高考生物总复习 第5单元 遗传的分子基础 第20讲 核酸.docx

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高考生物总复习第5单元遗传的分子基础第20讲核酸

第20讲核酸是遗传物质的证据、DNA的分子结构和特点

考纲要求

　1.噬菌体侵染细菌的实验[必考（b）、加试（b）]。

2.肺炎双球菌转化实验[必考（b）、加试（b）]。

3.烟草花叶病毒的感染和重建实验[必考（a）、加试（a）]。

4.核酸分子的组成[必考（a）、加试（a）]。

5.DNA分子的结构和特点[必考（b）、加试（b）]。

6.活动：

制作DNA双螺旋结构模型[必考（b）、加试（b）]。

考点一　核酸是遗传物质的证据

1．噬菌体侵染细菌实验

（1）T2噬菌体结构及生活方式

（2）实验过程

（3）结论：

在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。

2．肺炎双球菌转化实验

（1）原理：

活的S型菌使小鼠患败血症而死亡。

（2）材料：

S型（有毒）和R型（无毒）肺炎双球菌、小鼠。

（3）过程

①活体细菌转化实验过程和结论

②离体细菌转化实验过程和结论

3．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）结论：

RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

4．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染

（1）实验过程及现象

（2）结果分析与结论：

重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系而不是提供蛋白质的株系。

思考诊断

1．利用表格比较两个肺炎双球菌转化实验的区别

项目

活体细菌转化实验

离体细菌转化实验

培养细菌

在小鼠体内

体外培养基

实验对照

R型菌与S型菌的毒性对照

S型菌各组成成分的作用进行对照

巧妙构思

用加热杀死的S型菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化

将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用

实验结论

加热杀死的S型菌体内有“转化因子”

S型菌的DNA是遗传物质

2.加热杀死的S型菌中的蛋白质和DNA是否都永久丧失了活性？

提示　不是。

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。

3．肺炎双球菌转化的实质是什么？

提示　肺炎双球菌转化实验中S型菌的DNA片段整合到了R型菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。

1．噬菌体的复制式增殖过程

（1）模板：

进入细菌体内的是噬菌体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

2．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析

（1）含32P的噬菌体侵染大肠杆菌

（2）含35S的噬菌体侵染大肠杆菌

3．肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

比较项目

肺炎双球菌离体转化实验

噬菌体侵染细菌实验

设计思路

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遗传功能

处理方法

直接分离：

分离S型菌的DNA、荚膜物质、蛋白质等，分别与R型菌混合培养

同位素标记法：

分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA

结论

①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质；

②说明了遗传物质可发生可遗传的变异

①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质；

②说明DNA能控制蛋白质的合成；

③说明DNA能自我复制

4．生物体内核酸种类及遗传物质

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

DNA

酵母菌、玉米、人

原核生物

DNA和RNA

DNA

细菌、蓝细菌、放线菌

非细胞生物

大多数病毒

仅有DNA

DNA

乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒

极少数病毒

仅有RNA

RNA

烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等

题型一　噬菌体侵染细菌的实验

1．（2015·嘉兴五校第一次联考）用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，侵染一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体放射性的30%。

在侵染时间内，被侵染细菌的存活率接近100%。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中

B．沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA

C．上清液的放射性主要来自噬菌体的蛋白质外壳

D．在噬菌体遗传特性的传递过程中起作用的是DNA

答案　C

解析　32P标记在噬菌体的DNA上，因此在实验过程中上清液中出现放射性的原因可能是培养时间过短，部分噬菌体的DNA还没有注入大肠杆菌内，或培养时间过长，部分被噬菌体侵染的大肠杆菌裂解，使含有放射性的子代噬菌体存在于上清液中。

2．（2015·杭州二中月考）赫尔希和蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无32P标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。

下列叙述不正确的是（　　）

A．搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离

B．32P主要集中在沉淀物中，上清液中也能检测到少量的放射性

C．如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性降低

D．本实验结果说明DNA在亲子代之间的传递具有连续性

答案　C

解析　噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是通过物理作用使已吸附的噬菌体与大肠杆菌分离，A项正确；32P主要存在于噬菌体的DNA上，噬菌体的DNA会注入细菌体内复制和指导蛋白质合成，有少量噬菌体没有侵入到细菌内，会使上清液中检测到少量放射性，B项正确；离心前混合时间过长，会导致细菌裂解，大量噬菌体释放，故上清液中放射性增加，C项错误；本实验结果说明DNA在噬菌体增殖中起到连续性作用，D项正确。

题型二　肺炎双球菌转化实验

3．（2016·温州检测）肺炎双球菌转化的实验中，用DNA酶处理从S型活菌中提取的DNA并与R型菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生长。

设置本实验步骤的目的是（　　）

A．证明R型菌的生长并不需要S型活菌的DNA

B．用以补充R型菌生长过程中所需要的营养物质

C．直接证明S型菌的DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素

D．与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照

答案　D

解析　用DNA酶处理从S型活菌中提取的DNA，目的是为了证明DNA的作用，A错误；DNA不是细菌生长过程中所需要的营养物质，B错误；不能直接证明S型菌的DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素，C错误；S型菌中提取的DNA能使R型菌转化为S型菌，DNA酶处理从S型菌中提取的DNA，并使DNA水解，结果R型菌没有发生转化，这两组实验形成对照实验，证明DNA是遗传物质，DNA的水解产物不是“转化因子”，D正确。

4．1928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：

第一组

第二组

第三组

第四组

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，从小鼠体内分离到S型活菌

小鼠不死亡

小鼠死亡，从小鼠体内分离到S型活菌

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四组小鼠死亡并分离到S型活菌

B．对第四组实验的分析必须是以第一～三组的实验为参照

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”

答案　D

解析　本实验只能得出存在转化因子，但转化因子的化学本质需要通过离体细菌转化实验来得出，D错误。

题型三　烟草花叶病毒的感染和重建实验

5．烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟叶，但二者的病斑不同，如图所示。

下列说法中不正确的是（　　）

A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用

B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用

C．c、d过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒

D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质

答案　D

解析　由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草叶片，因此没有证明烟草花叶病毒的RNA是不是遗传物质。

6．下面是兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。

（1）实验目的：

略。

（2）材料用具：

显微注射器，该流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。

（3）实验步骤：

第一步：

把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_______________________

________________________________________________________________________。

第二步：

取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。

第三步：

将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。

（4）请预测结果及结论：

①________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③若A、B、C三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。

答案　（3）分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理

（4）①若A、C两组出现该流感病毒，B组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现该流感病毒，A组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是DNA

解析　病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸包括DNA和RNA两类，根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。

归纳整合

对探索遗传物质的经典实验的5点总结

（1）一切生物（朊病毒除外）的遗传物质是核酸（DNA或RNA）。

（2）细胞内既有DNA又有RNA，但只有DNA是遗传物质。

其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。

（3）病毒只含有一种核酸——DNA或RNA，遗传物质是DNA或RNA。

（4）原核细胞的DNA分布于拟核和细胞质中的质粒中。

真核细胞的DNA主要存在于染色体上，少数存在于细胞质中的叶绿体、线粒体或质粒中。

（5）只有针对“所有生物”时，才可称“DNA是主要的遗传物质”，否则，针对任何一种生物，其遗传物质均无“主要”之说——任何生物的遗传物质都是“唯一”的核酸（要么为DNA，无DNA时为RNA）。

考点二　DNA的分子结构和制作DNA双螺旋结构模型

1．DNA分子的化学组成及结构特点

（1）DNA分子的化学组成

①基本组成元素：

C、H、O、N、P。

②基本单位

（2）DNA分