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文档介绍
【生物】2018届一轮复习第17讲 DNA是主要的遗传物质教案
第17讲 DNA是主要的遗传物质 2017备考·最新考纲 人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ) 考点一 肺炎双球菌的转化实验(5年7考) [自主梳理] 1.肺炎双球菌的类型 特点类型 菌落 荚膜 毒性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 无 无 2.格里菲思体内转化实验 (1)过程 (2)结论 加热杀死的S型细菌中,含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。 3.艾弗里的体外转化实验 (1)方法 直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,研究它们各自的遗传功能。 (2)实验过程及结果 (3)结论 DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是转化因子,是遗传物质。 [跟进题组] 题组一 格里菲思实验分析 1.1928年,英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验。 第1组 第2组 第3组 第4组 实验处理 注射活的R型菌 注射活的S型菌 注射加热杀死的S型菌 注射活的R型菌与加热杀死的S型菌 实验结果 小鼠不死亡 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 下列关于此实验的分析不正确的是( ) A.实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离出S型活细菌 B.分析第4组实验时必须是以第1~3组的实验为参照 C.本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化 D.本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子” 解析 肺炎双球菌转化实验的关键实验是向小鼠注射活的R型菌与加热杀死的S型菌,小鼠死亡,且从小鼠体内分离出了S型活细菌;该实验表明了R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化;实验中没有从S型菌体内提取DNA,单独直接地观察DNA的作用,故不能证明DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子。 答案 D 2.如图表示肺炎双球菌的转化实验,下列说法中正确的是( ) 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 从d组死亡小鼠身上分离得到的S型细菌是由R型细菌转化为S型活细菌,C错误;细菌的转化属于基因重组,D错误。 答案 A 细菌体内转化实验的2点提醒 (1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死,而是具有毒性的S型细菌使小鼠致死。 (2)并非所有的R型细菌都能被转化 由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此转化过程中并不是所有的R型细菌都能被转化成S型细菌,而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。 题组二 艾弗里实验分析 3. 科学家为探究转化因子的本质,进行了如图所示的一组实验。该组实验不能得到的结果或结论是( ) A.实验2只出现R型菌落 B.实验1、3均出现R型和S型菌落 C.DNA是转化因子 D.DNA纯度越高转化效率就越高 解析 三组实验中,自变量是培养基加入的酶种类,实验1中加入RNA酶,由于R型菌的遗传物质是DNA,加入的是杀死的S型菌的DNA,所以RNA酶不起作用,R型菌可能发生转化,出现R型和S型菌落,同理推出实验3也出现R型和S型菌落。实验2中加入DNA酶,破坏了DNA,R型菌不发生转化,只出现R型菌落。三个实验说明DNA是转化因子。本实验不能说明DNA纯度越高转化效率就越高的结论。 答案 D 4.下列关于格里菲思和艾弗里完成的肺炎双球菌转化实验的叙述中,错误的是( ) A.加热杀死的S型菌的DNA进入R型菌细胞内,使R型菌转化成S型菌 B.R型菌转化后出现荚膜,反对者认为可能是突变所致,不能说明DNA是遗传物质 C.艾弗里提取的DNA掺杂有非常少量的蛋白质,实验中没有完全排除蛋白质的作用 D.艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质 解析 艾弗里的肺炎双球菌转化实验能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质。 答案 D 格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)3个“不同” [自主梳理] 1.实验材料 T2噬菌体和大肠杆菌 (1)噬菌体的结构及生活方式 (2)噬菌体的复制式增殖 增殖需要的条件 内容 模板 噬菌体的DNA 合成噬菌体DNA的原料 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸 合成噬菌体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸 场所 大肠杆菌的核糖体 2.实验方法 同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。 3.实验过程 (1)标记噬菌体 (2)侵染细菌 结果 结果 4.实验结果分析 (1)噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。 (2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。 5.结论 DNA是遗传物质。 1.高考重组 判断正误 (1)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质(2015·江苏卷)(√) (2)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖(2013·海南,13D)(√) (3)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质(2013·新课标Ⅱ,5改编)(√) (4)噬菌体的蛋白质可用32P放射性同位素标记(2012·上海,11D)(×) (5)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(2012·山东,5B)(×) 以上内容主要对教材必修2 P44~45噬菌体侵染细菌实验相关内容的考查,把握实验方法、原理、结论及对本实验与肺炎双球菌的转化实验对比,找出其异同点是解题关键。 2.(必修2 P4-4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( ) 实验组号 接种菌型 加入S型细菌物质 培养皿长菌情况 ① R 蛋白质 R型 ② R 荚膜多糖 R型 ③ R DNA R型、S型 ④ R DNA(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。 答案 C [跟进题组] 题组一 噬菌体侵染细菌实验分析 1.某同学重复噬菌体侵染细菌的实验,由于对其中一组噬菌体进行同位素标记时有误(其他操作正确),导致两组实验结果如下: 组别 同位素分布情况 一 沉淀物中放射性很高,上清液中放射性很低 二 沉淀物和上清液中放射性均较高 以上两组实验对噬菌体进行标记的元素分别是( ) A.32P、35S B.35S、32P C.32P、14C D.32P、32P 解析 解答本题首先要清楚教材相关实验中两组实验的结果:用32P标记的一组放射性主要出现在沉淀物中,用35S标记的一组放射性主要出现在上清液中。然后对比表格中的实验结果可知,第一组是正常的,该组是用32P标记的一组。另一组应为用35S标记的一组,但因对同位素标记时有误出现了异常。将第二组正常的实验结果与异常的实验结果进行对比并分析可知:沉淀物和上清液中均有较高的放射性,其原因一定是用蛋白质和DNA共有的元素对噬菌体进行了标记,如14C或18O或3H或15N。 答案 C 2.(2015·湖北重点中学联考)下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图,对此实验的有关叙述正确的是( ) A.本实验所使用的被标记的噬菌体是直接接种在含有35S的培养基中获得的 B.选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA C.采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性 D.实际操作中只能在上清液中检测到放射性,下层沉淀物中不可能检测到 解析 噬菌体是病毒,无细胞结构,不能在培养基上生存,应该先用含有35S的培养基培养细菌,再用被35S 标记的细菌去培养噬菌体;选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA,便于分离;实验中采用搅拌和离心等手段是为了把蛋白质外壳和细菌分开,再分别检测其放射性;本实验的结果是放射性主要集中在上清液中,沉淀物中有少量放射性。 答案 B 关注噬菌体侵染细菌实验的2个关键环节 (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。 题组二 噬菌体侵染实验与艾弗里实验的比较 3.艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验,都能证明DNA是遗传物质,对这两个实验的研究方法可能有:①设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应,②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是( ) A.两者都运用了①和② B.前者运用了①,后者运用了② C.前者只运用了②,后者运用了①和② D.前者只运用了①,后者运用了①和② 解析 题中两个实验的设计思路都是把DNA和蛋白质分开,研究各自的效应,但艾弗里的肺炎双球菌转化实验没有用放射性同位素标记法,故D正确。 答案 D 4.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( ) A.重组DNA片段,研究其表型效应 B.诱发DNA突变,研究其表型效应 C.设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的遗传效应 D.应用同位素示踪技术,研究DNA在亲代与子代之间的传递 解析 艾弗里等人肺炎双球菌体外转化实验,首次证明DNA是使R型细菌转化为S型细菌的物质;赫尔希与蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质,两者都是设法将DNA与蛋白质分离, 单独地、直接地观察各自在遗传中的作用。肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术。 答案 C 艾弗里肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计思路的比较 实验名称 艾弗里肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 实验思路 设法将DNA与其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的作用 设计原则 对照原则和单一变量原则 处理方式的区别 直接分离法:分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型活细菌混合培养 同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S) 实验结论 DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质 [自主梳理] 1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 (1)实验1 (2)实验2 (3)结论 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 2.生物的遗传物质[连线] 3.判断正误 (1)肺炎双球菌的转化实验,证明DNA是主要的遗传物质(×) (2)病毒的遗传物质是RNA和DNA(×) (3)DNA是噬菌体的主要遗传物质(×) (4)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸(√) (5)所有生物的遗传物质都是DNA(×) (6)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA,少部分病毒的遗传物质是RNA(√) [跟进题组] 题组一 病毒感染及重组实验 1.如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程,实验表明这种病原体( ) A.寄生于细胞内,通过RNA遗传 B.寄生于细胞间,通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞间,通过RNA遗传 解析 从图示可看出,将RNA接种在叶片上,叶片出现了病斑,而将蛋白质外壳接种到叶片上,叶片上没有出现病斑,所以该病原体是通过RNA遗传的。病毒都是寄生在细胞内的,其利用细胞提供的酶进行相关代谢。 答案 A 2.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中,不可能出现的结果是( ) 实验编号 实验过程 实验结果 病斑类型 病斑中分离出的病毒类型 ① a型TMV感染植物 a型 a型 ② b型TMV感染植物 b型 b型 ③ 组合病毒(a型TMV b型 a型 的蛋白质+b型TMV的RNA)→感染植物 ④ 组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④ 解析 因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA,而不是蛋白质。③中的RNA是b型TMV的,分离出的病毒类型就应该是b型。 答案 C 探索遗传物质的经典实验总结 题组二 DNA是主要的遗传物质 3.下列关于遗传物质的说法,错误的是( ) ①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.③④⑤ 解析 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA;细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA;甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒,遗传物质是RNA。 答案 C 4.下列叙述不能说明核酸是遗传物质的是( ) A.T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞后能合成T2噬菌体的外壳蛋白 B.外源DNA导入受体细胞后并整合到染色体上,随受体细胞稳定遗传 C.烟草花叶病毒的RNA与霍氏车前病毒的蛋白质重建而成的新病毒能感染烟草并增殖出完整的烟草花叶病毒 D.肺炎双球菌的转化实验中,加热后杀死的S型菌和活的R型菌混合后注射到小鼠体内,最终能分离出活的S型菌 解析 要证明核酸是遗传物质,应将S型菌的核酸从其他化学成分中分离出来,单独观察其作用。 答案 D 生物的遗传物质 细胞生物(真核、原核) 非细胞生物(病毒) 核酸 DNA和RNA 仅有DNA 仅有RNA 遗传物质 DNA DNA RNA 举例 动物、植物、真菌、细菌、蓝藻、放线菌等 乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等 易错警示! 界定不同生物的遗传物质 (1)若是某种生物:其遗传物质是DNA或RNA。 (2)若是有细胞结构的生物或DNA病毒:其遗传物质都是DNA,只有RNA病毒的遗传物质才是RNA。 (3)若问整个生物界的生物:其遗传物质“主要”是DNA。 易错易混 防范清零 [易错清零] 易错点1 误认为格里菲思实验证明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA或误认为艾弗里实验运用了“同位素标记”技术 点拨 (1)格里菲思实验仅能证明S型菌中含有某种“转化因子”,但并未具体证明转化因子是何种物质。 (2)艾弗里实验所用方法为“化学分离提取法”而不是放射性同位素标记法,噬菌体侵染细菌实验所利用的才是放射性同位素标记法(32P、35S)。 易错点2 未明确“标记”对象与实验结果的对应关系 点拨 “两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题 易错点3 不能正确分析噬菌体侵染细菌实验的实验误差 点拨 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 (2)35S噬菌体侵染大肠杆菌 易错点4 误认为原核生物或真核生物细胞质中的遗传物质为RNA或认为某一生物遗传物质主要是DNA 点拨 (1)真核生物(包括细胞质、细胞核中)和原核生物的遗传物质一定是DNA。 (2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。 (3)绝大多数生物的遗传物质是DNA,因此DNA是主要的遗传物质。 [纠错小练] 1.(2016·山师大附中模拟)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。下列关于这两个实验的叙述正确的是( ) A.二者都应用了同位素示踪技术 B.二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应 C.艾弗里的实验设置了对照,赫尔希与蔡斯的实验没有对照 D.二者都诱发了DNA突变 解析 只有噬菌体侵染细菌实验应用了同位素示踪技术,A 项错误;两实验最关键的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应,B项正确;赫尔希与蔡斯的实验是相互对照,C项错误;两实验都没有诱发DNA突变,D项错误。 答案 B 2.如果用15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染未标记的细菌,在产生的子代噬菌体的组成成分中,能够找到的放射性元素为( ) A.可在DNA中找到15N和32P B.可在外壳中找到15N和35S C.可在DNA中找到15N和32P、35S D.可在外壳中找到15N 解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,32P标记的是噬菌体的DNA,15N标记的是噬菌体的蛋白质外壳和DNA。让带标记的噬菌体侵染未标记的细菌,噬菌体以自身的DNA为模板,利用细菌提供的脱氧核苷酸和氨基酸,合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。由于DNA复制为半保留复制,故子代噬菌体的DNA中可找到15N和32P,而蛋白质外壳中找不到15N和35S,故A项正确。 答案 A 3.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测,上清液的放射性占10%,沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因可能是( ) A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌 B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离 C.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中 答案 C 4.下列关于DNA是生物的主要遗传物质的叙述,正确的是( ) A.所有生物的遗传物质都是DNA B.真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA,少部分病毒的遗传物质是RNA C.动物、植物、真菌的遗传物质是DNA,除此以外的其他生物的遗传物质是RNA D.真核生物、原核生物的遗传物质是DNA,其他生物的遗传物质是RNA 答案 B 演练真题 领悟考向 1.(2015·课标卷Ⅰ,5)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc),该蛋白无致病性。PrPc 的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒),就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc,实现朊粒的增殖,可以引起疯牛病。据此判断,下列叙述正确的是( ) A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程 解析 根据题干信息知,朊粒为蛋白质,不可能整合到宿主的基因组中,A错误;由题干可知,朊粒的增殖是通过诱导更多的PrPc的空间结构改变实现的,而肺炎双球菌的增殖方式为二分裂,B错误;蛋白质功能发生变化的一个重要原因是空间结构发生改变,C正确;遗传信息的翻译过程是指在核糖体上以mRNA为模板合成蛋白质的过程,而PrPc转变为PrPsc的过程是空间结构的改变,不符合上述特点,D错误。 答案 C 2.(2013·新课标Ⅱ,5)在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是( ) ①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 ⑤DNA的X光衍射实验 A.①② B.②③ C.③④ D.④⑤ 解析 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和基因的自由组合定律;摩尔根通过果蝇的杂交实验证明了基因位于染色体上;DNA的X光衍射实验说明了DNA分子呈螺旋结构。证明DNA是遗传物质的实验有肺炎双球菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。 答案 C 3.(2013·海南,13)关于T2噬菌体的叙述,正确的是( ) A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素 B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中 C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质 D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖 解析 核酸中不含硫元素,故A错误;T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中,故B错误;任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种,T2噬菌体的遗传物质是DNA,故C错误;T2噬菌体作为病毒,只能利用宿主细胞的物质进行增殖,D正确。 答案 D 4.(2014·福建理综,28节选)人类对遗传的认知逐步深入: (1)格里菲思用于转化实验的肺炎双球菌中,S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型,R型菌是由SⅡ型突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型菌混合培养,出现了S型菌。有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生,但该实验中出现的S型菌全为________,否定了这种说法。 (2)沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型,该模型用________解释DNA分子的多样性,此外,________的高度精确性保证了DNA遗传信息稳定传递。 解析 (1)如果S型菌出现是由于基因突变导致的,根据基因突变不定向的特点,产生的S型菌可能有SⅠ、SⅡ、SⅢ三种类型;而实验中全为SⅢ,否定了上述说法。 (2)DNA分子的多样性是由于碱基对排列顺序的多样性;保证DNA遗传信息稳定遗传给后代的是高度精确的碱基互补配对机制。 答案 (1)SⅢ (2)碱基对排列顺序的多样性 碱基互补配对查看更多