學而優·教有方PAGEPAGE1第3章第1節第1課時基因的本質課程標準學習目標概述多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.闡明科學家探索DNA是主要遺傳物質的過程。2.通過對艾弗里實驗的學習，說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”自主梳理1.對遺傳物質的早期推測：20世紀20年代，人們已經認識到蛋白質是由連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照，形成不同的蛋白質。大多數科學家認為是生物體的遺傳物質。2.肺炎鏈球菌實驗（1）肺炎鏈球菌類型多糖莢膜菌落致病性S型R型（2）格里菲斯實驗：①實驗材料：。②實驗操作、結果、和結論組別操作小鼠狀況從小鼠分離的細菌第一組第二組第三組第四組結論（3）艾弗里實驗：探究S型細菌中的“轉化因子”是什么物質①實驗材料：。②實驗操作組別培養皿加入物質接種菌培養皿出現的菌落第一組加熱殺死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二組加熱殺死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三組加熱殺死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四組加熱殺死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落結論DNA酶使加熱殺死的S型菌失去轉化作用結論DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質預習檢測（限時10分鐘）1．下列有關肺炎雙球菌的說法中，正確的是（

）A．加熱致死的S型細菌和R型細菌活細菌混合注射到小鼠體內，從小鼠尸體中提取到的細菌全是S型活細菌B．R型細菌被轉化為S型細菌后導致小鼠死亡，是因為S型細菌的DNA具有毒性C．加熱殺死的S型細菌的DNA進入R型細菌內，使R型細菌轉化為S型細菌D．格里菲斯實驗證明了DNA是遺傳物質2．艾弗里用去污劑裂解被加熱殺死的S型肺炎鏈球菌細胞，然后將裂解產物依次進行下圖所示的處理后，再分別進行肺炎鏈球菌的體外轉化實驗。下列有關敘述錯誤的是（

）

A．實驗①和⑤對照能說明轉化因子是S型細菌的DNAB．該實驗的設計遵循了自變量控制的減法原理C．①②③④組實驗中均只有S型細菌，且未出現R型細菌D．該實驗的無關變量有培養基的成分、培養條件、培養時間等3．下圖是肺炎鏈球菌體外轉化實驗圖解，其中細胞提取物是加熱致死的S型細菌破碎后去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質制成的。下列敘述錯誤的是（

）

A．實驗的設計思路是設法分別研究DNA和蛋白質各自的作用B．該實驗在控制自變量的過程中利用了“加法原理”C．混合培養后4組的平板培養基上均會有R型細菌菌落D．該實驗可證明DNA是遺傳物質4．肺炎鏈球菌的轉化實驗中，發生轉化的細菌和作為轉化因子的物質分別是（

）A．S型細菌和多糖莢膜 B．R型細菌和蛋白質C．R型細菌和DNA D．S型細菌和RNA5．如圖為肺炎鏈球菌轉化實驗的部分圖解，請據圖回答：

(1)該實驗是在（填“艾弗里”或“格里菲思”）實驗的基礎上設計的體外轉化實驗。(2)為進一步探究細胞提取物中使R型細菌發生轉化物質的化學成分，他們又設計了下面的實驗。

①實驗中自變量的控制采用了（填“加法原理”或“減法原理”）。②實驗中加入DNA酶的目的是，結果是（填“有”或“沒有”）R型細菌產生。③根據實驗結果可得出的結論是：才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。6．1928年，格里菲思完成了著名的肺炎鏈球菌體內轉化實驗，邁出了人類探索遺傳物質本質的重要一步。回答下列有關問題：

(1)S型細菌莢膜的主要成分是。真正的轉化實驗是第組，該組與第組對照可排除該組老鼠死亡是由于R型細菌。格里菲思實驗的結論是：。(2)若將第④組分離出來的細菌接種到合適的培養基培養，可觀察到的菌落形態是。7．R型肺炎鏈球菌菌體無多糖類的莢膜，是無毒性細菌，S型肺炎鏈球菌菌體有多糖類的莢膜，是有毒性細菌，可使人患肺炎或使小鼠患敗血癥。細菌學家艾弗里及其同事利用肺炎鏈球菌來探究什么是遺傳物質，實驗過程如下。實驗材料、用具:S型菌、R型菌、DNA酶、培養基、培養皿等。艾弗里等人先做了以下3組實驗。第一組:S型菌的蛋白質+R型活菌培養基→R型菌落；第二組:S型菌的莢膜多糖+R型活菌培養基→R型菌落；第三組:S型菌的DNA+R型活菌培養基→S型菌落、R型菌落。請回答下列問題。(1)艾弗里等人后來發現上述實驗步驟并不嚴密，于是又做了第四組實驗，請寫出第四組實驗方法和結果:。(2)從上述實驗可以得出的結論是。(3)從第三組實驗可知，S型菌的DNA或基因能否通過R型菌的細胞膜?。(4)有人認為，上述4個實驗并不能說明蛋白質和莢膜多糖不是遺傳物質，理由是。(5)實驗中涉及的S型菌和R型菌可以通過觀察培養基上的菌落來區分，區分的依據是。探究提升探究提升?探究一肺炎鏈球菌的體內轉化【情景材料】大多數病原菌為世人所熟知是因為他們強大的毒力和導致的可怕疾病，有一小部分的幸運兒是因為其他各式各樣的原因，比如肺炎鏈球菌，作為轉化實驗的實驗材料被世人熟知。那個讓肺炎鏈球菌被世人熟知的實驗就是格里菲斯的體外轉化實驗和艾弗里的體內轉化實驗，這兩個實驗對于證明遺傳物質的存在和成分具有重要的意義，因為被后世所銘記，同樣被人們記住的還有實驗的關鍵材料，肺炎鏈球菌。肺炎鏈球菌具有多種株系，但只有光滑型的菌株有毒，可以使人類患大葉性肺炎，小鼠患敗血病。正是利用菌株毒力不同的特點，格里菲斯通過體外轉化實驗證明了轉化因子的存在(轉化因子就是遺傳物質，只不過當時沒人提出這個觀點)。【問題探究】1.是什么原因導致R型菌轉化為S型菌？2.新產生的S型菌的莢膜多糖來自哪里？?探究二肺炎鏈球菌的體外轉化【情景材料】1930年，格里菲斯發表論文2年后，美國洛克菲勒研究所艾弗里、亨利·道森、理查德·夏進行了肺炎鏈球菌的離體轉化實驗，他們在含有抗R血清和加熱致死的S菌的液體培養基中培養R菌，結果產生了活的S菌。后來，艾弗里實驗室的詹姆斯·阿洛韋將S菌過濾，除去一些細胞組分，得到一種無細胞的提取液，并用提取液進行體外轉化實驗獲得成功。但是，道森、夏和阿洛韋并未繼續探究，他們傾向于同意格里菲思的觀點。例如，阿洛韋在他的論文中寫到，能引起細菌特異性轉化的粗提液中的活性物質對R菌起著特殊的刺激作用，這些R菌獲得了能夠合成任何類型的肺炎鏈球菌的莢膜多糖的能力。1934年，科林·麥克勞德加入了艾弗里實驗室，他同艾弗里一起用阿洛韋的體外系統進行轉化實驗。1941年，他們已經很有信心地認為轉化因子是“胸腺類的核酸”。他們將S菌用去氧膽酸鹽溶液漂洗數次，用乙醇沉淀，得到黏性的乳白色沉淀。將沉淀溶于鹽溶液，然后用氯仿抽提2～3次除去蛋白，再用乙醇沉淀。將沉淀溶于鹽溶液，加入能夠水解多糖的酶，37℃消化4～6小時后鑒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殘留蛋白，然后用乙醇沉淀。他們就這樣從75升培養物中得到10～25毫克沉淀，然后將沉淀溶于鹽溶液制成細胞提取物。他們首先用S菌的細胞提取物與活的R菌混合進行轉化實驗，并獲得成功。接著，他們將細胞提取物用不同的酶進行處理后，再與活的Ⅱ型R菌混合進行轉化。具體分這樣幾組：第一組，細胞提取物用蛋白酶處理，結果能夠轉化；第二組細胞提取物用RNA酶處理，能夠轉化；第三組，細胞提取物用DNA酶處理，不能轉化；第四組，細胞提取物用脂酶處理，能夠轉化。【問題探究】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.艾弗里等在實驗中采用了哪些技術手段？要點歸納1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的體內轉化實驗3.艾弗里的體外轉化實驗自變量控制采用“減法原理”【注意問題】1.在格里菲斯實驗中(1)實驗①②對比說明R型細菌無致病性，S型細菌有致病性。(2)實驗②③對比說明被加熱殺死的S型細菌無致病性。(3)實驗②③④對比說明R型細菌可轉化為S型細菌。(4)結論：加熱致死的S型細菌中含有某種轉化因子使R型活細菌轉化為S型活細菌。2.在艾弗里實驗中(1)實驗①是對照組，②③④⑤是實驗組。(2)實驗②③④分別說明蛋白質、RNA、脂質沒有轉化作用。(3)實驗①⑤說明DNA有轉化作用。(4)結論：DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。3.轉化的實質是基因重組而非基因突變：肺炎鏈球菌轉化實驗是指S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發生了基因重組。典例精講【例1】為研究R型肺炎鏈球菌轉化為S型菌的轉化因子是DNA還是蛋白質，進行了下圖所示的轉化實驗。對本實驗作出的分析，正確的是()A.丙組培養基中沒有R型菌的菌落出現，乙組培養基中有R型菌的菌落出現B.如果用RNA酶去除提取物中的RNA，結果沒有S型菌的菌落出現C.如果提取S型菌蛋白質并加入DNA酶混合后接種，結果仍有轉化活性D.如果S型菌的一段DNA插入到R菌DNA上屬于基因重組【答案】D【解析】由于丙組加入DNA酶會將DNA水解，丙組培養皿中只有R型菌落，由于乙組加入的是蛋白酶，乙組培養皿中有R型及S型菌落，A錯誤；RNA酶不能水解DNA，所以用RNA酶水解去除RNA，結果仍有S型菌落出現，B錯誤；如果提取S型菌蛋白質并加入DNA酶去培養R型菌，結果沒有轉化活性，C錯誤；本實驗如果S型細菌的一段DNA插入到R型細菌的DNA上屬于基因重組，D正確。【例2】格里菲思在進行肺炎鏈球菌轉化實驗時，只有在小鼠體內才能成功，他將高溫殺死的S型細菌與R型活細菌混合物在培養基中培養時，很難看到轉化現象。而艾弗里在培養基中加了一定量的抗R型細菌的抗體，在體外就比較容易觀察到轉化現象。下列說法錯誤的是()A.抗R型細菌抗體使S型細菌的DNA較易進入R型細菌，易發生轉化作用B.R型細菌對小鼠免疫力的抵抗力較S型細菌弱，因此在小鼠體內容易轉化成功C.未加抗R型細菌抗體的培養基中R型細菌的競爭力較強，很難看到轉化現象D.可通過培養基上菌落的特征判斷是否出現轉化現象【答案】A【解析】由題意可知，在體外條件下，R型細菌在競爭中處于優勢，故很難看到轉化現象，A錯誤；格里菲思在進行肺炎鏈球菌轉化實驗時只有在小鼠體內才能轉化成功，而艾弗里在培養基中加了一定量的抗R型細菌的抗體就在體外成功重復了轉化現象，說明S型細菌對小鼠免疫力的抵抗力更強，轉化生成的S型細菌在與R型細菌的競爭中占優勢，因此在小鼠體內容易轉化成功，B正確；艾弗里在培養基中加了一定量的抗R型細菌抗體，在體外就比較容易觀察到轉化現象，所以未加抗R型細菌抗體的培養基中R型細菌的競爭力較強，很難看到轉化現象，C正確；R型細菌的菌落表面粗糙，S型細菌的菌落表面光滑，所以實驗過程中，通過觀察菌落的特征來判斷是否發生轉化，D正確。【例3】請在格里菲思實驗的基礎上利用R型活細菌、加熱殺死的S型細菌、小鼠等為實驗材料，設計一個實驗方案證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。簡要寫出實驗思路并預期實驗結果及結論。_______________________________【答案】實驗思路：①將加熱殺死的S型細菌體內的物質分離，分別得到蛋白質和DNA。②將分離得到的S型細菌的蛋白質和DNA分別與R型細菌混合一段時間后，再分別注射入甲、乙兩組小鼠體內，觀察兩組小鼠的生活情況。實驗結果與結論：甲組小鼠不死亡，乙組小鼠死亡，并在乙組小鼠體內發現活的S型細菌，則證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的體內轉化實驗3.艾弗里的體外轉化實驗自變量控制采用“減法原理”1．將含有R型肺炎鏈球菌的培養液加入試管甲，將加熱致死的S型肺炎鏈球菌破碎后得到細胞提取物放入試管乙，并在試管乙中加入一定量的RNA酶；將試管甲、乙中的液體混合后得到試管丙。下列關于該實驗的分析，正確的是（

）A．在試管丙中S型肺炎鏈球菌的數量多于R型B．如果將RNA酶換成蛋白酶，則實驗結果不同C．如果將RNA酶換為DNA酶，與之前的實驗對照可說明肺炎鏈球菌的遺傳物質就是DNAD．該實驗利用了加法原理，因變量是有無S型肺炎鏈球菌產生2．某科研小組在格里菲思實驗的基礎上增加了相關實驗，實驗過程如圖所示（實驗②和⑤分別為兩種菌混合后注射到小鼠體內）。下列有關敘述正確的是（

）A．活菌甲在培養基上形成的菌落表面光滑B．通過實驗②，鼠2的血液中只能分離出活菌乙C．加熱致死菌乙中的某種物質能使活菌甲轉化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某種物質能使死菌甲轉化成活菌乙3．下列關于遺傳物質的敘述正確的是（

）A．人的遺傳物質是DNA，藍細菌的遺傳物質是RNAB．艾弗里及其同事通過實驗證明了肺炎鏈球菌的遺傳物質主要是DNAC．除了動物、植物、真菌和細菌，其他生物的遺傳物質都是RNAD．所有具有細胞結構的生物的遺傳物質都是DNA4.S型肺炎鏈球菌的某種“轉化因子”可使R型菌轉化為S型菌。研究“轉化因子”化學本質的部分實驗流程如圖所示下列敘述正確的是（

）A．步驟①中，酶處理時間不宜過長，以免底物完全水解B．步驟②中，甲或乙的加入量不影響實驗結果C．步驟④中，固體培養基比液體培養基更有利于細菌轉化D．步驟⑤中，通過涂布分離后觀察菌落或鑒定細胞形態得到實驗結果5.（2021·全國·高考真題）在格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌。某同學根據上述實驗，結合現有生物學知識所做的下列推測中，不合理的是（

）A．與R型菌相比，S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關B．S型菌的DNA能夠進入R型菌細胞指導蛋白質的合成C．加熱殺死S型菌使其蛋白質功能喪失而DNA功能可能不受影響D．將S型菌的DNA經DNA酶處理后與R型菌混合，可以得到S型菌6.某研究小組在南極冰層中發現一種全新的病毒，為探究該病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，做了如下實驗，回答下列問題：Ⅰ．實驗步驟：①取健康且生長狀況基本一致的小白鼠若干，隨機均分成四組，編號為A、B、C、D。②將下表補充完整，并將配制溶液分別注射入小白鼠體內。組別ABCD注射溶液該病毒核酸提取物和RNA酶該病毒核酸提取物生理鹽水③相同條件下培養一段時間后，觀察比較各組小白鼠的發病情況。Ⅱ．結果預測及結論：①若，則DNA是該病毒的遺傳物質；②若，則RNA是該病毒的遺傳物質。第3章第1節第1課時基因的本質課程標準學習目標概述多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.闡明科學家探索DNA是主要遺傳物質的過程。2.通過對艾弗里實驗的學習，說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”自主梳理1.對遺傳物質的早期推測：20世紀20年代，人們已經認識到蛋白質是由連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照，形成不同的蛋白質。大多數科學家認為是生物體的遺傳物質。2.肺炎鏈球菌實驗（1）肺炎鏈球菌類型多糖莢膜菌落致病性S型R型（2）格里菲斯實驗：①實驗材料：。②實驗操作、結果、和結論組別操作小鼠狀況從小鼠分離的細菌第一組第二組第三組第四組結論（3）艾弗里實驗：探究S型細菌中的“轉化因子”是什么物質①實驗材料：。②實驗操作組別培養皿加入物質接種菌培養皿出現的菌落第一組加熱殺死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二組加熱殺死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三組加熱殺死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四組加熱殺死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落結論DNA酶使加熱殺死的S型菌失去轉化作用結論DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質【答案】1.多種氨基酸不同的順序排列蛋白質2.（1）類型多糖莢膜菌落致病性S型有光滑有R型無粗糙無（2）①健康小鼠、S型菌、R型菌②組別操作小鼠狀況從小鼠分離的細菌第一組注射活的R型菌不患敗血癥，健康R型活菌第二組注射活的S型菌患敗血癥，死亡S型活菌第三組注射加熱殺死的S型菌不患敗血癥，健康沒有第四組注射活的R菌+加熱殺死的S型菌患敗血癥，死亡R型活菌和S型活菌結論已經加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子（3）①加熱殺死的S型菌提取物，蛋白酶、RNA酶、脂酶、DNA酶②組別培養皿加入物質接種菌培養皿出現的菌落第一組加熱殺死的S型菌提取物R型菌R型菌落、S型菌落第二組加熱殺死的S型菌提取物+蛋白酶R型菌R型菌落、S型菌落第三組加熱殺死的S型菌提取物+RNA酶R型菌R型菌落、S型菌落第四組加熱殺死的S型菌提取物+DNA酶R型菌R型菌落結論DNA酶使加熱殺死的S型菌失去轉化作用結論DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質預習檢測（限時10分鐘）1．下列有關肺炎雙球菌的說法中，正確的是（

）A．加熱致死的S型細菌和R型細菌活細菌混合注射到小鼠體內，從小鼠尸體中提取到的細菌全是S型活細菌B．R型細菌被轉化為S型細菌后導致小鼠死亡，是因為S型細菌的DNA具有毒性C．加熱殺死的S型細菌的DNA進入R型細菌內，使R型細菌轉化為S型細菌D．格里菲斯實驗證明了DNA是遺傳物質【答案】C【解析】加熱致死的S型細菌和R型細菌活細菌混合注射到小鼠體內，S型細菌中存在某種轉化因子，可將R型細菌轉化為S型細菌，因此能分離出S型活細菌，但是只有一小部分R型細菌轉化為S型細菌，所以提取的細菌有R型細菌也有S型細菌，A錯誤；R型細菌被轉化為S型細菌后導致小鼠死亡，是因為S型細菌使小鼠患敗血癥而死，B錯誤；加熱殺死的S型細菌的DNA進入R型細菌內，使R型細菌轉化為S型細菌，C正確；格里菲思的實驗僅證明了S型細菌內存在促成轉化的轉化因子，艾弗里實驗證明了DNA是遺傳物質，D錯誤。2．艾弗里用去污劑裂解被加熱殺死的S型肺炎鏈球菌細胞，然后將裂解產物依次進行下圖所示的處理后，再分別進行肺炎鏈球菌的體外轉化實驗。下列有關敘述錯誤的是（

）

A．實驗①和⑤對照能說明轉化因子是S型細菌的DNAB．該實驗的設計遵循了自變量控制的減法原理C．①②③④組實驗中均只有S型細菌，且未出現R型細菌D．該實驗的無關變量有培養基的成分、培養條件、培養時間等【答案】C【解析】①包括S型細菌細胞的所有裂解產物，⑤加DNA酶除去了DNA，⑤不能完成轉化，說明轉化因子是S型細菌的DNA，A正確；該實驗設法分別單獨除去莢膜、蛋白質、RNA、DNA，然后與常態比較，遵循自變量控制的減法原理，B正確；①②③④組實驗中部分R型菌轉化為S型細菌，仍然有部分R型細菌沒有發生轉化，C錯誤；該實驗的自變量是加入去莢膜的酶、蛋白酶、RNA酶、DNA酶分別除去莢膜、蛋白質、RNA、DNA，所以培養基的成分、培養條件、培養時間等均屬于無關變量，D正確。3．下圖是肺炎鏈球菌體外轉化實驗圖解，其中細胞提取物是加熱致死的S型細菌破碎后去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質制成的。下列敘述錯誤的是（

）

A．實驗的設計思路是設法分別研究DNA和蛋白質各自的作用B．該實驗在控制自變量的過程中利用了“加法原理”C．混合培養后4組的平板培養基上均會有R型細菌菌落D．該實驗可證明DNA是遺傳物質【答案】B【解析】該實驗中，艾弗里將S型細菌的提取物分別加入蛋白酶、RNA酶和DNA酶，以除去相應的分子，分別研究它們各自的作用，所以在控制自變量的過程中利用了“減法原理”，A正確、B錯誤；混合培養后4組的平板培養基上均會有R型菌，但只有第④組不會出現S型菌落，C正確；該實驗可證明DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質，即DNA是遺傳物質，D正確。4．肺炎鏈球菌的轉化實驗中，發生轉化的細菌和作為轉化因子的物質分別是（

）A．S型細菌和多糖莢膜 B．R型細菌和蛋白質C．R型細菌和DNA D．S型細菌和RNA【答案】C【解析】肺炎鏈球菌的轉化實驗中，S型細菌的DNA可以使R型活細菌轉化成S活細菌，故發生轉化的細菌和作為轉化因子的物質分別是R型細菌和DNA。5．如圖為肺炎鏈球菌轉化實驗的部分圖解，請據圖回答：

(1)該實驗是在（填“艾弗里”或“格里菲思”）實驗的基礎上設計的體外轉化實驗。(2)為進一步探究細胞提取物中使R型細菌發生轉化物質的化學成分，他們又設計了下面的實驗。

①實驗中自變量的控制采用了（填“加法原理”或“減法原理”）。②實驗中加入DNA酶的目的是，結果是（填“有”或“沒有”）R型細菌產生。③根據實驗結果可得出的結論是：才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。【答案】(1)格里菲思(2)①減法原理②分解S型細菌細胞提取物中的DNA有③DNA/脫氧核糖核酸【解析】（1）圖中顯示該實驗是將去除了絕大部分蛋白質、脂質、糖類的S型細菌的提取物加入到含活R型細菌的培養基中，結果出現了S型活細菌。該實驗是20世紀40年代，艾弗里和他的同事做過的，在此之前，英國科學家格里菲思等人以小鼠為實驗材料，發現S型細菌中存在轉化因子，可以使R型細菌轉化為有致病性的S型細菌。圖示的實驗是在格里菲思實驗的基礎上設計的體外轉化實驗。（2）在對照實驗中，控制自變量可以用加法原理和減法原理，與常態比較，人為添加某種影響因素為加法原理，人為去除某種影響因素為減法原理。圖示結果表明，分別用蛋白酶、RNA酶、酯酶處理S型細菌的提取物后，細胞提取物仍然具有轉化活性，這種自變量的控制采用了減法原理。DNA酶可以水解DNA，由此推測實驗中加入DNA酶的目的是去除S型細菌提取物中的DNA，探究細胞提取物中的DNA對轉化過程的影響。用DNA酶處理S型細菌細胞提取物，結果是細胞提取物失去了轉化活性，沒有S型活細菌產生，但是活的R型細菌仍然存在。根據實驗結果可得出的結論是轉化因子很可能是DNA，DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。6．1928年，格里菲思完成了著名的肺炎鏈球菌體內轉化實驗，邁出了人類探索遺傳物質本質的重要一步。回答下列有關問題：

(1)S型細菌莢膜的主要成分是。真正的轉化實驗是第組，該組與第組對照可排除該組老鼠死亡是由于R型細菌。格里菲思實驗的結論是：。(2)若將第④組分離出來的細菌接種到合適的培養基培養，可觀察到的菌落形態是。【答案】(1)多糖④①加熱殺死的S型細菌中存在轉化因子(2)既有光滑菌落也有粗糙型菌落【解析】（1）S型細菌莢膜的主要成分是多糖。第④組加熱殺死的S型細菌與R型細菌一同注射到小鼠體內，結果小鼠死亡，從而可推測出小鼠體內有S型細菌，說明R型細菌轉化為S型細菌，故真正的轉化實驗是第④組。第①組將R型細菌直接注射到小鼠體內，小鼠不死亡，故該組（第④組）與第①組對照可排除該組（第④組）老鼠死亡是由于R型細菌引起。格里菲思實驗的結論是加熱殺死的S型細菌中存在轉化因子，能使R型細菌轉化為S型細菌。（2）第④組分離出來的細菌有S型細菌和R型細菌，因此，可觀察到的菌落形態是既有光滑菌落也有粗糙型菌落。7．R型肺炎鏈球菌菌體無多糖類的莢膜，是無毒性細菌，S型肺炎鏈球菌菌體有多糖類的莢膜，是有毒性細菌，可使人患肺炎或使小鼠患敗血癥。細菌學家艾弗里及其同事利用肺炎鏈球菌來探究什么是遺傳物質，實驗過程如下。實驗材料、用具:S型菌、R型菌、DNA酶、培養基、培養皿等。艾弗里等人先做了以下3組實驗。第一組:S型菌的蛋白質+R型活菌培養基→R型菌落；第二組:S型菌的莢膜多糖+R型活菌培養基→R型菌落；第三組:S型菌的DNA+R型活菌培養基→S型菌落、R型菌落。請回答下列問題。(1)艾弗里等人后來發現上述實驗步驟并不嚴密，于是又做了第四組實驗，請寫出第四組實驗方法和結果:。(2)從上述實驗可以得出的結論是。(3)從第三組實驗可知，S型菌的DNA或基因能否通過R型菌的細胞膜?。(4)有人認為，上述4個實驗并不能說明蛋白質和莢膜多糖不是遺傳物質，理由是。(5)實驗中涉及的S型菌和R型菌可以通過觀察培養基上的菌落來區分，區分的依據是。【答案】(1)S型菌的DNA+DNA酶+R型活菌培養基→R型菌落(2)DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質(3)能(4)本實驗未能證實蛋白質和莢膜多糖通過細菌細胞膜進入細胞內的情況(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）第四組實驗方法是用DNA酶處理S型菌的DNA后，再與R型活菌混合培養，觀察結果，應該只有R型菌落，因為S型菌的DNA水解后其活性喪失。第四組實驗方法和結果為：S型菌的DNA+DNA酶+R型活菌培養基→R型菌落。（2）比較題述4組實驗：用DNA酶處理S型菌的DNA后，再與R型活菌混合培養，培養基上只有R型菌生長，可以得出DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質。（3）部分R型菌能轉化為S型菌，說明S型菌的DNA進入R型菌內并與它的DNA實現重組，即能說明S型菌的DNA能通過R型菌的細胞膜。（4）由于該實驗沒有證明蛋白質和莢膜多糖通過細菌細胞膜進入細胞內的情況，所以有人認為該實驗不能證明蛋白質和莢膜多糖不是遺傳物質。（5）S型菌有莢膜，菌落表面光滑，R型菌無莢膜，菌落表面粗糙。?探究一肺炎鏈球菌的體內轉化【情景材料】大多數病原菌為世人所熟知是因為他們強大的毒力和導致的可怕疾病，有一小部分的幸運兒是因為其他各式各樣的原因，比如肺炎鏈球菌，作為轉化實驗的實驗材料被世人熟知。那個讓肺炎鏈球菌被世人熟知的實驗就是格里菲斯的體外轉化實驗和艾弗里的體內轉化實驗，這兩個實驗對于證明遺傳物質的存在和成分具有重要的意義，因為被后世所銘記，同樣被人們記住的還有實驗的關鍵材料，肺炎鏈球菌。肺炎鏈球菌具有多種株系，但只有光滑型的菌株有毒，可以使人類患大葉性肺炎，小鼠患敗血病。正是利用菌株毒力不同的特點，格里菲斯通過體外轉化實驗證明了轉化因子的存在(轉化因子就是遺傳物質，只不過當時沒人提出這個觀點)。【問題探究】1.是什么原因導致R型菌轉化為S型菌？2.新產生的S型菌的莢膜多糖來自哪里？【答案】1.死亡的小鼠體內（受體細胞）保留了合成S型菌莢膜多糖的物質，2.新產生的S型菌的莢膜多糖來自R型菌轉化成的S型菌的細胞?探究二肺炎鏈球菌的體外轉化【情景材料】1930年，格里菲斯發表論文2年后，美國洛克菲勒研究所艾弗里、亨利·道森、理查德·夏進行了肺炎鏈球菌的離體轉化實驗，他們在含有抗R血清和加熱致死的S菌的液體培養基中培養R菌，結果產生了活的S菌。后來，艾弗里實驗室的詹姆斯·阿洛韋將S菌過濾，除去一些細胞組分，得到一種無細胞的提取液，并用提取液進行體外轉化實驗獲得成功。但是，道森、夏和阿洛韋并未繼續探究，他們傾向于同意格里菲思的觀點。例如，阿洛韋在他的論文中寫到，能引起細菌特異性轉化的粗提液中的活性物質對R菌起著特殊的刺激作用，這些R菌獲得了能夠合成任何類型的肺炎鏈球菌的莢膜多糖的能力。1934年，科林·麥克勞德加入了艾弗里實驗室，他同艾弗里一起用阿洛韋的體外系統進行轉化實驗。1941年，他們已經很有信心地認為轉化因子是“胸腺類的核酸”。他們將S菌用去氧膽酸鹽溶液漂洗數次，用乙醇沉淀，得到黏性的乳白色沉淀。將沉淀溶于鹽溶液，然后用氯仿抽提2～3次除去蛋白，再用乙醇沉淀。將沉淀溶于鹽溶液，加入能夠水解多糖的酶，37℃消化4～6小時后鑒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殘留蛋白，然后用乙醇沉淀。他們就這樣從75升培養物中得到10～25毫克沉淀，然后將沉淀溶于鹽溶液制成細胞提取物。他們首先用S菌的細胞提取物與活的R菌混合進行轉化實驗，并獲得成功。接著，他們將細胞提取物用不同的酶進行處理后，再與活的Ⅱ型R菌混合進行轉化。具體分這樣幾組：第一組，細胞提取物用蛋白酶處理，結果能夠轉化；第二組細胞提取物用RNA酶處理，能夠轉化；第三組，細胞提取物用DNA酶處理，不能轉化；第四組，細胞提取物用脂酶處理，能夠轉化。【問題探究】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.艾弗里等在實驗中采用了哪些技術手段？【答案】1.艾弗里在S型菌提取物中加入蛋白酶、脂酶、RNA酶、DNA酶的作用是特異性地去除了一種物質，然后觀察在沒有這種物質的情況下，實驗結果會有什么變化。2.細菌的培養技術、物質的提純和鑒定技術等。要點歸納1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的體內轉化實驗3.艾弗里的體外轉化實驗自變量控制采用“減法原理”【注意問題】1.在格里菲斯實驗中(1)實驗①②對比說明R型細菌無致病性，S型細菌有致病性。(2)實驗②③對比說明被加熱殺死的S型細菌無致病性。(3)實驗②③④對比說明R型細菌可轉化為S型細菌。(4)結論：加熱致死的S型細菌中含有某種轉化因子使R型活細菌轉化為S型活細菌。2.在艾弗里實驗中(1)實驗①是對照組，②③④⑤是實驗組。(2)實驗②③④分別說明蛋白質、RNA、脂質沒有轉化作用。(3)實驗①⑤說明DNA有轉化作用。(4)結論：DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。3.轉化的實質是基因重組而非基因突變：肺炎鏈球菌轉化實驗是指S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發生了基因重組。典例精講【例1】為研究R型肺炎鏈球菌轉化為S型菌的轉化因子是DNA還是蛋白質，進行了下圖所示的轉化實驗。對本實驗作出的分析，正確的是()A.丙組培養基中沒有R型菌的菌落出現，乙組培養基中有R型菌的菌落出現B.如果用RNA酶去除提取物中的RNA，結果沒有S型菌的菌落出現C.如果提取S型菌蛋白質并加入DNA酶混合后接種，結果仍有轉化活性D.如果S型菌的一段DNA插入到R菌DNA上屬于基因重組【答案】D【解析】由于丙組加入DNA酶會將DNA水解，丙組培養皿中只有R型菌落，由于乙組加入的是蛋白酶，乙組培養皿中有R型及S型菌落，A錯誤；RNA酶不能水解DNA，所以用RNA酶水解去除RNA，結果仍有S型菌落出現，B錯誤；如果提取S型菌蛋白質并加入DNA酶去培養R型菌，結果沒有轉化活性，C錯誤；本實驗如果S型細菌的一段DNA插入到R型細菌的DNA上屬于基因重組，D正確。【例2】格里菲思在進行肺炎鏈球菌轉化實驗時，只有在小鼠體內才能成功，他將高溫殺死的S型細菌與R型活細菌混合物在培養基中培養時，很難看到轉化現象。而艾弗里在培養基中加了一定量的抗R型細菌的抗體，在體外就比較容易觀察到轉化現象。下列說法錯誤的是()A.抗R型細菌抗體使S型細菌的DNA較易進入R型細菌，易發生轉化作用B.R型細菌對小鼠免疫力的抵抗力較S型細菌弱，因此在小鼠體內容易轉化成功C.未加抗R型細菌抗體的培養基中R型細菌的競爭力較強，很難看到轉化現象D.可通過培養基上菌落的特征判斷是否出現轉化現象【答案】A【解析】由題意可知，在體外條件下，R型細菌在競爭中處于優勢，故很難看到轉化現象，A錯誤；格里菲思在進行肺炎鏈球菌轉化實驗時只有在小鼠體內才能轉化成功，而艾弗里在培養基中加了一定量的抗R型細菌的抗體就在體外成功重復了轉化現象，說明S型細菌對小鼠免疫力的抵抗力更強，轉化生成的S型細菌在與R型細菌的競爭中占優勢，因此在小鼠體內容易轉化成功，B正確；艾弗里在培養基中加了一定量的抗R型細菌抗體，在體外就比較容易觀察到轉化現象，所以未加抗R型細菌抗體的培養基中R型細菌的競爭力較強，很難看到轉化現象，C正確；R型細菌的菌落表面粗糙，S型細菌的菌落表面光滑，所以實驗過程中，通過觀察菌落的特征來判斷是否發生轉化，D正確。【例3】請在格里菲思實驗的基礎上利用R型活細菌、加熱殺死的S型細菌、小鼠等為實驗材料，設計一個實驗方案證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。簡要寫出實驗思路并預期實驗結果及結論。_______________________________【答案】實驗思路：①將加熱殺死的S型細菌體內的物質分離，分別得到蛋白質和DNA。②將分離得到的S型細菌的蛋白質和DNA分別與R型細菌混合一段時間后，再分別注射入甲、乙兩組小鼠體內，觀察兩組小鼠的生活情況。實驗結果與結論：甲組小鼠不死亡，乙組小鼠死亡，并在乙組小鼠體內發現活的S型細菌，則證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的體內轉化實驗3.艾弗里的體外轉化實驗自變量控制采用“減法原理”1．將含有R型肺炎鏈球菌的培養液加入試管甲，將加熱致死的S型肺炎鏈球菌破碎后得到細胞提取物放入試管乙，并在試管乙中加入一定量的RNA酶；將試管甲、乙中的液體混合后得到試管丙。下列關于該實驗的分析，正確的是（

）A．在試管丙中S型肺炎鏈球菌的數量多于R型B．如果將RNA酶換成蛋白酶，則實驗結果不同C．如果將RNA酶換為DNA酶，與之前的實驗對照可說明肺炎鏈球菌的遺傳物質就是DNAD．該實驗利用了加法原理，因變量是有無S型肺炎鏈球菌產生【答案】C【解析】RNA酶可水解RNA，故試管中肺炎鏈球菌的DNA仍然存在，但由于轉化效率不是100%，并且一般不高，所以在試管丙中既有R型菌也有S型菌，且S型肺炎鏈球菌的數量少于R型，A錯誤；蛋白酶破壞了蛋白質的結構，但其遺傳物質DNA還在，所以實驗結錯誤果與題干中的實驗結果相同，B錯誤；如果將酶換為DNA酶，則不能發生轉化，與之前的實驗對照可說明DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質，C正確；該實驗利用了酶解法，即減法原理，D錯誤。2．某科研小組在格里菲思實驗的基礎上增加了相關實驗，實驗過程如圖所示（實驗②和⑤分別為兩種菌混合后注射到小鼠體內）。下列有關敘述正確的是（

）A．活菌甲在培養基上形成的菌落表面光滑B．通過實驗②，鼠2的血液中只能分離出活菌乙C．加熱致死菌乙中的某種物質能使活菌甲轉化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某種物質能使死菌甲轉化成活菌乙【答案】C【解析】活菌甲、乙分別對應R型細菌和S型細菌，所以活菌甲在培養基上形成的菌落表面粗糙，A錯誤；實驗②是將活菌甲和加熱致死菌乙混合后注射到鼠2體內，加熱致死菌乙中的某種物質能使部分活菌甲轉化成活菌乙，因此鼠2的血液中能分離出活菌甲和乙，B錯誤；由于實驗②是將活菌甲和加熱致死菌乙混合后注射到鼠2體內，加熱致死菌乙中的某種物質能使部分活菌甲轉化成活菌乙，熱致死菌乙中的某種物質能使活菌甲轉化成活菌乙，C正確；鼠5死亡的原因是活菌乙具有致死效應，D錯誤。3．下列關于遺傳物質的敘述正確的是（

）A．人的遺傳物質是DNA，藍細菌的遺傳物質是RNAB．艾弗里及其同事通過實驗證明了肺炎鏈球菌的遺傳物質主要是DNAC．除了動物、植物、真菌和細菌，其他生物的遺傳物質