2021高考生物一轮复习第六单元遗传的物质基础第18讲DNA是主要的遗传物质学案新人教版

-1-第18讲DNA是主要的遗传物质最新考纲高频考点核心素养人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)1.肺炎双球菌转化实验的分析及应用2．噬菌体侵染细菌实验的分析及应用1.科学思维——分析与综合：总结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2．科学探究——实验设计与实验结果分析：分析人类对遗传物质探索的实验设计思路考点1肺炎双球菌的转化实验1．体内转化实验——格里菲思(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。S型细菌：菌落光滑，有多糖类荚膜，有毒性。R型细菌：菌落粗糙，无多糖类荚膜，无毒性。(2)实验过程及结果(3)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。2．体外转化实验——艾弗里(1)实验思路：将组成S型活细菌的各种物质分离提纯，并使其分别与R型活细菌混合培养，单独观察各种物质的作用。-2-(2)实验过程及结果(3)实验结论：S型细菌的DNA分子是使R型细菌发生转化并产生稳定遗传的物质。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型细菌。(×)2．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(×)3．在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化。(√)4．艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。(√)5．在生命科学发展过程中，肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(√)6．艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(×)7．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用。(√)8．格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质。(×)(必修2P44图3－3改编)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。由表可知(C)实验组号接种菌型加入S型细菌物质培养皿长菌情况①R蛋白质R型②R荚膜多糖R型-3-③RDNAR型、S型④RDNA(经DNA酶处理)R型A．①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子D．①～④说明DNA是主要的遗传物质解析：本实验分别用S型细菌的蛋白质、荚膜多糖及DNA与R型菌混合，只有S型菌的DNA才可实现由R型菌向S型菌的转化，表明三类物质中只有DNA为转化因子，而“DNA＋DNA酶”组别恰能验证DNA被破坏后，将丧失转化功能，由此更加增强了“DNA为转化因子”的说服力，①～④并未证明DNA是主要遗传物质。体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：(1)ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。(2)bc段R型细菌数量增多的原因是b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。(3)后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。●考向突破肺炎双球菌的转化实验1．如图表示肺炎双球菌的转化实验，下列说法中正确的是(A)-4-A．该实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则B．a、d组小鼠死亡是小鼠免疫功能丧失的结果C．从d组死亡小鼠身上分离得到的S型细菌是由S型死细菌转化而成的D．从变异的角度看，细菌的转化属于基因突变解析：a、d组小鼠死亡是S型菌有毒导致的，B项错误；从d组死亡小鼠身上分离得到的S型细菌是由R型细菌转化而成的，C项错误；细菌的转化属于基因重组，D项错误。2．(2020·浙江宁波十校联考)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述错误的是(B)A．R型菌转化为S型菌后，DNA中的嘌呤与嘧啶碱基比例不变B．整合到R型菌内的DNA分子片段，可以直接表达出产物荚膜多糖C．进入R型菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点D．S型菌DNA整合到R型菌内属于基因重组解析：DNA为双链，R型菌转化为S型菌后的DNA中虽然整合了S型菌的DNA片段，但嘌呤与嘧啶碱基比例不变，仍然是1，A正确；DNA中的基因表达产物为蛋白质，不会直接表达出荚膜多糖，B错误；进入R型菌的DNA片段上有多个基因，也就可能有多个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型菌DNA整合到R型菌内属于基因重组，D正确。3．(2020·黑龙江大庆铁人中学模拟)如图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，其中步骤①需要加热处理，有关说法正确的是(D)A．要顺利完成该实验②需要加热处理B．③要将所有提取物与R型菌共同培养C．②③④的结果说明DNA是重要遗传物质D．①④的结果可能是有S型、R型两种菌落解析：①过程要加热处理，而②过程要获取蛋白质、DNA等成分，所以不能加热处理；-5-③是将不同的提取物分别与R型菌共同培养；②③④的结果表明DNA是遗传物质、蛋白质等不是遗传物质；由于S型菌的DNA能使R型菌转化，所以①④的结果可能是有S型、R型两种菌落。整合提升1.肺炎双球菌转化实验中的对照设计(1)在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射形成对照。(2)在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。2．对“转化”的两点理解(1)转化的实质是基因重组而非基因突变肺炎双球菌转化实验中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。(2)S型细菌死亡实质加热使生命活动的承担者——蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；加热时可以破坏DNA双链间的氢键，使DNA的双螺旋结构被破坏，在温度降低后可恢复原结构，保持其作为遗传物质的功能。考点2噬菌体侵染细菌的实验1．实验方法同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。2．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构(2)噬菌体的生活方式：活细胞寄生。(3)噬菌体的复制增殖-6-增殖需要的条件内容模板噬菌体的DNA合成噬菌体DNA原料大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌原料大肠杆菌的氨基酸体蛋白质场所大肠杆菌的核糖体3.实验方法：放射性同位素标记法。4．实验过程(1)标记噬菌体(2)噬菌体侵染细菌①搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。②离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。(3)上清液和沉淀物中放射性分析分组结果结果分析对比实验(相互对被32P标记的噬菌体＋细菌上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内32P－DNA进入了宿主细胞内-7-照)被35S标记的噬菌体＋细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中35S－蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面(4)细菌裂解，释放出子代噬菌体，并检测子代噬菌体放射性，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质。说明：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。5．结论：DNA是遗传物质。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。(×)2．噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力。(√)3．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。(×)4．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖。(√)5．用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质。(√)6．赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，证明了DNA的复制。(×)(必修2P46“思考与讨论”改编)(1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？(2)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，请具体指出。提示：(1)细菌和病毒作为实验材料，具有的优点：①个体很小，结构简单，容易观察到遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。②繁殖快。细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。(2)最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。图1、图2为噬菌体侵染细菌实验的图解及实验数据，据图回答下列问题：-8-(1)选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记，而不选择14C和18O进行标记的原因是S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA都含有C和O，因此无法确认被标记的是何种物质。(2)搅拌、离心的目的在于把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性。图2中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解，细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。(3)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实验中含有少量放射性的原因是可能由于搅拌不充分，离心时间过短、转速过低等原因，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。(4)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，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，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高。1．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌-9-(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌2．“两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题●考向突破1噬菌体侵染细菌实验分析1．(2020·江西景德镇月考)有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的说法，正确的-10-是(A)A．选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其仅由蛋白质外壳和DNA组成B．标记噬菌体的方法是分别用含32P和35S的培养基培养噬菌体C．噬菌体DNA在细菌体内复制利用的原料是自身的脱氧核苷酸D．若噬菌体DNA复制了三次，则含有35S的子代噬菌体占总数的1/2解析：赫尔希和蔡斯选用T2噬菌体作为实验材料是因为T2噬菌体结构简单，仅由蛋白质外壳和DNA组成，排除其他物质的影响，A项正确；标记噬菌体的方法是先标记细菌，然后用标记的细菌培养噬菌体，B项错误；噬菌体DNA在细菌体内复制利用的原料是细菌的脱氧核苷酸，C项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，子代噬菌体不含35S，D项错误。2．(2020·江门一模)1952年，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。该实验的其中一个步骤如图所示，则下列关于混合培养的描述正确的是(A)A．将已被35S标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养B．将已被32P标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养C．将已标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养D．将未标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养解析：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳仍留在细菌外，经过离心后，蛋白质外壳在上清液中，DNA在沉淀物中。由于实验结果是上清液有放射性，沉淀物无放射性，故实验时是用35S标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，A项正确。3．(2020·黑龙江哈尔滨六中开学阶段性考试)用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在细菌中培养9h，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是(B)A．32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质B．子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性C．DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32D．噬菌体繁殖一代的时间约为1h解析：细菌中的磷脂也可以被32P标记；子代噬菌体的DNA和蛋白质是利用细菌的原料合成的，故一定具有放射性；DNA具有放射性的子代噬菌体为100%；培养9h产生了64个子代噬菌体，说明噬菌体繁殖了6代，故噬菌体繁殖一代的时间约为1.5h。-11-●考向突破2两个经典实验的比较4．艾弗里的肺炎双球菌转化实验