1、高中生物第三章第一节核酸是遗传物质的证据教学案浙科版必修3 学 习 资 料 汇编第一节核酸是遗传物质的证据知识内容必考要求加试要求噬菌体侵染细菌的实验bb肺炎双球菌转化实验bb烟草花叶病毒的感染和重建实验aa课时要求1.通过“活动：资料分析噬菌体侵染细菌的实验”，概述噬菌体侵染细菌的过程，体会实验方法与技术的多样性。2.概述肺炎双球菌的转化实验，感悟实验的严密性和逻辑的严谨性。3.简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同模型是进行科学研究的重要方法。从图中我们可以看出，亲属之间在某些方面上具有一定的相似性，这就是我们平常所说的遗传。其实，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
2、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，才使生物界的物种能够保持相对稳定。那么生物之间的这种相似性是由什么物质起作用，而在亲子代之间连续传递的呢？本节课我们就一起学习生物的遗传物质。一、噬菌体侵染细菌的实验1染色体的化学成分2噬菌体侵染细菌的实验(1)实验材料：噬菌体。结构特点：专门寄生在细菌体内的病毒。(2)实验思路：用不同的放射性同位素分别标记蛋白质和DNA，直接单独地去观察它们的作用。(3)实验过程(4)实验说明及结论亲代噬菌体宿主细胞内标记元素子代噬菌体内标记元素实验结论35S标记蛋白质无无DNA是遗传物质32P标记DNA有有结合上述实验过程分析：
3、1标记噬菌体时，为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？答案噬菌体营活细胞寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体。2能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？答案不能，因为DNA和蛋白质都含C和O；不能用32P和35S同时标记噬菌体。3实验中搅拌的目的是什么？答案目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。4实验中离心的目的是什么？离心管的上清液和沉淀物中分别是什么？答案离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被感染的细菌。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较高，可能是什么原因造成的？答案搅拌不充
4、分，有少量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。6用32P标记的噬菌体侵染细菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？答案(1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到细菌细胞内，经离心后分布于上清液中。(2)保温时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。知识整合噬菌体营活细胞寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体；搅拌是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，经过离心，噬菌体颗粒到了上清液中，细菌留在沉淀物中；如果搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，会随细菌离心到沉淀物中。保温时间要适当，时间过短，部分噬菌体没有侵染到细菌细
5、胞内，经离心后分布于上清液中；时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。1为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“T2噬菌体侵染细菌”的实验。下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表细菌。下列关于本实验及病毒、细菌的叙述正确的是()A图中锥形瓶中的培养液是用来培养细菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐B若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照C噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而细菌的遗传遵循基因分离定律D若本组实验B(上清液)中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质答案B解析由题干信息可知，图中亲代噬
6、菌体已用32P标记，则锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记；要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记噬菌体的实验，二者为相互对照实验；细菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；若本组实验B(上清液)中出现放射性，可能是实验时间较长，细菌裂解导致的，也可能是部分噬菌体的DNA未侵入细菌，经搅拌、离心到上清液中的。2如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为()A在外壳中找到15N和35SB在DNA中找到15N和32PC在外壳中找到15ND在DNA中找到15N、32P和35S答案B解析用15N、32P、35S共同标记
7、噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，由于DNA复制，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。方法链接“二看法”判断子代噬菌体标记情况二、肺炎双球菌转化实验1肺炎双球菌的类型及特点肺炎双球菌2活体细菌转化实验(1)过程(2)结论：S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌稳定的遗传变异。3离体细菌转化实验(1)过程(2)分析S型菌的
8、DNA能使R型菌发生转化。S型菌的蛋白质等其他物质不能使R型菌发生转化。(3)结论：DNA是遗传物质，它赋予了生物的遗传特性。在活体细菌转化实验中，将加热杀死的S型菌与R型活菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，并从死亡小鼠体内分离到了活的S型菌，请分析：1已知在80100 温度范围内，蛋白质将失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。由此我们可以推断：在活体细菌转化的实验中，加热杀死的S型菌中的“转化因子”应该是哪种物质？答案是DNA。2研究表明，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：(1)从免疫学角度解释曲线ab段下降的原因是什么？答
9、案R型菌被小鼠的免疫系统所杀灭。(2)S型活菌是怎样产生的？答案加热杀死的S型菌的DNA将R型菌转化为S型活菌。(3)S型菌是有毒性的，据此推测曲线bc段上升的原因是什么？答案有毒的S型菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降低，R型菌、S型菌数量都增加。知识整合加热后S型菌和活R型菌一起注射到小鼠体内， 开始时R型菌被小鼠的免疫系统所杀灭，数量下降，随着S型菌的DNA将R型菌转化为S型活菌， S型活菌逐渐增多，其毒性导致小鼠的免疫力降低，R型菌、S型菌数量都增加。3科学家用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型菌的物质培养皿长菌情况R蛋白质R型R荚膜多糖
10、R型RDNAR型、S型RDNA(经DNA酶处理)R型A.不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C和说明S型菌的DNA是转化因子D说明DNA是主要的遗传物质答案C解析第组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A、B项错误。第组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关，第组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确。只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。4某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：S型菌的DNADNA酶加入R型菌注射入小鼠R型菌的DNADNA酶加入S型菌注射入小鼠R型菌DNA酶高温加
11、热后冷却加入S型菌的DNA注射入小鼠S型菌DNA酶高温加热后冷却加入R型菌的DNA注射入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是()A存活、存活、存活、死亡B存活、死亡、存活、死亡C死亡、死亡、存活、存活D存活、死亡、存活、存活答案D解析能使小鼠死亡的是活的S型菌。DNA酶会将S型菌的DNA水解，从而失去转化作用，R型菌因此未发生转化，小鼠存活；虽然DNA酶存在，但因加入了S型菌，因此小鼠死亡；中没有R型活菌，S型菌的DNA不起作用，小鼠存活；高温加热使S型菌的蛋白质及DNA酶变性，虽然S型菌的DNA还存在，但由于后面加的是R型菌的DNA，所以不能发生转化作用，小鼠存活。题后归纳活体与离体细菌转
12、化实验的比较比较项目活体细菌转化实验离体细菌转化实验培养细菌用小鼠(体内)用培养基(体外)实验对照R型菌与S型菌的毒性比较S型菌的各成分作用的相互对照实验结论S型菌体内有“转化因子”DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质两实验的联系(1)所用材料都是R型和S型肺炎双球菌；(2)活体转化实验是基础，离体转化实验进一步证明了“转化因子”是DNA；(3)两实验都遵循了对照原则和单一变量原则三、烟草花叶病毒的感染和重建实验1烟草花叶病毒的组成：蛋白质外壳和一条RNA链。2过程(1)感染实验(2)重建实验重建病毒烟草B型后代。重建病毒烟草A型后代。3结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。4基因的
13、本质：遗传的基本功能单位是基因，基因是一段有功能的核酸，大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA。1人、噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？答案分别是DNA、DNA、RNA、DNA。2下列有关遗传物质的叙述，哪些说法是正确的？DNA是所有生物的遗传物质核酸是一切生物的遗传物质酵母菌的遗传物质主要是DNA病毒的遗传物质是DNA或RNA艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA答案。3蚕豆细胞内的遗传物质彻底水解的产物有哪些？答案磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。知识整合细胞生物同时含有DNA 和RNA，其中DNA是遗传物质；病毒只含有一种核酸，含有DNA 如噬菌体 的，DNA是
14、遗传物质，含有RNA 艾滋病病毒、烟草花叶病毒等 的，RNA 是遗传物质。5烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是() Aa过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用Bb过程表示用HRV的RNA单独接种烟草，结果说明具有侵染作用Cc、d两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”接种烟草，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为烟草感染车前草病毒的症状，并能从中分离出车前草病毒D该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质答案D
15、解析由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草，因此无法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质。6下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是()A豌豆的遗传物质主要是DNAB酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素DHIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸答案B解析A中豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸。1为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为()A用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌B用18O
16、或32P培养噬菌体，再去侵染细菌C将一组噬菌体用32P和35S标记D一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳答案D解析用32P和35S分别标记DNA和蛋白质外壳，35S仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在于噬菌体的DNA中，而14C、18O、3H在蛋白质和DNA中都含有，无法区分是哪一种成分发挥作用，同时用32P、35S标记蛋白质和DNA，沉淀物和上清液中都有放射性，也无法判断是哪一种成分发挥作用。2科学家分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部分组合是()A BC D答案A解析组成噬菌体蛋白质的基本单位是氨基酸，而P是噬菌体DNA的组成成分之一磷酸
17、的构成元素，对照图解标号应分别选择。3利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。将各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是()A通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质BF组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌CF组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果D能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组答案D解析从图示实验过程看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，F组加入了S型菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌，而S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果。A组经煮沸、D组为R型菌，均不能导致小鼠死亡，D项错误。4下列有关核酸与
18、遗传物质关系的叙述，不正确的是()ADNA是绝大多数生物的遗传物质B有些生物的遗传物质是RNAC在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质D核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质答案C解析具有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质，病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。5下图中，烟草花叶病毒(TMV)与车前草病毒(HRV)的结构如A、B，侵染作物叶片的症状如C、D。回答：(1)用E去侵染叶片F时，在叶片F上所患病的症状与_相同。(2)F上
19、的病毒繁殖所需的氨基酸、酶和ATP均来自_。蛋白质外壳是在_合成的。(3)子代噬菌体的各项特性都是由_决定的。(4)本实验证明_。答案(1)D(2)F的细胞F细胞的核糖体上(3)E的RNA(或B的RNA、或HRV的RNA)(4)RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质课时作业学考达标1在探索遗传物质的过程中，科学家做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是()A用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质B该实验的步骤是标记、培养、搅拌、离心、检测C用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体D该实验证明了DNA是主要的遗传物质答案B解析应用32P、35S分别标记不同组T2噬菌体的D
20、NA和蛋白质，A错误；该实验先标记噬菌体，然后用标记的噬菌体侵染细菌培养噬菌体，之后进行搅拌和离心，最后检测上清液和沉淀物的放射性，B正确；T2噬菌体只能用活的细胞培养，不能用培养基培养，C错误；该实验证明了DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质。2某研究人员模拟噬菌体侵染细菌的实验，进行了如下实验：用32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌；用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；用15N 标记的噬菌体侵染未标记的细菌。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、上清液、沉淀和上清液B沉淀、沉淀、沉淀和上清液C沉淀、上清液、沉淀D上清液、上清液、沉淀和上清液答案B解
21、析放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸中；放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中；放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。3加热杀死的S型菌能促成R型菌发生转化。这个事实能证明()AS型菌的蛋白质和DNA的结构都很稳定BS型菌的蛋白质的结构特别稳定CS型菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定D任何条件都不能破坏S型菌DNA的结构答案C解析加热杀死的S型菌仍能促成R型菌发生转化，说明S型菌的蛋白质虽然失去了活性，但DNA仍具有生物活性，说明S型菌DNA的结构比蛋白质的结构稳定。4“肺炎双球菌的离体转化实验”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
22、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。5如图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是()答案D解析图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来
23、自乙病毒，而蛋白质外壳来自甲病毒。由于病毒丙侵染植物细胞中的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。6病毒H1N1亚型是第一个被鉴定出的流行性感冒病毒，之后即不断地有新亚型的报道。如图为流行性感冒病毒构造示意图，其中甲(简称H)与病毒进入细胞有关；乙(简称N)则与病毒粒子出细胞有关。抗病毒药物“达菲”(Oseltamivir)主要是抑制乙的作用。“达菲”主要是阻断该病毒增殖时的哪一过程()A病毒入侵细胞 B病毒的核酸复制C病毒粒子的组装 D子病毒释放出细胞答案D解析病毒H1N1侵染细胞的过程与噬菌体侵染细胞一致，要经过吸附注入复制合成组装释放等步骤
24、。由示意图可知：甲与注入有关，乙与释放有关，丙与复制合成有关，丁与组装有关。可见“达菲”主要是抑制乙的作用，主要是阻断该病毒增殖时的释放过程，D正确。高考提能7下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的对比，叙述正确的是()A都应用了同位素标记法B设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应C前者设置了对照，后者没有对照D原理都是根据遗传物质具有控制性状表达的特性设计的答案B解析噬菌体侵染细菌实验用了同位素标记法，肺炎双球菌转化实验没用，A错误；两实验都是把DNA与蛋白质分开，看它们分别有什么作用，B正确；两实验都设置了对照实验，C错误；噬菌体侵染细菌的实验是根据遗传物质具有控制
25、生物繁殖的特性而设计的，D错误。8噬菌体在繁殖过程中所利用的原料是()A细菌的核苷酸和氨基酸B自身的核苷酸和细菌的氨基酸C自身的核苷酸和氨基酸D自身的氨基酸和细菌的核苷酸答案A解析噬菌体只能寄生在活的细胞中，在繁殖过程中以自己的遗传物质为模板，用宿主细胞的核苷酸和氨基酸作原料，进行遗传物质的复制和蛋白质外壳的合成，A正确。9有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的过程，设计实验如图：一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及所含的S、P元素，下表对实验结果的预测中，最可能发生的是()选项放射性S元素P元素A全部无全部32S全部31PB全部有全部35S多数32P，少数31PC少数有全部
26、32S少数32P，多数31PD全部有全部35S少数32P，多数31P答案D解析病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞。由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其DNA被32P标记)，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性)，也有自身核酸(含32P)，故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P；病毒合成蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。10如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是()AT2噬菌体 B乳酸菌C酵母菌 D家兔答案A
27、解析T2噬菌体是DNA病毒，含有1种五碳糖，4种碱基和4种核苷酸，乳酸菌、酵母菌、家兔既含有DNA又含有RNA，但其遗传物质是DNA，故A正确，B、C、D错误。11下图是噬菌体侵染细菌示意图，请回答下列问题：(1)噬菌体侵染细菌的正确顺序应是_。(2)图中D表明噬菌体侵染细菌时，留在细菌外的是_，注入细菌体内的物质是_。(3)图中E表明_。(4)噬菌体侵染细菌实验得出了_是遗传物质的结论。 答案(1)BDAEC(2)蛋白质外壳噬菌体DNA(3)噬菌体复制完成(产生性状完全相同的噬菌体后代) (4)DNA解析噬菌体侵染细菌的过程可以分为五个步骤：吸附：噬菌体用尾部的末端吸附在细菌表面；注入：噬菌
28、体通过尾轴把DNA全部注入到细菌细胞内，蛋白质外壳留在细胞外面不起作用；生物合成：在细菌体内，以噬菌体的DNA为指导，利用细菌的化学成分合成噬菌体DNA和蛋白质分子；组装：新合成的DNA和蛋白质外壳组装成与亲代一模一样的子代噬菌体(结构、成分相同)；释放：子代噬菌体由于细菌的裂解而释放出来，再去侵染其他细菌(功能相同)。由此可见，在子代噬菌体的复制过程中，只有亲代的DNA参与了(蛋白质未参与)，说明亲代的性状通过DNA传给后代，所以说DNA是遗传物质。12R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。科学家埃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。实验材料、用具：S型菌、R型菌、DNA水解酶、培养基、培养皿等。埃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DNAR型活菌培养基S型菌落、R型菌落(1)埃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
