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2025届高考 一轮复习 人教版 DNA是主要的遗传物质 学案
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这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 DNA是主要的遗传物质 学案，共12页。
考点一肺炎链球菌转化实验
1.肺炎链球菌的类型
[必修2P43“相关信息”]荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌,感染人体或动物体后,容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
2.格里菲思的体内转化实验
(1)过程与结论
(2)实验分析
①体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?
②格里菲思通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌,除此之外,还可以通过怎样的方法区别R型细菌和S型细菌?
3.艾弗里的体外转化实验
(1)实验思路:。
(2)实验过程及结果
(3)结论:才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(4)从控制自变量的角度分析,艾弗里等人的实验利用了“原理”。
考点易错·明辨析
(1)格里菲思认为加热致死的S型细菌的DNA是转化因子。( )
(2)加入S型菌DNA和R型活菌的培养基中,一段时间后只存在表面光滑的菌落。( )
(3)R型细菌转化为S型细菌属于可遗传变异。( )
(4)艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。( )
(5)加热致死的S型菌不能导致小鼠死亡的原因是S型菌的DNA加热后会失去活性。( )
(6)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。( )
(7)新型冠状病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的。( )
1.比较肺炎链球菌体内和体外转化实验
2.转化的实质
(1)加热致死的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,但缓慢冷却时,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。
1.如图是肺炎链球菌的体内和体外转化实验中R型菌和S型菌的数量变化曲线。下列有关说法错误的是( )
A.体内转化实验中,小鼠体内的S型活菌含有R型菌的遗传物质
B.高温不能改变DNA的结构,所以加热致死的S型菌能将R型菌转变成S型菌
C.①可表示体内转化实验中R型菌(曲线乙)和S型菌(曲线甲)的数量变化曲线
D.②可表示体外转化实验中R型菌(曲线甲)和S型菌(曲线乙)的数量变化曲线
2.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。下列有关叙述错误的是( )
A.本实验的自变量为步骤①中不同酶的处理
B.本实验利用了自变量控制中的“减法原理”
C.固体培养基比液体培养基更便于观察结果
D.DNA酶处理的一组为实验组,另一组为对照组
(1)在肺炎链球菌体内转化实验中,使小鼠死亡的是S型细菌,不是S型细菌的DNA。
(2)在肺炎链球菌体内转化实验中,只有少数的R型细菌转化为S型细菌,并非全部的R型细菌都发生转化。
(3)艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质,同时证明了蛋白质等不是遗传物质,而格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。
考点二噬菌体侵染细菌实验
1.T2噬菌体的结构与增殖
(1)结构
(2)增殖
①模板:进入细菌体内的。
②合成噬菌体DNA的原料:。
③合成噬菌体的蛋白质的原料为,场所为。
2.实验方法:法,用分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
3.实验过程
(1)标记噬菌体
(2)噬菌体侵染细菌
4.实验结果分析与结论
(1)结果与分析
(2)结论:是遗传物质。
考点易错·明辨析
(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。( )
(2)T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖。( )
(3)32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间过长或过短都会降低上清液的放射性。( )
(4)T2噬菌体侵染细菌实验可证明细菌的遗传物质是DNA。( )
(5)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验说明了DNA是主要的遗传物质。( )
(6)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。( )
情境长句·练思维
(1)噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌的目的是,离心的目的是。
(2)噬菌体侵染细菌的实验中,(填“能”或“不能”)用3H、14C标记噬菌体,原因是。
(3)噬菌体侵染细菌的实验中,(填“能”或“不能”)同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌,原因是。
1.比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
2.实验结果及误差分析
(1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌实验
(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌实验
1.[2023·北大附中调研]为了研究噬菌体侵染细菌的过程,研究者分别用32P和35S标记的噬菌体侵染了未被放射性标记的细菌。在短时间保温后进行离心(未搅拌),测定了上清液中的放射性,结果如表所示。下列相关说法中不正确的是( )
注:DNA酶与噬菌体同时加入;离心后长链DNA出现在沉淀中、短链DNA出现在上清液中。
A.用32P和35S分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质
B.细菌被杀死后会促进噬菌体DNA被DNA酶降解
C.DNA被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中
D.从实验结果中可知噬菌体的蛋白质没有进入细菌
2.[2023·云南丽江一模]某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的实验,下列有关分析正确的是( )
A.为获得35S标记的噬菌体,可用含35S的完全培养基进行培养
B.大肠杆菌拟核DNA上含有2个游离的磷酸基团
C.35S将出现在子代噬菌体的蛋白质外壳中
D.沉淀物b放射性的高低,与过程②中搅拌是否充分有关
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考点三DNA是主要的遗传物质
1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论:是烟草花叶病毒的遗传物质。
2.DNA是主要的遗传物质
考点易错·明辨析
(1)DNA是遗传物质,遗传物质就是DNA。( )
(2)染色体是生物体的遗传物质。( )
(3)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。( )
(4)肺炎链球菌的遗传物质主要是DNA。( )
1.[2023·天津市区重点学校二模]在探究核酸是遗传物质的科学历程中,有T2噬菌体侵染细菌、肺炎链球菌的转化、烟草花叶病毒感染和重建等经典实验。下列有关叙述正确的是( )
A.格里菲思的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质
B.艾弗里的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C.烟草花叶病毒重建实验中,用重组病毒感染烟草,后代病毒仍是重组病毒
D.T2噬菌体侵染细菌实验中,搅拌的目的是使吸附的噬菌体与细菌分离
2.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(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
探究“遗传物质”种类的3种方法
经典真题·明考向
1.[2022·广东卷]下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
2.[2022·湖南卷]T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( )
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
3.[2022·海南卷]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( )
A.①和④B.②和③C.②和④D.④和③
4.[2021·全国乙卷]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( )
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
5.[2020·浙江7月选考]下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述,正确的是( )
A.活体转化实验中,R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B.活体转化实验中,S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C.离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
第17讲 DNA是主要的遗传物质
考点一
● 必备知识
1.光滑 粗糙 有 无
2.(1)R型活细菌 死亡 不死亡 死亡 活的R型细菌无毒性,活的S型细菌有毒性 已加热致死的S型细菌无毒性 R型细菌可转化为S型细菌 转化因子
(2)①加热杀死S型菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。
②还可以通过显微镜观察细菌有无荚膜或在固体培养基上观察菌落特征,若表面光滑,则为S型细菌,若表面粗糙,则为R型细菌。
3.(1)设法分别去除S型细菌的各组分后与R型活细菌混合培养,观察是否具有转化活性 (3)DNA (4)减法
【考点易错】
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)×
[解析] (1)格里菲思认为加热致死的S型细菌中有转化因子,可以让无致病性的R型活细菌转化为有致病性的S型活细菌,但并未确认转化因子究竟是什么物质。(2)加入S型菌DNA和R型活菌的培养基中,一段时间后同时存在表面光滑的菌落和表面粗糙的菌落。(3)R型细菌转化为S型细菌属于基因重组,基因重组属于可遗传变异。(4)单独的DNA无致病性,不能使小鼠死亡。(5)加热致死的S型菌不能导致小鼠死亡的原因是S型菌经过加热后丧失侵染能力,S型菌的DNA并没有因加热而失去活性。(6)格里菲思实验提出存在转化因子,但没有证明转化因子是DNA。(7)新型冠状病毒的遗传物质是RNA,肺炎链球菌的遗传物质是DNA。
● 典型例题
1.B [解析] 在肺炎链球菌的体内转化实验中,R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭,所以曲线在开始段有所下降,后随着小鼠免疫系统的破坏,R型细菌数量又开始增加,所以曲线上升;加热致死的S型菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌,并通过繁殖使数量增多,曲线上升,即图①表示体内转化实验,曲线甲表示S型菌,曲线乙表示R型菌。在肺炎链球菌的体外转化实验中,R型细菌能在培养基中大量增殖;加热致死的S型菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌,S型细菌也能在培养基中大量增殖,所以曲线都上升,即图②表示体外转化实验,R型菌为曲线甲,S型菌为曲线乙。综上所述,A、C、D正确;高温能使DNA变性,能改变其结构,但降低到合适的温度时,DNA能复性,因此,加热致死的S型菌能将R型菌转变成S型菌,B错误。
2.D [解析] 本实验的自变量为步骤①中不同酶的处理,分别研究蛋白质、DNA等物质是否为遗传物质,A正确;本实验用相应的酶特异性地去除了某些物质进行转化实验,利用了自变量控制中的“减法原理”,B正确;在实验中,固体培养基上能形成菌落利于观察,C正确;此实验中两个组别都是实验组,两组实验形成相互对照,D错误。
考点二
● 必备知识
1.(1)DNA C、H、O、N、P 蛋白质 C、H、O、N、S
(2)①噬菌体DNA ②大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
③大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体
2.同位素标记 35S、32P
3.(1)噬菌体 噬菌体 (2)高 低 低 高
4.(1)32P标记的DNA进入了宿主细胞内 35S标记的蛋白质外壳未进入宿主细胞,仍留在细胞外 (2)DNA
【考点易错】
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)噬菌体增殖所需模板来自噬菌体自身,原料和酶由细菌提供。(2)T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内,不能在肺炎链球菌中复制和增殖。(3)32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间过长或过短,都会增加上清液的放射性。(4)噬菌体侵染细菌实验可证明噬菌体的遗传物质是DNA。(5)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验说明了DNA是噬菌体的遗传物质。(6)蛋白质和DNA中都有N。
【情境长句】
(1)使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
(2)不能 蛋白质和DNA都含有H和C
(3)不能 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具有放射性
● 典型例题
1.D [解析] 在研究噬菌体侵染细菌的过程的实验中,分别用35S和32P标记了噬菌体的蛋白质和DNA,A正确;由表格数据可知,侵染前加热杀死细菌,与不处理相比,加入DNA酶后,上清液中的放射性比例上升明显,说明细菌被杀死后会促进噬菌体DNA被DNA酶降解,B正确;离心后长链DNA出现在沉淀中,短链DNA出现在上清液中,说明DNA被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中,C正确;仅通过该实验无法判断噬菌体的蛋白质是否进入细菌,D错误。
2.D [解析] 噬菌体是病毒,无细胞结构,必须寄生在活细胞内才能增殖,不能用培养基进行培养,A错误;大肠杆菌拟核DNA是环状的,不含游离的磷酸基团,B错误;35S标记的噬菌体侵染的是未被标记的大肠杆菌,35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有进入细胞内,所以子代噬菌体的蛋白质外壳不含35S,C错误;搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌细胞外的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离,若搅拌不充分,会导致沉淀物b中放射性增强,因此沉淀物b放射性的高低,与过程②中搅拌是否充分有关,D正确。
考点三
● 必备知识
1.(1)出现病斑 烟草叶不出现病斑 (2)RNA
2.DNA DNA DNA RNA
【考点易错】
(1)× (2)× (3)× (4)×
[解析] (1)DNA是遗传物质,遗传物质是DNA或RNA。(2)染色体是真核生物遗传物质的主要载体。(3)细胞质内的遗传物质是DNA。(4)肺炎链球菌的遗传物质是DNA。
● 典型例题
1.D [解析] 格里菲思的肺炎链球菌的转化实验证明了S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,但没有证明DNA是转化因子,A错误;艾弗里的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质,B错误;烟草花叶病毒的RNA指导蛋白质的合成,烟草花叶病毒重建实验中,用重组病毒感染烟草,后代病毒是单一病毒,不是重组病毒,C错误;T2噬菌体侵染细菌实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体与细菌分离,而离心管的沉淀物中留下被感染的细菌,D正确。
2.(1)思路
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。培养适宜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。培养相同且适宜时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
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] RNA病毒只含有RNA一种核酸,DNA病毒只含有DNA一种核酸,且RNA中有碱基尿嘧啶,DNA中没有,DNA中有胸腺嘧啶,RNA中没有。所以用含有放射性同位素标记尿嘧啶的宿主细胞培养RNA病毒,子代病毒中就会有放射性,如果培养的是DNA病毒,子代病毒中就不会有放射性。用含有放射性同位素标记胸腺嘧啶的宿主细胞培养DNA病毒,子代病毒中就有放射性,而如果培养的是RNA病毒,子代病毒中就不会有放射性。
经典真题·明考向
1.D [解析] 孟德尔先用具有一对或多对相对性状的纯种豌豆进行正交与反交,再用杂种子一代豌豆进行自交,然后对结果进行统计学分析,最后通过演绎推理发现了遗传规律,A项正确;摩尔根让红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,再将获得的杂种子一代随机交配,结果发现子二代中红眼和白眼的数量比是3∶1,且白眼性状的表现与性别相联系,最后通过演绎推理证明了基因在染色体上,B项正确;赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,然后用35S或32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,最后证明了DNA是遗传物质,该实验采用了对比实验的方法,C项正确;沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础推算出DNA呈螺旋结构,不久之后沃森和克里克从查哥夫的信息“在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量、鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量”中推测出碱基配对的方式,D项错误。
2.C [解析] T2噬菌体侵染大肠杆菌时,其DNA会在大肠杆菌体内复制,合成新的噬菌体DNA, A不符合题意;T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,只有DNA进入大肠杆菌体内,T2噬菌体会利用自身的DNA和大肠杆菌体内的氨基酸等物质来合成新的噬菌体蛋白质外壳,B不符合题意;噬菌体在大肠杆菌的RNA聚合酶的作用下转录出RNA,C符合题意;合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合,合成蛋白质,D不符合题意。
3.C [解析] 噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌,蛋白质外壳没有进入细菌,32P和35S可分别用于标记DNA 和蛋白质。实验组①中离心后15N主要存在于沉淀物中,但是不具有放射性;实验组②中离心后32P和35S主要存在于沉淀物中,因此检测到放射性主要位于沉淀物中;实验组③中离心后3H存在于上清液和沉淀物中,因此上清液和沉淀物中均具有放射性;实验组④中离心后35S主要存在于上清液中,因此检测到放射性主要位于上清液,由以上分析可知,该团队选择的第一、二组实验分别是②和④,C正确。
4.D [解析] DNA分子会被DNA酶水解,故将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,不能得到S型菌,D错误。
5.D [解析] 活体转化实验中,R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现了基因重组,基因重组属于可遗传变异,转化后形成的S型菌的性状可以稳定遗传,A、B错误;离体转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,C错误;DNA酶可以将DNA水解成脱氧核苷酸,所以经DNA酶处理的S型菌提取物中不含有S型菌的DNA,无法使R型菌转化成S型菌,D正确。
课标
要求
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
S型细菌
R型细菌
菌落
表面
表面
菌体
有无致病性
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养
细菌
小鼠体内培养
培养基培养
实验
原则
R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌体内各成分的相互对照
实验
结果
已经加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
实验
结论
已经加热致死的S型细菌体内含有某种“转化因子”
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
联系
①所用材料相同,都是肺炎链球菌;②体内转化实验是基础,仅说明加热致死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA;③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则
实验方法
对比实验(相互对照)
分组
被32P标记的噬菌体+大肠杆菌
被35S标记的噬菌体+大肠杆菌
结果
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中
结果
分析
项目
肺炎链球菌体
外转化实验
噬菌体侵染
细菌实验
设计
思路
运用“减法原理”,人为去除某个影响因素后,观察实验结果的变化
设法将DNA与蛋白质分开,单独、直接研究它们各自不同的功能
处理
方法
对细胞提取物分别进行不同的处理后,将细胞提取物加入R型细菌的培养基中进行转化实验
同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
检测
方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
DNA才是噬菌体的遗传物质
细菌处理
噬菌体
处理
上清液中的放射性比例(%)
加入DNA酶
未加入DNA酶
不处理
35S
2
1
不处理
32P
8
7
侵染前加热杀死
35S
15
11
侵染前加热杀死
32P
76
13
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
动物、植物、真菌等
原核生物
细菌、放线菌等
非
细胞
生物
DNA病毒
仅DNA
乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒等
RNA病毒
仅RNA
烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等
实验组
材料及标记
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
考点一肺炎链球菌转化实验
1.肺炎链球菌的类型
[必修2P43“相关信息”]荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌,感染人体或动物体后,容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
2.格里菲思的体内转化实验
(1)过程与结论
(2)实验分析
①体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?
②格里菲思通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌,除此之外,还可以通过怎样的方法区别R型细菌和S型细菌?
3.艾弗里的体外转化实验
(1)实验思路:。
(2)实验过程及结果
(3)结论:才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(4)从控制自变量的角度分析,艾弗里等人的实验利用了“原理”。
考点易错·明辨析
(1)格里菲思认为加热致死的S型细菌的DNA是转化因子。( )
(2)加入S型菌DNA和R型活菌的培养基中,一段时间后只存在表面光滑的菌落。( )
(3)R型细菌转化为S型细菌属于可遗传变异。( )
(4)艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。( )
(5)加热致死的S型菌不能导致小鼠死亡的原因是S型菌的DNA加热后会失去活性。( )
(6)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。( )
(7)新型冠状病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的。( )
1.比较肺炎链球菌体内和体外转化实验
2.转化的实质
(1)加热致死的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,但缓慢冷却时,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。
1.如图是肺炎链球菌的体内和体外转化实验中R型菌和S型菌的数量变化曲线。下列有关说法错误的是( )
A.体内转化实验中,小鼠体内的S型活菌含有R型菌的遗传物质
B.高温不能改变DNA的结构,所以加热致死的S型菌能将R型菌转变成S型菌
C.①可表示体内转化实验中R型菌(曲线乙)和S型菌(曲线甲)的数量变化曲线
D.②可表示体外转化实验中R型菌(曲线甲)和S型菌(曲线乙)的数量变化曲线
2.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。下列有关叙述错误的是( )
A.本实验的自变量为步骤①中不同酶的处理
B.本实验利用了自变量控制中的“减法原理”
C.固体培养基比液体培养基更便于观察结果
D.DNA酶处理的一组为实验组,另一组为对照组
(1)在肺炎链球菌体内转化实验中,使小鼠死亡的是S型细菌,不是S型细菌的DNA。
(2)在肺炎链球菌体内转化实验中,只有少数的R型细菌转化为S型细菌,并非全部的R型细菌都发生转化。
(3)艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质,同时证明了蛋白质等不是遗传物质,而格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。
考点二噬菌体侵染细菌实验
1.T2噬菌体的结构与增殖
(1)结构
(2)增殖
①模板:进入细菌体内的。
②合成噬菌体DNA的原料:。
③合成噬菌体的蛋白质的原料为,场所为。
2.实验方法:法,用分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
3.实验过程
(1)标记噬菌体
(2)噬菌体侵染细菌
4.实验结果分析与结论
(1)结果与分析
(2)结论:是遗传物质。
考点易错·明辨析
(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。( )
(2)T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖。( )
(3)32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间过长或过短都会降低上清液的放射性。( )
(4)T2噬菌体侵染细菌实验可证明细菌的遗传物质是DNA。( )
(5)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验说明了DNA是主要的遗传物质。( )
(6)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。( )
情境长句·练思维
(1)噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌的目的是,离心的目的是。
(2)噬菌体侵染细菌的实验中,(填“能”或“不能”)用3H、14C标记噬菌体,原因是。
(3)噬菌体侵染细菌的实验中,(填“能”或“不能”)同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌,原因是。
1.比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
2.实验结果及误差分析
(1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌实验
(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌实验
1.[2023·北大附中调研]为了研究噬菌体侵染细菌的过程,研究者分别用32P和35S标记的噬菌体侵染了未被放射性标记的细菌。在短时间保温后进行离心(未搅拌),测定了上清液中的放射性,结果如表所示。下列相关说法中不正确的是( )
注:DNA酶与噬菌体同时加入;离心后长链DNA出现在沉淀中、短链DNA出现在上清液中。
A.用32P和35S分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质
B.细菌被杀死后会促进噬菌体DNA被DNA酶降解
C.DNA被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中
D.从实验结果中可知噬菌体的蛋白质没有进入细菌
2.[2023·云南丽江一模]某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的实验,下列有关分析正确的是( )
A.为获得35S标记的噬菌体,可用含35S的完全培养基进行培养
B.大肠杆菌拟核DNA上含有2个游离的磷酸基团
C.35S将出现在子代噬菌体的蛋白质外壳中
D.沉淀物b放射性的高低,与过程②中搅拌是否充分有关
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考点三DNA是主要的遗传物质
1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论:是烟草花叶病毒的遗传物质。
2.DNA是主要的遗传物质
考点易错·明辨析
(1)DNA是遗传物质,遗传物质就是DNA。( )
(2)染色体是生物体的遗传物质。( )
(3)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。( )
(4)肺炎链球菌的遗传物质主要是DNA。( )
1.[2023·天津市区重点学校二模]在探究核酸是遗传物质的科学历程中,有T2噬菌体侵染细菌、肺炎链球菌的转化、烟草花叶病毒感染和重建等经典实验。下列有关叙述正确的是( )
A.格里菲思的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质
B.艾弗里的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C.烟草花叶病毒重建实验中,用重组病毒感染烟草,后代病毒仍是重组病毒
D.T2噬菌体侵染细菌实验中,搅拌的目的是使吸附的噬菌体与细菌分离
2.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(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
探究“遗传物质”种类的3种方法
经典真题·明考向
1.[2022·广东卷]下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
2.[2022·湖南卷]T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( )
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
3.[2022·海南卷]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( )
A.①和④B.②和③C.②和④D.④和③
4.[2021·全国乙卷]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( )
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
5.[2020·浙江7月选考]下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述,正确的是( )
A.活体转化实验中,R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B.活体转化实验中,S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C.离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
第17讲 DNA是主要的遗传物质
考点一
● 必备知识
1.光滑 粗糙 有 无
2.(1)R型活细菌 死亡 不死亡 死亡 活的R型细菌无毒性,活的S型细菌有毒性 已加热致死的S型细菌无毒性 R型细菌可转化为S型细菌 转化因子
(2)①加热杀死S型菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。
②还可以通过显微镜观察细菌有无荚膜或在固体培养基上观察菌落特征,若表面光滑,则为S型细菌,若表面粗糙,则为R型细菌。
3.(1)设法分别去除S型细菌的各组分后与R型活细菌混合培养,观察是否具有转化活性 (3)DNA (4)减法
【考点易错】
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)×
[解析] (1)格里菲思认为加热致死的S型细菌中有转化因子,可以让无致病性的R型活细菌转化为有致病性的S型活细菌,但并未确认转化因子究竟是什么物质。(2)加入S型菌DNA和R型活菌的培养基中,一段时间后同时存在表面光滑的菌落和表面粗糙的菌落。(3)R型细菌转化为S型细菌属于基因重组,基因重组属于可遗传变异。(4)单独的DNA无致病性,不能使小鼠死亡。(5)加热致死的S型菌不能导致小鼠死亡的原因是S型菌经过加热后丧失侵染能力,S型菌的DNA并没有因加热而失去活性。(6)格里菲思实验提出存在转化因子,但没有证明转化因子是DNA。(7)新型冠状病毒的遗传物质是RNA,肺炎链球菌的遗传物质是DNA。
● 典型例题
1.B [解析] 在肺炎链球菌的体内转化实验中,R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭,所以曲线在开始段有所下降,后随着小鼠免疫系统的破坏,R型细菌数量又开始增加,所以曲线上升;加热致死的S型菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌,并通过繁殖使数量增多,曲线上升,即图①表示体内转化实验,曲线甲表示S型菌,曲线乙表示R型菌。在肺炎链球菌的体外转化实验中,R型细菌能在培养基中大量增殖;加热致死的S型菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌,S型细菌也能在培养基中大量增殖,所以曲线都上升,即图②表示体外转化实验,R型菌为曲线甲,S型菌为曲线乙。综上所述,A、C、D正确;高温能使DNA变性,能改变其结构,但降低到合适的温度时,DNA能复性,因此,加热致死的S型菌能将R型菌转变成S型菌,B错误。
2.D [解析] 本实验的自变量为步骤①中不同酶的处理,分别研究蛋白质、DNA等物质是否为遗传物质,A正确;本实验用相应的酶特异性地去除了某些物质进行转化实验,利用了自变量控制中的“减法原理”,B正确;在实验中,固体培养基上能形成菌落利于观察,C正确;此实验中两个组别都是实验组,两组实验形成相互对照,D错误。
考点二
● 必备知识
1.(1)DNA C、H、O、N、P 蛋白质 C、H、O、N、S
(2)①噬菌体DNA ②大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
③大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体
2.同位素标记 35S、32P
3.(1)噬菌体 噬菌体 (2)高 低 低 高
4.(1)32P标记的DNA进入了宿主细胞内 35S标记的蛋白质外壳未进入宿主细胞,仍留在细胞外 (2)DNA
【考点易错】
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)噬菌体增殖所需模板来自噬菌体自身,原料和酶由细菌提供。(2)T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内,不能在肺炎链球菌中复制和增殖。(3)32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间过长或过短,都会增加上清液的放射性。(4)噬菌体侵染细菌实验可证明噬菌体的遗传物质是DNA。(5)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验说明了DNA是噬菌体的遗传物质。(6)蛋白质和DNA中都有N。
【情境长句】
(1)使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
(2)不能 蛋白质和DNA都含有H和C
(3)不能 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具有放射性
● 典型例题
1.D [解析] 在研究噬菌体侵染细菌的过程的实验中,分别用35S和32P标记了噬菌体的蛋白质和DNA,A正确;由表格数据可知,侵染前加热杀死细菌,与不处理相比,加入DNA酶后,上清液中的放射性比例上升明显,说明细菌被杀死后会促进噬菌体DNA被DNA酶降解,B正确;离心后长链DNA出现在沉淀中,短链DNA出现在上清液中,说明DNA被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中,C正确;仅通过该实验无法判断噬菌体的蛋白质是否进入细菌,D错误。
2.D [解析] 噬菌体是病毒,无细胞结构,必须寄生在活细胞内才能增殖,不能用培养基进行培养,A错误;大肠杆菌拟核DNA是环状的,不含游离的磷酸基团,B错误;35S标记的噬菌体侵染的是未被标记的大肠杆菌,35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有进入细胞内,所以子代噬菌体的蛋白质外壳不含35S,C错误;搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌细胞外的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离,若搅拌不充分,会导致沉淀物b中放射性增强,因此沉淀物b放射性的高低,与过程②中搅拌是否充分有关,D正确。
考点三
● 必备知识
1.(1)出现病斑 烟草叶不出现病斑 (2)RNA
2.DNA DNA DNA RNA
【考点易错】
(1)× (2)× (3)× (4)×
[解析] (1)DNA是遗传物质,遗传物质是DNA或RNA。(2)染色体是真核生物遗传物质的主要载体。(3)细胞质内的遗传物质是DNA。(4)肺炎链球菌的遗传物质是DNA。
● 典型例题
1.D [解析] 格里菲思的肺炎链球菌的转化实验证明了S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,但没有证明DNA是转化因子,A错误;艾弗里的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质,B错误;烟草花叶病毒的RNA指导蛋白质的合成,烟草花叶病毒重建实验中,用重组病毒感染烟草,后代病毒是单一病毒,不是重组病毒,C错误;T2噬菌体侵染细菌实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体与细菌分离,而离心管的沉淀物中留下被感染的细菌,D正确。
2.(1)思路
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。培养适宜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。培养相同且适宜时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
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] RNA病毒只含有RNA一种核酸,DNA病毒只含有DNA一种核酸,且RNA中有碱基尿嘧啶,DNA中没有,DNA中有胸腺嘧啶,RNA中没有。所以用含有放射性同位素标记尿嘧啶的宿主细胞培养RNA病毒,子代病毒中就会有放射性,如果培养的是DNA病毒,子代病毒中就不会有放射性。用含有放射性同位素标记胸腺嘧啶的宿主细胞培养DNA病毒,子代病毒中就有放射性,而如果培养的是RNA病毒,子代病毒中就不会有放射性。
经典真题·明考向
1.D [解析] 孟德尔先用具有一对或多对相对性状的纯种豌豆进行正交与反交,再用杂种子一代豌豆进行自交,然后对结果进行统计学分析,最后通过演绎推理发现了遗传规律,A项正确;摩尔根让红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,再将获得的杂种子一代随机交配,结果发现子二代中红眼和白眼的数量比是3∶1,且白眼性状的表现与性别相联系,最后通过演绎推理证明了基因在染色体上,B项正确;赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,然后用35S或32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,最后证明了DNA是遗传物质,该实验采用了对比实验的方法,C项正确;沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础推算出DNA呈螺旋结构,不久之后沃森和克里克从查哥夫的信息“在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量、鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量”中推测出碱基配对的方式,D项错误。
2.C [解析] T2噬菌体侵染大肠杆菌时,其DNA会在大肠杆菌体内复制,合成新的噬菌体DNA, A不符合题意;T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,只有DNA进入大肠杆菌体内,T2噬菌体会利用自身的DNA和大肠杆菌体内的氨基酸等物质来合成新的噬菌体蛋白质外壳,B不符合题意;噬菌体在大肠杆菌的RNA聚合酶的作用下转录出RNA,C符合题意;合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合,合成蛋白质,D不符合题意。
3.C [解析] 噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌,蛋白质外壳没有进入细菌,32P和35S可分别用于标记DNA 和蛋白质。实验组①中离心后15N主要存在于沉淀物中,但是不具有放射性;实验组②中离心后32P和35S主要存在于沉淀物中,因此检测到放射性主要位于沉淀物中;实验组③中离心后3H存在于上清液和沉淀物中,因此上清液和沉淀物中均具有放射性;实验组④中离心后35S主要存在于上清液中,因此检测到放射性主要位于上清液,由以上分析可知,该团队选择的第一、二组实验分别是②和④,C正确。
4.D [解析] DNA分子会被DNA酶水解,故将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,不能得到S型菌,D错误。
5.D [解析] 活体转化实验中,R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现了基因重组,基因重组属于可遗传变异,转化后形成的S型菌的性状可以稳定遗传,A、B错误;离体转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,C错误;DNA酶可以将DNA水解成脱氧核苷酸,所以经DNA酶处理的S型菌提取物中不含有S型菌的DNA,无法使R型菌转化成S型菌,D正确。
课标
要求
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
S型细菌
R型细菌
菌落
表面
表面
菌体
有无致病性
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养
细菌
小鼠体内培养
培养基培养
实验
原则
R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌体内各成分的相互对照
实验
结果
已经加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
实验
结论
已经加热致死的S型细菌体内含有某种“转化因子”
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
联系
①所用材料相同,都是肺炎链球菌;②体内转化实验是基础,仅说明加热致死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA;③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则
实验方法
对比实验(相互对照)
分组
被32P标记的噬菌体+大肠杆菌
被35S标记的噬菌体+大肠杆菌
结果
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中
结果
分析
项目
肺炎链球菌体
外转化实验
噬菌体侵染
细菌实验
设计
思路
运用“减法原理”,人为去除某个影响因素后,观察实验结果的变化
设法将DNA与蛋白质分开,单独、直接研究它们各自不同的功能
处理
方法
对细胞提取物分别进行不同的处理后,将细胞提取物加入R型细菌的培养基中进行转化实验
同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
检测
方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
DNA才是噬菌体的遗传物质
细菌处理
噬菌体
处理
上清液中的放射性比例(%)
加入DNA酶
未加入DNA酶
不处理
35S
2
1
不处理
32P
8
7
侵染前加热杀死
35S
15
11
侵染前加热杀死
32P
76
13
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
动物、植物、真菌等
原核生物
细菌、放线菌等
非
细胞
生物
DNA病毒
仅DNA
乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒等
RNA病毒
仅RNA
烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等
实验组
材料及标记
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
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