA，B错误；病毒只含有一种核酸，其遗传物质是DNA或RNA，C正确；DNA是主要的遗传物质是多个实验综合分析得出的，D正确。
答案：B
5．解析：从图示可知，水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA，A正确；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草叶片细胞内，即TMV的蛋白质进入了烟草细胞中，B错误；RNA含有A、U、G、C四种碱基，C错误；本实验证明RNA是TMV的遗传物质，而不能证明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。
答案：A
6．解析：(1)仅在T2噬菌体的蛋白质中含有硫元素，所以35S标记的是噬菌体的蛋白质(外壳)；噬菌体专营寄生生活，不能用普通的培养基对其进行培养，所以对该噬菌体进行标记的具体方法步骤是：先用含有放射性同位素35S的培养基培养大肠杆菌，再用标记的大肠杆菌培养噬菌体。(2)噬菌体侵染细菌过程中，35S标记的蛋白质外壳不进入细菌细胞中，而是留在外面，所以正常情况下，上清液的放射性高；如果搅拌不充分，留在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳将随大肠杆菌细胞分布在沉淀物中，会导致沉淀物中的放射性较高。(3)噬菌体侵染细菌之后，合成子代噬菌体需要噬菌体提供的DNA模板和细菌提供的脱氧核苷酸、氨基酸(作为合成噬菌体DNA和蛋白质的原料)。(4)图中所示实验只能证明噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳不进入细菌细胞而留在外面，并不能证明噬菌体的遗传物质是DNA。要证明噬菌体的遗传物质是DNA，还需要设置另外一组实验，即用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌；由于噬菌体侵染细菌过程中，32P标记的噬菌体的DNA会进入细菌细胞，在其指导下合成子代病毒，因此可预测在正常情况下该组实验中放射性较高的部位是沉淀物。
答案：(1)蛋白质(外壳) 先用含有放射性同位素35S的培养基培养大肠杆菌，再用标记的大肠杆菌培养噬菌体 (2)高 沉淀物 (3)DNA模板 脱氧核苷酸、氨基酸 (4)32P 沉淀物
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
在小鼠体内
体外培养基
实验对照
R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌各成分的作用进行对照
巧妙构思
将加热致死的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
用“酶解法”将细胞提取物中的某一物质分解、去掉、直接、单独地观察该种物质在实验中是否起作用
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
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)两个实验都遵循对照原则、单一变量原则
噬菌体
细菌
子代噬菌体
DNA
32P
31P
32P(少数)、31P(全部)
蛋白质
35S
32S
32S
DNA和蛋白质
14C、3H、18O、15N
12C、1H、16O、14N
C、H、O、N的两种同位素都有
项目
实验组别
一
二
实验过程
①标记大肠杆菌
含35S标记的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S标记的大肠杆菌
含32P标记的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P标记的大肠杆菌
②标记噬菌体
无标记的T2噬菌体→侵染含35S标记的大肠杆菌→含35S标记的T2噬菌体
无标记的T2噬菌体→侵染含32P标记的大肠杆菌→含32P标记的T2噬菌体
③噬菌体侵染细菌
含35S标记的T2噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌后离心)
含32P标记的T2噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌后离心)
实验结果
上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
实验分析
T2噬菌体侵染大肠杆菌时，含32P标记的T2噬菌体DNA进入了大肠杆菌体内，而含35S标记的T2噬菌体蛋白质外壳并未进入大肠杆菌体内
结论
直接证明：DNA是T2噬菌体的遗传物质
间接证明：①DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性；②DNA能控制蛋白质的合成，从而控制生物体的代谢和性状
生物
细胞生物
非细胞生物
类型
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
实例
真菌、原生生物、所有动植物
细菌、蓝细菌、放线菌等
噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等
HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
结果：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA
结论：DNA是主要的遗传物质
相关学案
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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质表格导学案及答案： 这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质表格导学案及答案，共2页。学案主要包含了对遗传物质的早期推测，肺炎链球菌的转化实验，噬菌体侵染细菌的实验，RNA也是遗传物质等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质学案： 这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质学案，共35页。学案主要包含了第二，第三等内容，欢迎下载使用。
