第3章 基因的本质
●章节规划
《基因的本质》的知识点有：对遗传物质的认识过程——DNA是主要的遗传物质、DNA分子结构、DNA的复制以及基因是有遗传效应的DNA片段等四个部分，要求是分析肺炎球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的结果，证实DNA是遗传物质；从其他的科学实验还证明有些病毒没有DNA，只有蛋白质和RNA，证实RNA也是遗传物质。通过对这些实验的分析得出结论：DNA是主要的遗传物质。第2节《DNA分子的结构》内容不是很多，但有一个动手制作，所以安排2课时。本节的知识是后续知识的基础，了解人们认识DNA结构的过程对掌握科学研究的方法十分重要。通过讲故事的方式使学生在了解了DNA分子的结构的基础上还能得到更多的启示：科学成果的取得不仅要有科学的思维，还要有锲而不舍的精神以及善于利用前人的成果和与他人的合作品质。所以本节如何引导学生分析该科学成果取得的过程比记住DNA分子的结构更重要。搜集J.D·沃森和F.H.C·克里克建立DNA分子双螺旋结构模型的资料，在其基础上让学生动手制作一个DNA分子双螺旋结构模型。第3节《DNA的复制》可通过学生熟悉的“copy”引入新课，使抽象的内容形象化。第4节的内容通过分析材料来得出结论：一个DNA分子上含有多个基因，再结合以前学过的染色体的知识，让学生顺理成章地理清染色体、DNA、基因之间的关系。最后用数学方法推算碱基排列的多样组合方式，让学生归纳出脱氧核苷酸特定的排列顺序不但构成了每个DNA分子的特异性还决定了DNA分子的多样性。
第1节 DNA是主要的遗传物质
●从容说课
《DNA是主要的遗传物质》主要讲述 DNA是遗传物质的直接证据——“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。本节首先通过“问题探讨”将“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质”的问题提出，供大家讨论，让学生知道这个问题好长时间一直困扰着人们。然后教材交代了科学家们研究这个过程的实验的设计思想，即把组成染色体的主要成分——DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用，然后再讲述实验过程，这样有利于学生科学思维方法的培养。为了使学生更全面地理解DNA是遗传物质这一结论，教材在“肺炎双球菌的转化实验”的教学内容上进行了详细介绍。在讲述“噬菌体侵染细菌的实验”时，利用“同位素标记”的研究方法来进行说明。这样既符合科学的研究过程，又可以很自然地使学生导出DNA是遗传物质的结论，并且能使学生受到科学方法的教育。
《DNA是主要的遗传物质》这一小节在第3章中占有重要位置，学生只有真正理解这部分内容，才能在生物性状遗传和变异的复杂现象中，从根本上懂得生物遗传和变异的实质和规律。而证明DNA是遗传物质的直接证据，则是“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌”这两个经典实验，因此这两个实验的原理和过程是本小节的重点。
“探究科学发现过程来学习科学研究方法”是本节内容的难点，这也正是我们要让学生真正掌握的东西。教材按照科学家的探索历程以问题的形式引领学生层层深入进行思考，让学生理解这两个实验的最关键的设计思路就是把DNA和蛋白质区分开，分别观察它们的作用。在本节的教学过程中，要注重将实验过程的探究与科学方法的学习相结合，充分发挥学生的主体作用，使学生在探索学习中，得到科学研究方法的训练。
●三维目标
1.知识与技能
（1）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。
（2）知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。
（3）理解DNA是主要的遗传物质。
2.过程与方法
（1）通过肺炎双球菌的转化实验，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练学生逻辑思维的能力。
（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。
3.情感态度与价值观
遗传的物质主要是DNA，也有RNA，这从遗传和变异的角度，强调了生命的物质性，有利于辩证唯物主义世界观的树立。
●教学重点
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。
●教学难点
1.如何理解DNA是主要的遗传物质，RNA也是遗传物质。
2.探究科学发现过程来学习科学研究方法。
●教具准备
肺炎双球菌转化实验的彩色图；噬菌体侵染实验的Flash动画。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
学生预习，并收集有关遗传物质研究过程的资料。
［情境创设］
通过对孟德尔规律的学习以及细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，我们已经知道生物的遗传和变异与细胞中的染色体有关，人们认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？
［师生互动］
染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？人们对遗传物质的认识和当时的科学研究水平是分不开的。
问：20世纪二三十年代人们对蛋白质和DNA的认识水平如何？
答：当时对蛋白质的认识水平是它是由多种氨基酸连接而成的。对DNA的认识水平是它是由许多个脱氧核苷酸聚合成的生物大分子。
问：当时认为遗传物质是哪种物质？为什么会有这样的观点？
答：当时认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。原因是人们对DNA的了解很少，而且构成DNA的脱氧核苷酸只有四种，把它和生物多样性很难联系在一起，反而构成蛋白质的氨基酸种类较多，和生物的多样性联系在一起看似容易理解。
问：从这个事实你能得出什么启示？
答：科学发展过程是一个不断纠正错误的过程。
问：向蛋白质是遗传物质这个观点提出挑战的学者是谁？它凭何提出质疑？
答：艾弗里。他在总结格里菲思实验的基础上提出遗传物质是DNA而不是蛋白质这一重要观点。
（一）肺炎双球菌的转化实验
大家先来学习格里菲思实验
出示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生对图3－1－1指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。
图3－1－1 肺炎双球菌转化实验
学生阅读教材P43，边看书边看图解，回答下列问题：
问：肺炎双球菌的转化实验分哪几个步骤？各看到哪些现象？
答：实验过程可分为四大步骤：注射无毒性的R型活细菌，小鼠正常；注射有毒性的S型活细菌，小鼠患败血症死亡；注射加热杀死了的S型细菌，小鼠正常；注射“R型活细菌+杀死的S型细菌”，小鼠患败血症死亡。
问：你如何理解第三步骤中的加热杀“死”？
答：加热的温度一般不超过60 ℃。所谓的死只是它没有了独立的感染能力，并不代表转化因子的彻底破坏。
问：第四组的实验结果说明了什么？
答：第四组的实验结果表明，被加热杀死的S型细菌中，存在着使R型活细菌转变成S型细菌的“转化因子”。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。
问：单凭格里菲思实验能不能证明DNA就是遗传物质？
答：不能。因为杀死的S型细菌中含有蛋白质、多糖以及DNA等物质，还不能说明是哪种物质起了“转化因子”的作用，还是共同起作用。
艾弗里在格里菲思的基础上又进行了进一步的实验。（图3－1－2）
图3－1－2 艾弗里实验
问：艾弗里及其同事的设计思路是什么？
答：把它们分开单独观察它们的作用，就可以证明何种物质为“转化因子”了。艾弗里和他的同事设法从S型活细菌中提取DNA、蛋白质、糖类及无机物，分别与R型细菌混合培养，其结果是，只有加入DNA的，R型才转化为S型细菌。这一结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
问：在艾弗里的实验的第（3）步中你得出什么结论？
答：只有完整的DNA才能进行转化。脱氧核苷酸没有转化作用。
问：从艾弗里的研究成果你有何启示？
答：现行科学研究要有科学的思路。艾弗里在这个实验中最关键的思路就是“DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用”。 另外还可以告诉人们科学研究就是在总结前人经验的基础上进行的。一个伟大的研究成果是许多科学家共同努力的结果。
问：艾弗里的实验是否完美？
答：不完美。因为他所提取的DNA仍含有少量的蛋白质，所以有人对实验结论仍有怀疑。
（二）噬菌体侵染细菌的实验
出示T2噬菌体模式图：（图3－1－3）
图3－1－3 T2噬菌体的模式图
学习完各部分结构名称后，由学生归纳：
它的头部和尾部都具蛋白质的外壳，头内部含有DNA。噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒。
出示T2噬菌体侵染细菌的实验过程图。
学生阅读课本P44～P45，然后回答问题：
问：放射性同位素35S和放射性同位素32P用于标记噬菌体的何种成分？有什么目的？
答：从元素组成来看，由于蛋白质分子中含S而不含P，DNA分子中含P而不含S。这样，就可让一部分噬菌体只标记蛋白质而不标记DNA，另一部分噬菌体只标记DNA而不标记蛋白质，从而分别观察这两种大分子物质的变化和作用。
问：噬菌体在细菌体内的增殖是在何物质的作用下完成的？根据是什么？
答：噬菌体在细菌体内的增殖是在噬菌体DNA的指导下完成的，因为对被标记物质进行测试，结果表明噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，只有噬菌体的DNA才进入细菌体内。
问：这个实验的结果说明了什么？
答：实验结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
问：简述噬菌体侵染细菌的过程。
答：吸附→注入（DNA）→复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→组装子代噬菌体。
（三）DNA是主要的遗传物质
（1）某些病毒的遗传物质是RNA。
如烟草花叶病毒，不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些病毒来说，RNA就起着遗传物质的作用。
（2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。
虽然少数病毒的遗传物质是RNA，但绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
［教师精讲］
核酸是生物体的遗传物质，这一点已经不容怀疑。不同的生物所含遗传物质的种类有所不同，绝大多数的生物含有DNA和RNA，这时起决定作用的是DNA。只有极少数的病毒只有RNA，只有在此时，RNA才作为遗传物质。
［评价反馈］
1.下列各项中，是遗传物质的是
①核糖核酸 ②腺嘌呤 ③噬菌体DNA ④脱氧核糖核酸 ④核苷酸
A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①②③ D.①③④
解析：核糖核酸是某些病毒（如烟草花叶病毒）的遗传物质；腺嘌呤只是核苷酸的一种原料，且核苷酸本身也不是遗传物质，只是遗传物质的基本组成单位；脱氧核糖核酸是所有具有细胞结构的生物和某些病毒的遗传物质。
答案：D
2.噬菌体的侵染实验中，起决定作用的是
A.子代噬菌体的组装和释放
B.利用细菌结构和原料，噬菌体DNA多次复制
C.利用细菌结构和原料，合成噬菌体外壳蛋白质
D.噬菌体的DNA注入活细菌内
解析：在噬菌体中，DNA是遗传物质，所以它能否复制决定其他过程能否进行。
答案：B
3.噬菌体侵染实验过程中，进行搅拌分离，上清液是
A.蛋白质外壳
B.完整的细菌
C.完整的噬菌体
D.噬菌体和细菌的混合物
解析：分离过程实际上就是根据物质的大小、质量来决定所处的位置；较大的处在下层，较小的处在上层。
答案：A
4.下列各项中，肺炎双球菌转化实验的关键一步是
A.区别S型细菌和R型细菌
B.无荚膜菌不会使小白鼠死亡
C.有荚膜菌可使无荚膜菌的后代长出荚膜
D.灭活的有荚膜菌可使无荚膜菌的后代长出荚膜
解析：能否转化是细菌转化实验的关键。
答案：D
5.生物的遗传物质有细胞核遗传和细胞质遗传，细胞核遗传是主要的。控制细胞核遗传和细胞质遗传的物质是
A.DNA和RNA B.DNA或RNA C.DNA D.RNA
解析：具有细胞结构的生物都是以DNA为遗传物质的。细胞质中遗传物质主要存在于叶绿体和线粒体中。
答案：C
6.用甲种病毒的RNA和乙种病毒的蛋白质外壳组成一种转基因的病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是
A.甲种病毒的特征 B.乙种病毒的特征
C.丙种病毒的特征 D.子代特有的特征
解析：子代的特征只与其上代的遗传物质有关，上代的遗传物质是A。
答案：A
［课堂小结］
（一）肺炎双球菌的转化实验——证明DNA是遗传物质
实验材料
实验方法
现象
1
粗糙型（R）肺炎双球菌
感染老鼠
老鼠健康
2
光滑型（S）肺炎双球菌
感染老鼠
老鼠死亡
3
灭活（S）型肺炎双球菌
感染老鼠
老鼠健康
4
灭活（S）型肺炎双球菌+粗糙型（R）肺炎双球菌
感染老鼠
老鼠死亡
5
粗糙型（R）肺炎双球菌+分别加入S型肺炎双球菌分离成分
多糖或蛋白质
分别感染老鼠
老鼠健康
DNA＋DNA酶
老鼠健康
DNA
老鼠死亡
结果：只有DNA能使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌，并使老鼠死亡。转化作用的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。
（二）菌体侵染细菌的实验——证明DNA是遗传物质
1.T2噬菌体的结构及特点
生活方式：寄生
2.过程：吸附——注入——合成——组装——释放
噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机构及原料，由本身的核酸物质操纵的。
（三）生物的遗传物质
核酸（包括DNA和RNA）是生物的遗传物质；
具有细胞的生物的遗传物质是DNA；
病毒的遗传物质是DNA或RNA；
所以每种生物的遗传物质只能是DNA或RNA。
［布置作业］
P46 一、基础题，二、拓展题 1。
［课后拓展］
病毒的研究逐渐深入以后，发现有很多种病毒不含DNA，而是由核糖核酸（RNA）和蛋白质组成。用RNA病毒做的病毒重建实验证明，在只有RNA而不含DNA的病毒中，遗传物质是RNA。
Fraenkel Conrat（1956）用一种RNA病毒——烟草花叶病毒（tobaccomosaic Virus，TMV）作为实验材料。TMV有一个圆筒状蛋白质外壳，由很多个相同的蛋白质亚基组成。外壳内有一条单链的RNA分子沿着其内壁在蛋白质亚基间盘旋着。TMV中94％是蛋白质，6％是RNA。现在要证明在这种RNA病毒中的遗传物质是RNA而不是蛋白质。
科学家做了如图3－1－4的实验：① 把TMV在水和苯酚中振荡，使TMV的蛋白质和RNA分开，②分别用来感染烟草。只用TMV的蛋白质无法感染烟草；可是，只用TMV的RNA就能感染烟草。
图3－1－4 TMV病毒对烟草的感染
请分析：（1）这个实验说明病毒RNA进入烟草细胞后有何变化？
（2）通过实验你能得出什么结论？
答案：
（1）病毒RNA进入烟叶细胞后进行复制增殖，生成正常的病毒子代。
（2）RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
●板书设计
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1.DNA是遗传物质的证据
（1）肺炎双球菌的转化实验过程和结论。
（2）噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。
2.DNA是主要的遗传物质
（1）某些病毒的遗传物质是RNA。
（2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。
●习题详解
一、练习（课本P46）
（一）基础题
1.（1）解析：染色体是遗传物质的载体，其中的蛋白质就不是遗传物质。
答案：×
（2）解析：病毒中有RNA是遗传物质的，但也有DNA是遗传物质的（如噬菌体）。
答案：×
2.解析：原核生物没有成形的细胞核，所以DNA裸露存在于细胞质中。
答案：C
3.解析：他们的实验发现只有用32P标记的物质才能感染细菌，而32P标记的只是DNA。
答案：D
（二）拓展题
1.提示：T2噬菌体的蛋白质外壳虽然没有进入大肠杆菌细胞中，但是它的DNA进入了，在大肠杆菌的细胞中，噬菌体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子代噬菌体的蛋白质外壳。
2.提示：从肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的侵染实验可以看出，作为遗传物质应该具备以下条件：能够精确自我复制；能够指导蛋白质的合成；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定。这些条件DNA都是具备的，它分别通过半保留复制、中心法则、DNA的多样性以及稳定的双螺旋结构来实现其基本功能。
二、问题探讨（课本P42）
1.提示：遗传物质必须稳定，才能准确地复制并传递给下一代，并且还能储存大量的遗传信息。
2.提示：提取物质，导入另一种生物，看导入新物质的生物能否有新的表现，然后再看这种新表现能在后代中继续保持，就可能认为是遗传物质。
三、本节聚焦（课本P42）
1.科学家通过实验发现生物体中的染色体、蛋白质和DNA在生物的遗传中十分重要，但究竟哪种物质是遗传物质呢？就是设法将DNA和蛋白质分开，然后单独地、直接地观察这两种物质的作用，发现只要导入了DNA，生物的特征就保护下来了，但导入蛋白质并没有使生物的特征保护下来，从而证明DNA是遗传物质。
2.绝大多数的生物具有DNA，它决定生物的特征。但是还有一部分生物没有DNA，只有RNA，这时RNA就起到了遗传物质的功能。所以对绝大多数的生物来说还是由DNA来决定生物的特征的，所以说DNA是主要的遗传物质。
四、旁栏思考题（课本P45）
提示：在上述实验中，因为S元素仅存在于蛋白质的组分中，P元素则主要存在于DNA的组分中。所以基本可以认定含S元素的就是蛋白质，含P元素的就是DNA。不可以用14C和18O来标记，因为这两种元素都可在蛋白质和DNA中作为组分存在，无法确定哪种物质进入了噬菌体。
五、思考与讨论（课本P46）
1.提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优势是：（1）细菌是细胞生物，病毒无细胞结构，所以它们个体小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的改变。
（2）繁殖快，可以在较短的时间看出实验现象，得出实验结论。
2.提示：关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，然后直接地、单独地观察它们的作用。
3.提示：艾弗里采用的主要技术手段是：细菌的培养技术；细菌的分离技术和鉴定技术；物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段是：噬菌体的培养技术；同位素标记技术；物质的离心分离技术；物质的鉴定技术等。
科学技术是相互支持的，任何科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要科学原理为基础。
第三章 第1节
一、选择题
1．格里菲思研究肺炎双球菌时，用了两种类型的双球菌——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荚膜菌形成的菌落表面粗糙
[答案] A
[解析] 无荚膜肺炎双球菌不能引起小鼠死亡。
2．肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是 ( )
A．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜的细菌
B．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具荚膜的细菌
C．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌
D．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌
[答案] A
[解析] 考查生物的遗传物质是什么。肺炎双球菌的遗传物质是DNA，它的性状(荚膜)是由DNA控制的，而不是由多糖类物质控制。
3．噬菌体内的S用35S标记，P用32P标记，用该噬菌体去侵染某细菌后，产生了许多子代噬菌体，那么在子代噬菌体中35S和32P的分布规律是(细菌体内含有32S和31P两种元素) ( )
A．外壳内有35S和32S，核心内只含有32P
B．外壳只有32S，核心内只含有32P
C．外壳内有35S和32S，核心内含有32P和31P
D．外壳只有32S，核心内含有32P和31P
[答案] D
[解析] 噬菌体专性寄生，由外壳(蛋白质)和核心(DNA)构成。在其侵染细菌时，蛋白质外壳留在细菌细胞外面，只有DNA分子进入到细菌细胞内，利用细菌的原料合成噬菌体的DNA和蛋白质。因此，子代噬菌体DNA除含32P以外，还含有31P，但蛋白质中只含32S。
4．科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中，不可能出现的结果是 ( )
实验
编号
实验过程
实验结果
病斑类型
病斑中分离出的病毒类型
①
a型TMV→感染植物
a型
a型
②
b型TMV→感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
A．实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
[答案] C
[解析] 本题考查烟草花叶病毒的增殖方式。烟草花叶病毒为RNA病毒，也就是说RNA是其遗传物质。对于实验过程①②，比较好理解；而实验③④为重组型病毒，但有一点是解题关键，那就是重组型病毒感染植物后的病斑类型及分离出的病毒类型与提供RNA的病毒一致。结合上表，不可能出现实验③所示的结果。
5．(2018·苏州高二检测)格里菲思和艾弗里用肺炎双球菌进行了著名的转化实验，关于此实验的叙述不正确的是 ( )
A．说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA
B．说明了R型活菌能够单独转化为S型菌
C．说明了R型活菌是无毒性的
D．说明了加热杀死的S型细菌是无毒的
[答案] B
[解析] R型活菌转化为S型菌的条件是有S型菌的DNA。
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DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
[答案] B
[解析] 豌豆是真核细胞生物，其遗传物质只有DNA；酵母菌是真核生物，染色体是遗传物质的主要载体，线粒体中也有少量分布；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸。
二、非选择题
7．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)B、D、A、E、C (2)蛋白质外壳 噬菌体DNA (3)噬菌体组装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依次分为五步：①吸附(B)；②注入(D)；③合成(A)；④组装(E)；⑤释放(C)。噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳留在外面，DNA分子注入到细菌细胞中，利用细菌的原料和合成条件，一方面进行了DNA分子的复制，另一方面指导了组成外壳的蛋白质的合成，从而产生出与亲代一模一样的子代噬菌体，由此证明了DNA是遗传物质。
一、选择题
1．下列哪一项使格里菲思提出了“转化因子”的结论 ( )
A．从S型活细菌中提取DNA，与R型活细菌混合后，注射到鼠体内，小鼠患病死亡
B．从S型活细菌中提取多糖，与R型活细菌混合后，注射到鼠体内，小鼠患病死亡
C．从S型活细菌中提取蛋白质，与R型活细菌混合后，注射到鼠体内，小鼠患病死亡
D．将加热杀死后的S型细菌，与R型活细菌混合后，注射到鼠体内，小鼠患病死亡
[答案] D
[解析] 由题意知D项符合要求。
2．大肠杆菌和噬菌体的遗传物质分别是 ( )
A．DNA、DNA B．DNA、RNA
C．DNA、蛋白质 D．蛋白质、蛋白质
[答案] A
[解析] 大肠杆菌和噬菌体的遗传物质都是DNA。
3．(2018·临沂模拟)在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的是 ( )
A．证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA
B．补充R型菌生长过程中所需要的营养物质
C．可以直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素
D．与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
[答案] D
[解析] 该步骤是艾弗里完成的肺炎双球菌的体外转化实验的重要步骤，其作用是与S型菌中完整的DNA进行转化作对照。
4．在肺炎双球菌的转化实验中(如下图)，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4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
[答案] D
[解析] 2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型活细菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型活细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。
5．下列关于遗传物质的说法，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细胞核的遗传物质是DNA
④细胞质的遗传物质是RNA
⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
[答案] C
[解析] 凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA。
6．以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果，关于此实验的分析和结论不正确的是 ( )
＋上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低
＋上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高
A．上清液的主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，沉淀物的主要成分是细菌菌体
B．此实验表明DNA是遗传物质
C．①实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌
D．②实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌
[答案] C
[解析] 上清液主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，质量较重的沉淀物的主要成分是细菌菌体，A项正确。此实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面，DNA才是真正的遗传物质。B项正确。①实验不能说明噬菌体的标记部分进入了细菌，因为噬菌体蛋白质外壳不能进入细菌，进入细菌体内的只有噬菌体的DNA。C项错误，D项正确。
7．(2018·南京模拟)下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，错误的是 ( )
A．两个实验均不能证明DNA是主要的遗传物质
B．肺炎双球菌转化实验中的转化因子是S型细菌中的DNA
C．在用32P标记的噬菌体侵染实验中，保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高
D．两个实验的设计思路都是设法将DNA与RNA分开后单独研究各自的效应
[答案] D
[解析] 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验只能证明DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，A正确；艾弗里通过实验，证明了格里菲思实验中的转化因子为S型细菌中的DNA，B正确；在用32P标记的噬菌体侵染实验中，保温时间大长或太短均可导致上清液放射性升高，C正确；两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应，D错误。
8．(2018·南通模拟)噬藻体是感染蓝藻的DNA病毒。A、B两组分别用32P和35S标记的噬藻体感染蓝藻细胞，培养一段时间，经搅拌、离心后进行放射性检测。相关叙述不正确的是 ( )
A．设计该实验的目的是为了研究噬藻体的遗传物质
B．该实验的设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
C．噬藻体增殖所需要的模板、原料和酶等均来自蓝藻
D．32P标记的是噬藻体的DNA
[答案] C
[解析] 噬藻体增殖的模板是噬藻体的DNA，原料和酶来自蓝藻。
二、非选择题
9．回答下面有关肺炎双球菌转化实验的问题。
(1)写出如下处理的实验结果：
实验处理
实验结果
① R型活细菌注射实验鼠
②S型活细菌注射实验鼠
③用加热杀死的S型细菌注射实验鼠
(2)哪一实验可证明S型细菌含有使R型细菌转化的转化因子？
________________________________________________________________________。
(3)由实验⑤得出的实验结论是__________________________________________。
(4)如果用⑤来证明实验假设“使R型细菌转化的转化因子是S型细菌的DNA”，那么与⑤构成对照实验的是__________________________________。
[答案] (1)①不死亡 ②死亡 ③不死亡 ④死亡 ⑤死亡 ⑥不死亡 ⑦不死亡
(2)④ (3)S型细菌的DNA是使R型细菌发生稳定的遗传变化的物质(转化因子是DNA) (4)①⑦
10．(2018·德州模拟)下图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：
(1)根据上述实验对下列问题进行分析：锥形瓶中的培养液是用来培养________的，其内的营养成分中是否含有32P？________。
(2)对下列可能出现的实验误差进行分析：
①测定发现在搅拌后的上清液中含有0.8%的放射性，最可能的原因是培养时间较短，有部分噬菌体________，仍存在于________。
②若接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中也有放射性，最可能的原因是复制增殖后的噬菌体________________。
(3)请你设计一个给T2噬菌体标记上32P的实验：
①配制适合培养大肠杆菌的培养基，在培养基中加入______________________，作为合成DNA的原料；
②______________________________________；
③在培养基中提取出所需要的T2噬菌体，其体内的________被标记上32P。
[答案] (1)大肠杆菌 不含有
(2)①没有侵入大肠杆菌 培养液中 ②从大肠杆菌体内释放出来
(3)①用32P标记的脱氧核苷酸 ②在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后再接种T2噬菌体，继续进行培养 ③DNA
课件26张PPT。第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质人教版必修2作为遗传物质应具有的特点：1、在细胞生长和繁殖过程中能够精确的
自我复制
2、指导蛋白质合成，控制生物的性状和
新陈代谢
3、具有储存巨大数量遗传信息的潜在能力
4、结构具有稳定性，能够发生突变，突变
后能够继续复制并遗传给后代（连续性）DNA分子蛋白质染色质染色体染色体＝DNA＋蛋白质 经典实验格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验艾弗里确定转化因子的体外转化实验噬菌体侵染细菌的实验烟草花叶病毒的侵染实验S型菌落(光滑)R型菌落(粗糙)S型：菌落表面光滑，不被免疫系统识别，有多糖荚膜，使人患肺炎或小鼠得败血症，有毒性。
R型： 菌落表面粗糙，被免疫系统识别，没有荚膜，无毒性。 肺炎双球菌一、肺炎双球菌的转化实验肺炎球菌转化实验［过程探究1］体内转化实验——格里菲思等活死活R型活菌无毒S型活菌有毒加热杀死的S型菌无毒死（体内有
S型活细
菌）存在“转化因子”［实验设计］寻找转化因子： 在杀死的S型细菌中含有哪些物质？但究竟哪一个才是转化因子呢？R型细菌 二、艾弗里确定转化因子的体外转化实验R型细菌只长R型菌只长R型菌R型细菌S型菌R型细菌实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，也就是说，DNA才是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，不是所有的人都信服这一结果，因为实验中DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，所以有人对其结果表示怀疑。 1952年，赫尔希和蔡斯，完成了更有说服力的实验——噬菌体的侵染实验三、噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体（一种专门吸附在大肠杆菌上的病毒）放大25000倍 在T2噬菌体的化学分析中, 对蛋白质和DNA的进一步分析表明:
硫仅存在于蛋白质分子中,
99%的磷都存在于DNA分子中.方法：放射性同位素标记在新生成的噬菌体中检测不到35S 。在新生成的噬菌体中检测到了32P。吸附注入合成组装释放噬菌体侵染细菌过程吸附制备含有放射性标记噬菌体在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体证明：
DNA是遗传物质四、烟草花叶病毒的侵染实验 烟草花叶病毒（简称TMV），它的基本成分就是蛋白质和RNA。结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质1957年，格勒和施拉姆生
物
界细
胞
生
物非
细
胞
生
物RNA病毒：艾滋病病毒(HIV逆转录)、
流感病毒（如禽流感，猪流感，
现称甲型H1N1病毒，逆转录）、
SARA（不逆转录）毒、登革热病毒、
甲肝病毒、烟草花叶病毒及类病毒等DNA病毒：噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等原核生物：细菌、支原体、衣原体、
蓝藻、放线菌等真核生物：植物、动物、原生生物、真菌遗传物质是RNA遗传物质是DNA 核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。归 纳 总 结 1.列表比较DNA是主要的遗传物质的实验证据从S型活细菌中提取的DNA、蛋白质和多糖，分别与R型活细菌培养液混合培养仅加入DNA，才能使R型活细菌转化为S型，且能遗传。用DNA酶处理的DNA失去转化作用DNA是遗传物质,蛋白质等物质不是用同位素32P标记DNA，35S标记蛋白质，来证明只有噬菌体的DNA进入细菌体内，完成遗传作用带有同位素32P的DNA进入细菌内完成遗传作用DNA是遗传物质从烟草花叶病毒中提取RNA和蛋白质，分别感染烟草只有RNA才能感染烟草RNA是遗传物质①设计思路都是:设法把DNA(RNA)与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA(RNA)的作用
②都遵循了对照原则2.本课理念——掌握科学家们科学探究的一般过程 1、下列说法错误的是 ( )
A、绝大多数生物的遗传物质是核酸 B、遗传物质的载体是DNA C、除少数生命外，一切生物均含核酸 D、遗传物质的主要载体含蛋白质 B 练一练:2、蛋白质不是遗传物质的原因之一是
( )
它的含量很少
它不能自我复制
C. 它与新陈代谢无关
D.它的种类很多 B 3、某科学家用噬菌体侵染大肠杆菌，并用同位素32P和35S作了如下标记：（2）子代噬菌体的外壳上将会含有上述___ 元素,原因是 。（1）子代噬菌体的DNA分子中将会含有上述的
____ 元素,原因 是 。子代噬菌体的DNA分子进入了细菌内,
并利用细菌的原料合成新的噬菌体。子代噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内。 32P 和31P 35S
教学目标
一、知识与技能
掌握证明DNA是遗传物质的两个实验的过程和原理，以及从实验中得出的结论（DNA是遗传物质）。
二、过程与方法
通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。
三、情感、态度与价值观
1．概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。
2．通过学生自己设计验证性实验，培养分析问题、解决问题的能力，发展科学思维和创新的能力。
教学重点、难点
教学重点：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
教学难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
教学突破：使用挂图、投影仪或展示平台等进行直观教学。然后图文对照阅读，加深对知识的理解。列表展示，充分调动学生学习积极性，提高教学质量。
教法与学法导航
教法：事例列举法，讨论法，比较法，归纳法等
学法：阅读分析、列表比较、讨论归纳等
教学准备
教师准备：中关村的DNA标志图片、雅典奥运会开幕式上用激光打造的DNA双螺旋结构的经典场景图片、DNA银饰图片、DNA芯片模型图片、格里菲思的实验的动画资料、Powerpoint课件的制作
学生准备：预习，初步把握实验的原理和方法步骤。
教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
检查落实学生的预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。
（二）创设情境，设疑引入课题
通过亲子鉴定，引出遗传物质是DNA，但是DNA是遗传物质的探究是一个艰辛而有趣的过程，从而引出证明“DNA是遗传物质”的经典实验。
（三）合作探究、精讲点拨
探究一：对遗传物质的早期推测
出示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生对图指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。
〖问〗1．两种肺炎双球菌有什么不同？
2．肺炎双球菌的转化实验分哪几个步骤？各看到哪些现象？第四组的实验结果说明了什么？
3．艾弗里及其同事继续研究，实验的关键思路是什么？最后的结论是什么？
学生阅读教材P43～P44，边看书边看图解，回答上述问题。
〖答〗1. 略
2． 体内转化?? 1928年?? 英国?格里菲思
① 活R，无毒????????????? 活小鼠
② 活S，有毒????????????? 死小鼠
③ △杀死的S，无毒??????????? ?活小鼠
④ 活R + △杀死的S，无毒??????? 死小鼠
?转化因子是什么？??????? （②④分离出活S）
结论：杀死的S中含有转化因子。
〖探究〗“在肺炎双球菌的转化实验中，为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌？”
〖讲述〗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，蛋白质将会失活，DNA双链将解开；当温度降至55℃左右时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。
3．体外转化?? 1944年?? 美国?? 艾弗里
（1）实验的关键思路是：设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。
?多糖或蛋白质?+ R型 培养基?????????? R型
DNA + R型 培养基?????? ?? R型 + S型
?DNA＋DNA酶+ R型 培养基??????????? R型
?结论：?转化因子是DNA 。
探究三：噬菌体侵染细菌的实验
1．观察T2噬菌体的结构，它是怎样的病毒？
2．噬菌体侵染细菌的过程：①吸附→②注入（DNA）→③复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→④组装子代噬菌体→⑤释放。
3．噬菌体侵染细菌的实验：
（1）同位素示踪法。分别标记了哪些元素？为什么？如何标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA？
（2）搅拌和离心的目的各是什么？
（3）实验结果及结论？
（4）实验结果及结论如下：
亲代噬菌体
原宿主细菌内
子代噬菌体
实验结论
32P标记DNA
无32P标记DNA
DNA有32P标记
DNA是遗传物质
35S标记蛋白质
无35S标记蛋白质
外壳蛋白无35S标记
探究四：DNA是主要的遗传物质
1．真核生物的遗传物质是DNA。
2．原核生物的遗传物质是DNA。
3．病毒的遗传物质是DNA或RNA。
因此，DNA是主要的遗传物质。
（四）反思总结，当堂检测
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。
（五）发导学案、布置预习
我们已经学习了DNA是主要的遗传物质，在下一节课我们一起来学习DNA的分子结构。这节课后大家可以先预习这一部分，着重分析科学家是如何设计实验，如何得出恰当的结论的。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。
设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
板书展示
第三章?基因的本质
第一节?DNA是主要的遗传物质
一、DNA是遗传物质的证据
（1）对遗传物质的早期推测
（2）肺炎双球菌的转化实验过程和结论
（3）噬菌体侵染细菌实验的过程和结论
2．下列哪项是艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法或实验设计思路（ ）
A．杂交实验法 B．放射性同位素标记法
C．病毒侵染法 D．单独直接观察不同成分作用
3．真核生物遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果，控制细胞核和细胞质遗传的物质是（ ）
A．DNA B．RNA C．DNA和RNA D．DNA或RNA
4．格里菲思（F．Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（ ）
A．证明了DNA是遗传物质 B．证明了RNA是遗传物质
C．证明了蛋白质是遗传物质 D．没有具体证明哪一种物质是遗传物质
5．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：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠；②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠；③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠；④S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
参考答案：1．A 2．D 3．A 4．D 5．D
——《礼记·学记》
教学要合一，有三个理由：第一，先生的责任不在教，而在教学，而在教学生学。 第二，教的法子必须根据于学的法子。第三，先生不但要拿他教的法子和学生学的法子联络，并须和他自己的学问联络起来。
——陶行知
让每一个学生在学校里抬起头来走路。
——苏霍姆林斯基
第三章基因的本质
第14课时 DNA是主要的遗传物质(Ⅱ)
[目标导读] 1.结合教材P44图3—4及相关内容，掌握噬菌体的结构及增殖的过程。2.阅读教材P45第一段，理解并掌握标记噬菌体的方法及原因。3.结合教材图3—6及相关实验，分析噬菌体侵染细菌的过程，掌握放射性分布不同的原因以及得出的结论。4.阅读教材P46相关内容，分析并掌握不同生物的遗传物质。
[重难点击] 1.理解用放射性同位素标记噬菌体的方法。2.掌握噬菌体侵染细菌的实验原理和过程。3.掌握生物的遗传物质。
1．肺炎双球菌的转化实验
(1)格里菲思的实验
①实验过程和结果
a．R型活细菌注入小鼠体内→小鼠不死亡。
b．S型活细菌注入小鼠体内→小鼠死亡。
c．加热杀死后的S型细菌注入小鼠体内→小鼠不死亡。
d．无毒性的R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后注入小鼠体内→小鼠死亡。
②结果分析
a～d过程证明：加热杀死的S型细菌中含有一种“转化因子”，能将R型活细菌转化为S型活细菌。
(2)艾弗里的实验
①实验过程和结果：从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等物质，分别加入R型活细菌中培养，发现只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌。并且DNA的纯度越高，转化就越有效。
②实验结论：DNA是使R型细菌产生稳定性遗传变化的物质。
2．噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，作为病毒的一种，噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小；不具有完整的细胞结构；含有一种核酸。
3．同位素标记法：借助同位素原子具有的放射性来追踪某种物质运行和变化的过程。
课堂导入
艾弗里及其同事将加热杀死的S型细菌的多糖、DNA、蛋白质等物质分开，分别研究对R型活细菌转化为S型活细菌的作用，证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是。但由于当时人们普遍认为蛋白质是遗传物质，而且在当时的实验条件下DNA与蛋白质结合在一起，两者不易分离开，因此，有些科学家认为艾弗里的样品中还含有少量的蛋白质，是由于蛋白质的作用才使细菌发生了转化。艾弗里的实验也一直没有得到认可，始终没有收获。直到1952年，赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体为实验材料，使DNA和蛋白质能够完全分开，才更有力地证明了DNA是遗传物质，这一节课我们一起来学习一下证明DNA是遗传物质的第二个经典实验“噬菌体侵染细菌的实验”
探究点一 噬菌体侵染细菌的实验
为了进一步研究生物的遗传物质，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，做了利用放射性同位素标记的噬菌体侵染细菌的实验，阅读教材，结合材料完成下面的思考。
1．实验材料——T2噬菌体
(1)①结构(如图1)：由头部和尾部组成，头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。
②特点：一种专门寄生在大肠杆菌体内的细菌病毒，在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力。
③生活史(如图2)：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质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，大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体。
(2)大肠杆菌：单细胞原核生物。
2．实验方法：放射性同位素标记法，用35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用32P标记另一部分噬菌体的DNA。
3．实验过程和结果
结合教材图3－6完成下表：
第一步：标记细菌
细菌＋含35S的培养基含32P的细菌
第二步：标记噬菌体
噬菌体＋含35S的细菌含32P的噬菌体
第三步：噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体＋细菌上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
4.实验分析
(1)实验中能否直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体呢？
答案 不能。噬菌体是营寄生生活的，不能直接用普通培养基培养，因此必须先用含有放射性物质的培养基培养细菌，再让噬菌体去侵染细菌。
(2)实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上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噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
(3)实验中需用35S标记蛋白质，用32P标记DNA，不用其他元素的原因是蛋白质的组成元素是C、H、O、N，大部分含有S，DNA的组成元素为C、H、O、N、P，只有标记S、P两种元素才能够分别标记蛋白质和DNA。
(4)结合实验结果分析：
5．实验结论：噬菌体的遗传物质是DNA。
归纳提炼
实验误差分析
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因
①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；
②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。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
活学活用
1．1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验。
(1)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养________的。
(2)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是________。
A．用含35S的培养基直接培养噬菌体
B．用含32P的培养基直接培养噬菌体
C．用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
D．用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
(3)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是________________________________________________
________________________________。
问题导析 (1)噬菌体寄生在大肠杆菌体内，要标记噬菌体需要首先培养被标记的大肠杆菌。
(2)离心后上清液中主要含有噬菌体的蛋白质外壳，下层沉淀物中主要含有被噬菌体DNA侵染的大肠杆菌。要让放射性主要分布在图中上清液中，则需要噬菌体的蛋白质外壳被标记。
(3)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，放射性主要分布在沉淀物中，但如果实验中保温培养时间过短，部分噬菌体没有侵染大肠杆菌，或者保温时间过长，大肠杆菌裂解，部分噬菌体被释放出来，则上清液中也可检测到部分放射性。
答案 (1)大肠杆菌 (2)C (3)没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出子代噬菌体
解析 (1)若要标记噬菌体，必须先标记大肠杆菌，再用噬菌体去侵染大肠杆菌，因为噬菌体只能寄生在活细胞中，不能用培养液直接培养噬菌体。(2)若在上清液中放射性较高，说明用35S标记了蛋白质外壳，若在沉淀物中放射性较高，则说明用32P标记了DNA。(3)用32P标记噬菌体后，沉淀物中放射性较高。若上清液中也有少量放射性物质，可能的原因是：存在没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体。
探究点二 DNA是主要的遗传物质
研究表明，有些生物的遗传物质是RNA，如下面的烟草花叶病毒。
1．证明RNA是遗传物质的实验
1957年格勒和施拉姆做了烟草花叶病毒的重建实验，过程如图：
(1)烟草花叶病毒含有的核酸只有RNA，没有DNA。
(2)如果只用烟草花叶病毒的蛋白质去感染烟草，烟草不会(会、不会)出现病斑，如果用烟草花叶病毒的RNA去感染烟草，烟草会(会、不会)出现病斑。
(3)利用不同种类的蛋白质和核酸进行重建的杂种病毒去感染烟草(如图)，烟草出现的病斑类型总是和提供RNA的病毒一致。
(4)此实验说明：生物体中的核酸只有RNA时，RNA是遗传物质。
2．综合肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌的实验和烟草花叶病毒侵染烟草的实验，我们可以得出，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
归纳提炼
生物体内核酸的种类及遗传物质的判别
生物类型
所含核酸
遗传物质
举例
细胞生物
真核生物
DNA和RNA
DNA
酵母菌、玉米、人
原核生物
细菌、蓝藻
非细胞生物
大多数病毒
仅有DNA
DNA
T2噬菌体
极少数病毒
仅有RNA
RNA
艾滋病病毒、SARS病毒
2．回答下列有关遗传物质的问题：
(1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌的遗传物质分别是________、________、________、________。
(2)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．真核生物的DNA都以染色体为载体
C．遗传物质在亲代与子代之间传递性状
D．核酸是一切生物的遗传物质
(3)下列哪项不是蚕豆细胞内遗传物质的载体( )
A．染色体 B．叶绿体
C．线粒体 D．核糖体
问题导析 (1)生物体中的核酸DNA和RNA都有或只有DNA时，遗传物质为DNA；只有RNA时，遗传物质为RNA。
(2)真核生物细胞核中的DNA都以染色体为载体，细胞质中DNA的载体为线粒体和叶绿体；遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息，遗传信息控制生物的性状。
(3)蚕豆细胞为真核细胞，遗传物质的载体可以为染色体、叶绿体、线粒体；核糖体中的RNA不能(能、不能)作为遗传物质。
答案 (1)DNA DNA RNA DNA (2)D (3)D
解析 遗传物质在亲代与子代之间传递遗传信息；真核生物中DNA的主要载体是染色体，另外线粒体和叶绿体也是DNA的载体。
1．某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，如图。下列有关分析不正确的是( )
A．理论上，b中不应具有放射性
B．b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C．若b中含有放射性，说明与①过程中培养时间的长短有关
D．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
答案 C
解析 用35S只能标记噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳只能留在细菌的细胞外，而搅拌的目的是使吸附在细菌细胞外的噬菌体及蛋白质外壳与细菌分离，离心是让上清液中析出噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌，因此，搅拌越充分，蛋白质外壳与细菌分离得越彻底，b中放射性越低，如果使蛋白质外壳与细菌彻底分离，则b中不含放射性。上述实验并没有“示踪”DNA在遗传中的作用，因此不能证明DNA是遗传物质。b中理论上不含放射性，与①过程中培养时间的长短无关。
2．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DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．HIV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，水解后产生4种核糖核苷酸。
3．下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是( )
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．有些生物的遗传物质是RNA
C．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。
4．在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，分别用放射性同位素31P、32P和32S、35S作如下标记：
噬菌体
大肠杆菌
DNA或脱氧核苷酸
32P
31P
蛋白质或氨基酸
32S
35S
此实验得到的结果是子代噬菌体和亲代噬菌体的外形及侵染大肠杆菌的特性均相同，请分析：
(1)子代噬菌体的DNA分子中含有的上述同位素是____________________，原因是________
________________________________________________________________。
(2)子代噬菌体的蛋白质外壳中含有的上述同位素是__________________________________，
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)此实验结果证明了______________________________________________________。
答案 (1)32P和31P 噬菌体的DNA(含32P)进入大肠杆菌，利用大肠杆菌的脱氧核苷酸(含31P)合成自身的DNA
(2)35S 噬菌体的蛋白质外壳(含32S)没有进入大肠杆菌内 (3)DNA是遗传物质
基础过关
知识点一 噬菌体侵染细菌的实验
1．下列对肺炎双球菌和T2噬菌体的相关叙述中，正确的是( )
A．T2噬菌体可寄生在乳酸菌体内
B．T2噬菌体头部和尾部的外壳都由蛋白质构成
C．R型细菌在培养基上形成的菌落表面光滑
D．S型细菌可使人和小鼠患肺炎死亡
答案 B
解析 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，其头部和尾部的外壳都由蛋白质构成，S型细菌的菌落表面光滑，R型细菌的菌落表面粗糙，S型细菌可使人患肺炎或使小鼠患败血症。
2．赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括六个步骤：①噬菌体侵染细菌；②设法用35S或32P标记噬菌体；③上清液和沉淀物的放射性检测；④离心分离；⑤子代噬菌体的放射性检测；⑥噬菌体与大肠杆菌混合培养。最合理的实验步骤顺序为( )
A．⑥①②④③⑤ B．②⑥①③④⑤
C．②⑥①④③⑤ D．②⑥①④⑤③
答案 C
解析 在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，操作过程如下：首先分别用含35S、32P的培养基培养大肠杆菌，然后分别用上述大肠杆菌培养噬菌体，从而制备出分别含35S、32P的噬菌体，接着用含35S、32P的噬菌体分别去侵染未被标记的大肠杆菌，保温培养一段时间后，用搅拌器搅拌、离心，检测离心管中放射性的分布。
3．如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体(10～1 000个)与母代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是( )
A．31P B．32P C．32S D．35S
答案 C
解析 噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有DNA，蛋白质外壳保留在外面，因此在子代噬菌体中不可能含有32S。
4．针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注，下列有关噬菌体的叙述，正确的是( )
A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
答案 A
解析 噬菌体侵入宿主后，利用宿主细菌的原料(氨基酸和核苷酸)，合成噬菌体的蛋白质、DNA，所以A对；子代噬菌体是以噬菌体的DNA为模板来复制的，B错；噬菌体消耗细菌细胞内的物质，导致细菌死亡，C错误；噬菌体没有细胞结构，不能以二分裂方式增殖，而是在宿主菌体内合成各个部件后，组装，释放，使细菌裂解，D错。
5. 如果用15N、32P、35S同时标记噬菌体后让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的放射性元素及其存在的部位是( )
A．可在外壳中找到15N和35S
B．可在DNA中找到15N和32P
C．可在外壳中找到15N
D．可在DNA中找到15N、32P、35S
答案 B
解析 35S虽然能标记噬菌体的蛋白质外壳，但不能传递给子代。15N和32P能标记噬菌体的DNA，并能根据半保留复制原则进行传递。
知识点二 DNA是主要的遗传物质
6．能证明RNA是遗传物质的实验是( )
A．烟草花叶病毒侵染实验
B．噬菌体侵染细菌实验
C．豌豆杂交实验
D．肺炎双球菌的转化实验
答案 A
解析 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，通过侵染实验证明RNA起遗传物质的作用；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的病毒；豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律；肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。
7．某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别侵染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是( )
“杂合”噬菌体的组成
实验预期结果
预期结果序号
子代表现型
甲的DNA＋乙的蛋白质
1
与甲种一致
2
与乙种一致
乙的DNA＋甲的蛋白质
3
与甲种一致
4
与乙种一致
A.1、3 B．1、4
C．2、3 D．2、4
答案 B
解析 DNA和蛋白质这两种物质中，DNA是噬菌体的遗传物质。所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体侵染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体侵染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。
8．下列是生物学发展史上的几个重要实验，其中没有应用放射性同位素示踪技术的是( )
A．验证光合作用释放的氧全部来自水
B．噬菌体侵染细菌的实验
C．肺炎双球菌的转化实验
D．研究分泌蛋白的合成分泌途径
答案 C
解析 肺炎双球菌的转化实验是将构成细菌的各种成分分离后，单独研究各自的作用，并没有应用到同位素示踪技术。
能力提升
9．若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体( )
A．一定有35S，可能有32P
B．只有35S
C．一定有32P，可能有35S
D．只有32P
答案 A
解析 被32P标记的噬菌体侵入大肠杆菌后，利用大肠杆菌中的脱氧核苷酸来复制形成子代噬菌体的DNA，根据半保留复制原则，新合成的全部DNA分子中将有两个DNA分子含有被32P标记的母链，而新合成的蛋白质全部由大肠杆菌中被35S标记的氨基酸合成，因此一定含有35S。
10．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测后，测得上清液的放射性占10%，沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因可能是( )
A．离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
B．搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D．32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
答案 C
解析 32P标记的是噬菌体的核酸，核酸在侵染过程中进入大肠杆菌，所以放射性理论上应该全部在沉淀物中。但由于噬菌体的侵染过程并非都是同步的，有的噬菌体在大肠杆菌中增殖后使得细菌裂解，从而将其中带有放射性的噬菌体释放出来，经过搅拌和离心之后出现在上清液中。
11．对肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是( )
A．二者设计思路相同，都是设法将DNA和蛋白质区分开，单独地、直接地研究它们在遗传中的作用
B．二者都运用了对照的原则，都巧妙地运用了同位素标记法
C．二者都能证明DNA能指导蛋白质的合成
D．二者都能证明DNA是主要的遗传物质
答案 A
解析 肺炎双球菌转化实验没有用到同位素标记法，也没有证据表明DNA能指导蛋白质的合成，故B与C错误；两个实验都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，故D错误。
12．科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a型、b型两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中，不可能出现的结果是( )
实验编号
实验过程
实验结果
病斑类型
病斑中分离出的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)感染植物
a型
a型
A.实验① B．实验② C．实验③ D．实验④
答案 C
解析 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质，因此在实验③中，组合病毒的遗传物质是b型，因此病斑类型是b型，病斑中分离出的病毒类型也应是b型。
13．关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质
D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖
答案 D
解析 核酸中不含硫元素，故A错误。T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故B错误。任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA其中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故C错误。T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，D正确。
14．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同(如图A)，试分析图B中(a)、(b)、(c)三个实验并回答问题。
(1)(a)表示用________________________感染烟草叶，结果_____________________。
(2)(b)表示用________________________感染烟草叶，结果_____________________。
(3)(c)表示用_______________________________感染烟草叶，结果______________________。
(4)(d)表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是________型。
(5)整个实验说明___________________________________________________________。
答案 (1)TMV的蛋白质外壳 无病斑 (2)HRV的RNA 出现HRV感染烟草叶的病斑 (3)TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新病毒 出现HRV感染烟草叶的病斑 (4)HRV (5)RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
15．自从在世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒(简称禽流感病毒)，我国就参与了抗击禽流感的国际性合作，并已经研制出预防禽流感的疫苗。根据所学知识回答下列问题：
(1)实验室中要获得大量禽流感病毒，不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上，而是以活鸡胚为培养基，其原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分，原理是：
①RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色；
②________________________________________________________________________；
③DNA与二苯胺试剂在沸水浴中显蓝色。
(3)通过实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和RNA，不含DNA，则探究什么是禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设计思路是________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚可能出现的几种结果：
①蛋白质与RNA都有遗传效应，说明：蛋白质和RNA都是遗传物质；
②________________________________________________________________________，
说明：________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________，
说明：________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________，
说明：________________________________________________________________________。
答案 (1)病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行
(2)②蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色 (3)设法将禽流感病毒的蛋白质和RNA分开，单独地、直接地观察它们各自的作用 (4)②RNA有遗传效应，而蛋白质没有遗传效应RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 ③RNA没有遗传效应，而蛋白质有遗传效应 RNA不是遗传物质，而蛋白质是遗传物质 ④RNA和蛋白质都没有遗传效应 RNA和蛋白质都不是遗传物质
解析 (1)病毒营寄生生活，只有在活细胞内才能生存。(2)蛋白质可用双缩脲试剂鉴定，分别显现不同的颜色。(3)探究什么是某生物的遗传物质的关键思路是设法把该生物的各种成分分离开来，单独地、直接地观察每种成分的作用。(4)进行探究性实验的结果预测与结论分析时要考虑各种可能的情况。
个性拓展
16．在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。
(1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是________________________。
(2)在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其原因是________________________________________。
②在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将__________(填“是”或“不是”)误差的来源，理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)噬菌体侵染细菌实验证明了______________________________________________。
(5)上述实验中，________(填“能”或“不能”)用15N来标记噬菌体的DNA，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)同位素标记法(同位素示踪法) (2)理论上讲，噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体的蛋白质外壳 (3)①噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中
②是 没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性 (4)DNA是遗传物质 (5)不能 在DNA和蛋白质中都含有N元素
解析 (1)噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是同位素标记法。(2)在DNA中含有P元素，蛋白质中没有，故32P只能进入噬菌体的DNA中。在侵染过程中，由于噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌，离心后，上清液中是噬菌体蛋白质外壳，沉淀物中是被侵染的大肠杆菌，因此上清液中没有放射性。(3)从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，如果时间过长会使带有放射性的噬菌体从大肠杆菌中释放出来，使上清液带有放射性；如果部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，也会使上清液带有放射性。(4)噬菌体侵染细菌实验表明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(5)N元素在DNA和蛋白质中都含有，因此不能用15N来标记DNA。
