2023届高考生物二轮复习DNA是主要的遗传物质学案

专题四　基因的本质与表达

网络构建

第一讲　DNA是主要的遗传物质

考纲导向·明目标

KAO GANG DAO XIANG MING MU BIAO

核心考点一　探索遗传物质过程中的经典实验

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．肺炎双球菌两个转化实验的比较

2．S型细菌和R型细菌转化的实质

(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却后，其结构可恢复。

(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。

(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。

3．噬菌体的培养与增殖过程

(1)T2噬菌体的培养：不能用含32P和35S的培养基直接培养T2噬菌体。T2噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞内，不能利用培养基直接培养。

(2)噬菌体的增殖过程：

①模板：进入细菌体内的噬菌体DNA。

②合成噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。

③合成噬菌体的蛋白质：

原料：大肠杆菌的氨基酸。

场所：大肠杆菌的核糖体。

4．噬菌体侵染细菌实验的“3次涉及”与“2个关键环节”的归纳

(1)三次涉及大肠杆菌：

(2)两个关键环节——“保温”与“搅拌”：

①侵染时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。

②“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。

考题解密

1．(2022·浙江6月)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　C　)

A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌

B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来

C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌

D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

【解析】　实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质，A错误；实验过程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，B错误；大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。

变式突破

变式一　考查肺炎双球菌转化实验的基本思路

1．(2022·贵阳模拟)利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。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(　D　)

A．通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

B．f组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌

C．e组可分离出R型肺炎双球菌

D．能导致小鼠死亡的是a、b、c、d四组

【解析】　从题图实验过程可看出，通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，A正确；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，B正确；e组加入了S型菌的蛋白质，只能分离出R型肺炎双球菌，C正确；a组的S型菌经煮沸失活，d组和e组均为R型菌，均不能导致小鼠死亡；b、c组是S型细菌，f组的R型细菌有一部分转化成了S型细菌，均可导致小鼠死亡，D错误。

变式二　考查噬菌体侵染细菌实验的基本过程

2．如图为“噬菌体侵染大肠杆菌”实验的部分过程示意图。图中亲代噬菌体用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。下列叙述错误的是(　A　)

A．用含32P的无机培养基培养噬菌体，得到含32P标记的噬菌体

B．用32P标记的噬菌体侵染细菌后，子代噬菌体少数具有放射性

C．保温时间过短，可导致离心后上清液也有一定的放射性

D．要达到实验目的，还要设计一组用35S标记噬菌体的实验

【解析】　噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立生活，所以不能将噬菌体放在含32P的培养基中培养，A错误；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌实验中，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，而合成子代噬菌体所需的原料均来自细菌，根据DNA半保留复制的特点，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体中只有少数具有放射性，B正确；用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，若保温时间过短，部分噬菌体还未来得及侵染大肠杆菌，离心后会分布在上清液中，这样会导致离心后上清液也有一定的放射性，C正确；要达到实验目的，还要设计一组用35S标记噬菌体的实验，进行对照，D正确。

变式三　理解烟草花叶病毒侵染烟草实验

3．(2022·平顶山市模拟)如图表示科研人员验证烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此推断正确的是(　C　)

A．烟草细胞的遗传物质是RNA

B．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中

C．接种RNA后，烟草感染的病毒与TMV相同

D．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程

【解析】　烟草细胞的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，A错误；实验可以证明RNA能进入烟草细胞，但不能证明蛋白质不能进入烟草细胞，B错误；TMV的遗传物质就是RNA，因此接种RNA后，烟草感染的病毒与TMV相同，C正确；题图中结果是正常烟草感染病毒，不能证明接种的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，D错误。

核心考点二　探索遗传物质过程中的思路

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．探索遗传物质过程中常用的方法

(1)分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是DNA纯度不能保证100%。

(2)同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验方法：分别标记DNA和蛋白质的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把DNA与蛋白质区分开。

(3)病毒重组法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。

(4)酶解法：利用酶的专一性，如加入DNA水解酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”，其遗传物质不是DNA，若“否”，其遗传物质可能是DNA。

2．图解遗传物质探究历程中两个经典实验

考题解密

2．(2020·山东等级考)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长，发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时，均不会产生菌落。某同学实验过程中发现，将M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后出现许多由单个细菌形成的菌落，将这些菌落分别接种到基本培养基上，培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析，不合理的是(　B　)

A．操作过程中出现杂菌污染

B．M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸

C．混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质

D．混合培养过程中，菌株中已突变的基因再次发生突变

【解析】　若操作过程中出现杂菌污染，则基本培养基上会有杂菌生长，从而出现菌落，A正确；若M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸，则M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后不会再有菌落出现，B错误；若混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质或菌株中已突变的基因再次发生突变，都会造成遗传物质改变，则混合培养一段时间，充分稀释涂布到基本培养基上培养后会有菌落出现，将这些菌落再分别接种到基本培养基上培养后，也会有菌落出现，C、D正确。

变式突破

变式一　多角度探索DNA是遗传物质的实验

4．一种感染螨虫的新型病毒，研究人员利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的螨虫细胞等为材料，设计可相互印证的甲、乙两组实验，以确定该病毒的核酸类型。下列有关实验设计思路的叙述，错误的是(　A　)

A．应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸

B．先将甲、乙两组螨虫细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶或胸腺嘧啶的培养基中

C．再将病毒分别接种到含有甲、乙两组螨虫细胞的培养液中

D．一定时间后离心并收集、检测病毒的放射性，以确定病毒的类型

【解析】　根据题干信息分析，本实验的目的是确定病毒核酸的类型是DNA还是RNA，因此应该分别标记DNA和RNA特有的碱基，即分别用放射性同位素标记胸腺嘧啶和尿嘧啶；由于病毒没有细胞结构，必须寄生在活细胞中，因此先将甲、乙两组螨虫细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶或胸腺嘧啶的培养基中；再将病毒分别接种到含有甲、乙两组螨虫细胞的培养液中，病毒利用螨虫细胞原料进行增殖；一定时间后离心并收集、检测病毒的放射性，以确定病毒的类型。

变式二　以探索遗传物质实验为素材设计实验

5．(2022·厦门模拟)最近某科研小组在某动物体内发现一种新型病毒，为了确定该病毒的分类，科研工作者们进行了如下讨论，正确的是(　C　)

A．甲的方法是检测病毒增殖时产生酶的种类，若有DNA聚合酶，则为DNA病毒

B．乙的方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤碱基数≠嘧啶碱基数，则一定为RNA病毒

C．丙的方法是用含放射性尿苷的宿主细胞培养，若子代病毒有放射性，则为RNA病毒

D．丁的方法是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较低，则该病毒为DNA病毒

【解析】　对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转录，形成DNA，再进行DNA复制、转录和翻译过程，因此，若增殖过程中产生了DNA聚合酶，只能说明该病毒在增殖过程中进行了DNA复制，并不能判定其遗传物质为DNA，A错误；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而DNA通常为双链，RNA通常为单链，但在少数病毒体内也发现了单链DNA和双链RNA，根据嘌呤碱基数≠嘧啶碱基数，不能判定该病毒的遗传物质为RNA，B错误；尿苷中的尿嘧啶是RNA特有的，若子代病毒具有放射性，说明该病毒一定为RNA病毒，C正确；双链DNA或RNA的变异频率低于单链DNA或RNA的变异频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证据之一，不足以确定核酸的类型，D错误。