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备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时1DNA是主要的遗传物质
展开1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
教材深挖[必修2P43图3-2](1)体内转化实验中,加热使S型细菌的蛋白质变性失活,DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键断裂,但缓慢冷却时,其结构可恢复。
(2)科学家通过实验还进一步证明了实验中R型活细菌转变为S型活细菌是因为接受了来自S型细菌的DNA,而不是由R型活细菌自发突变而成。
(3)R型活细菌转化为S型活细菌的实质是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(属于广义上的)。
(4)由于受DNA纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响,并非所有的R型细菌都能被转化,只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
2.艾弗里等的肺炎链球菌体外转化实验
3.噬菌体侵染细菌实验
(1)实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌
①T2噬菌体的结构及生活方式
②T2噬菌体的增殖
(2)实验过程及结果
(3)从本质上理解上清液和沉淀物放射性强度偏离预期值的原因
4.烟草花叶病毒感染烟草实验
5.DNA是主要的遗传物质
基础自测
1.格里菲思的转化实验直接证明了DNA是转化因子。(× )
2.从注射R型活细菌+加热致死的S型细菌后病死小鼠体内分离得到的只有S型细菌而无R型细菌。(× )
提示 从注射R型活细菌+加热致死的S型细菌后病死的小鼠体内可以分离得到S型细菌和R型细菌。
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中控制自变量的方法采用了减法原理。( √ )
5.体外转化实验中R型细菌转化为S型细菌时遗传物质来自S型细菌,原料和能量均来自R型细菌。( √ )
6.噬菌体侵染细菌实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。( √ )
7.T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖。(× )
8.分别用含有放射性同位素35S和32P的培养基培养T2噬菌体。(× )
9.用1个被35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。(× )
10.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质[2022广东,T5C]。( √ )
11.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同[2022河北,T8B]。( √ )
12.需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌[2022浙江6月,T22A]。(× )
深度思考
1.格里菲思第四组实验中,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型细菌数量减少的主要原因是什么?
提示 ab段R型细菌数量减少的主要原因是小鼠体内产生了免疫反应,杀死了部分R型细菌。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是什么?
提示 b点之前,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型细菌是怎么来的?
提示 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。
2.体外转化实验中,为什么要在第二至五组中加入相应的酶?
提示 因为酶具有专一性,加入蛋白酶、RNA酶、酯酶和DNA酶,可以破坏相应的物质,若该物质被破坏后还能出现S型细菌,说明其不是使R型细菌发生转化的物质,反之则是。
3.能否用同时被32P和35S标记的噬菌体去侵染大肠杆菌,原因是什么?
提示 不能。因为放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位,不能区分是何种元素产生的放射性。
4.噬菌体侵染细菌实验过程中,两次涉及大肠杆菌,这两次涉及的大肠杆菌有什么区别?
提示 第一次是有同位素标记的大肠杆菌,第二次是未被同位素标记的大肠杆菌。
5.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,你能否具体指出?
提示 最关键的实验设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开,单独地、直接地观察DNA和蛋白质的作用。
6.结合肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验,分析DNA作为遗传物质所具备的条件是什么?
提示 ①具有相对的稳定性;②能够精确地自我复制,使亲代与子代间保持遗传的连续性;③能够指导蛋白质的合成,控制新陈代谢过程和性状发育;④在特定条件下产生可遗传的变异。
研透高考 明确方向
命题点1 肺炎链球菌转化实验及其拓展分析
1.[2021全国乙]在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是(D )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
解析 R型菌无荚膜,无毒性,S型菌有荚膜,有毒性,由此可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确。该实验中转化的实质是S型菌的DNA进入R型菌并表达,B正确。加热可使S型菌的蛋白质功能丧失,而加热杀死的S型菌可以使R型菌发生转化,说明加热杀死S型菌,其DNA功能可能正常,C正确。S型菌的DNA被DNA酶水解后,就不能使R型菌发生转化了,D错误。
命题变式
[设问拓展型][多选]在题干条件不改变的情况下,下列叙述正确的是(AC )
A.不管是肺炎链球菌的体内转化实验还是体外转化实验,R型菌转化形成的S型菌都可稳定遗传
B.S型菌的DNA进入R型菌,立即直接表达并产生了荚膜多糖改变R型菌的性状
C.用蛋白酶处理S型菌的细胞破碎物,破碎物中仍含有转化因子
D.此实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
解析 基因表达的直接产物是蛋白质,而荚膜多糖不是蛋白质,B错误;此实验没有证明DNA是肺炎链球菌的遗传物质,格里菲思只是提出了转化因子,没有证明DNA就是转化因子,D错误。
2.[2022浙江1月]S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。
下列叙述正确的是(D )
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
解析 步骤①中,酶处理后要保证底物完全水解,A错误;甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;液体培养基利于营养物质和细菌充分接触,加快物质交换的速度,有利于细菌转化,C错误;S型菌菌落光滑,有荚膜,R型菌菌落粗糙,无荚膜,通过鉴定细胞形态或观察菌落可以确定是否出现S型菌,D正确。
命题点2 噬菌体侵染细菌实验及其拓展分析
3.[2022湖南]T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生(C )
A.新的噬菌体DNA合成
B.新的噬菌体蛋白质外壳合成
C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
解析 T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,会有新的噬菌体DNA合成,A正确;噬菌体由蛋白质外壳以及DNA组成,T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,会有新的噬菌体蛋白质外壳合成,B正确;噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能独立进行代谢活动,其自身是无法完成转录过程的,需要在大肠杆菌体内利用大肠杆菌的RNA聚合酶转录出RNA,C错误;噬菌体通过吸附注入过程,将自身的遗传物质注入到大肠杆菌体内,所以合成的噬菌体RNA会与大肠杆菌的核糖体结合,D正确。
4.[2022海南]某团队从下表①~④实验组中选择两组,模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,验证DNA是遗传物质。结果显示:第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中,第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是(C )
A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③
解析 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中,短时间保温后,用搅拌器搅拌、离心,上清液含有T2噬菌体颗粒,沉淀物为被T2噬菌体感染的大肠杆菌。分析可知,①组中检测不到放射性;②组的沉淀物放射性很高,上清液放射性较低;③组的上清液和沉淀物中均有较强的放射性;④组的上清液放射性很高,沉淀物的放射性很低。故选C。
命题变式
[设问拓展型]赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,据图分析标记元素所在部位并说出理由: ①④。DNA标记的是P,①是磷酸;蛋白质标记的是S,只有R基(④)中可能含有S 。
通性通法
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
命题点3 RNA是遗传物质的实验探究
5.如图是探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程,据此推断错误的是(B )
A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B.设计思路和肺炎链球菌的体内转化实验相同
C.该实验证明TMV的遗传物质是RNA
D.TMV的遗传信息蕴藏在RNA的碱基排列顺序中
解析 从图示分析,TMV放入水和苯酚中后,RNA和蛋白质分离,故水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA,A正确;该实验设计思路是将RNA和蛋白质分离,分别验证其作用,和肺炎链球菌的体外转化实验的设计思路相同,B错误;此实验说明TMV的遗传物质是RNA,而不是蛋白质,C正确;基因中碱基的排列顺序代表遗传信息,因此TMV的遗传信息蕴藏在遗传物质RNA的碱基排列顺序中,D正确。
6.[2024湖州检测]烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶,但二者致病的病斑不同,如图所示。下列说法错误的是(D )
A.a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶,结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用
B.b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶,结果说明其具有感染作用
C.c、d过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶,结果说明该“杂种病毒”有感染作用,表现病症为感染HRV的症状,并能从中分离出HRV
D.该实验证明只有HRV的RNA是遗传物质,TMV的RNA不是遗传物质
解析 c、d过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶,烟叶出现病斑,并能从中分离出HRV,说明该“杂种病毒”有感染作用,表现病症为感染HRV的症状,C正确;该实验证明HRV的RNA是遗传物质,不能证明TMV的RNA不是遗传物质,D错误。
命题点4 探究某种生物的遗传物质的思路和方法
7.[2023沧州统考]探究生物遗传物质的方法有多种,如同位素标记法、病毒重组法和酶解法等。下列相关叙述正确的是(B )
A.若用RNA酶处理病毒后,病毒仍有侵染能力,则说明该病毒的遗传物质主要是DNA
B.用含35S的T2噬菌体侵染未标记细菌,子代病毒均无标记,能说明蛋白质不是遗传物质
C.将甲病毒的核酸和乙病毒的蛋白质重组,根据子代病毒性状可确定遗传物质的核酸类型
D.R型细菌的培养基中添加S型细菌细胞提取物和DNA酶,若无S型细菌产生,则DNA不是遗传物质
解析 利用酶的专一性分解病毒的核酸,若加入RNA酶后病毒仍有侵染能力,只能说明病毒的遗传物质不是RNA,而是DNA,该病毒的遗传物质只有DNA,A错误;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,侵染未标记的细菌,子代病毒均无标记,说明蛋白质不能在病毒的亲子代之间传递,说明蛋白质不是遗传物质,B正确;将甲病毒的遗传物质和乙病毒的蛋白质重组,根据子代病毒性状不能确定遗传物质的核酸类型,只能确定子代病毒的性状是否由核酸控制,C错误;若在R型细菌的培养基中加入S型细菌的细胞提取物与DNA酶,S型细菌细胞提取物中的DNA被DNA酶破坏,无S型细菌产生,无法说明DNA不是遗传物质,D错误。
8.[全国Ⅰ高考,10分]根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
(1)甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
解析 (1)在用放射性同位素标记法对新病毒遗传物质进行鉴定时,要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此,使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA的为胸腺嘧啶,RNA的为尿嘧啶)带上标记,根据病毒中放射性标记的检测结果就可作出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活,其增殖时的原料只能来自宿主细胞,所以实验中需配制两种培养基,记为甲组和乙组,甲组含有放射性标记的尿嘧啶,乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶,分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记,之后接种新病毒,培养一段时间后,收集病毒并检测其放射性。(2)本实验有两种不同的结果:一种是甲组有放射性,乙组无,则该新病毒为RNA病毒;另一种为乙组有放射性,甲组无,则该新病毒为DNA病毒。
思维提升
探究某种生物的遗传物质的方法
课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上
DNA是主要的遗传物质
2022:湖南T2、浙江6月T22、浙江1月T20、海南T13、辽宁T4D、河北T8C、广东T5C;
2021:全国乙T5;
2020:山东T20、浙江7月T12、浙江1月T23;
2019:浙江4月T20、江苏T3
1.科学思维——分析与综合:对比分析肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同。
2.科学探究——实验设计与实验结果分析:人类对遗传物质探索的相关实验设计与分析
命题分析预测
1.高考对本部分内容的考查由概念向分析判断转移,着重考查遗传物质探索过程中的经典实验及其拓展实验的方法、过程、结果分析和结论,呈现形式有文字叙述、实验过程图等,题型以选择题为主。
2.预计2025年高考除进行常规考查外,还可能会借助一些科研成果或科学发现,将基础知识与科技创新结合,以便更好地提高考生的科学创新意识
生物类型
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
遗传物质
DNA
RNA
核酸种类
2种(DNA和RNA)
1种(DNA)
1种(RNA)
碱基种类
5种(A、G、C、T、U)
4种(A、G、C、T)
4种(A、G、C、U)
核苷酸种类
8种(4种脱氧核苷酸+4种核糖核苷酸)
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
实例
动物、植物和真菌
细菌(包括蓝细菌)等
T2噬菌体、乙肝病毒等
HIV、烟草花叶病毒、禽流感病毒等
结论
绝大多数生物的遗传物质是[19] DNA
少数病毒的遗传物质是[20] RNA
DNA是主要的遗传物质
材料及标记
实验组
T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N标记
②
32P标记
35S标记
③
3H标记
未标记
④
35S标记
未标记
备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点1遗传信息的转录和翻译: 这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点1遗传信息的转录和翻译,共7页。
备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点2中心法则: 这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点2中心法则,共3页。
备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点3基因表达与性状的关系: 这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点3基因表达与性状的关系,共5页。