高考生物一轮复习第六单元第20讲.docx

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高考生物一轮复习第六单元第20讲

[考纲要求]　人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）。

考点一　肺炎双球菌转化实验的分析

1.肺炎双球菌类型的比较

　　特点

类型　　　

菌落

荚膜

毒性

S型

光滑

有

有

R型

粗糙

无

无

2.格里菲思的体内转化实验过程和结论

3.艾弗里的体外转化实验

（1）过程与结果

（2）结论：

DNA是“转化因子”，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

1.判断常考语句，澄清易混易错

（1）肺炎双球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律（　×　）

（2）格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”（　×　）

（3）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（　×　）

（4）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（　√　）

2.分析命题热图，明确答题要点

如图为肺炎双球菌的转化实验中的一部分图解，请分析：

（1）在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。

（2）依据上述实验，可作出DNA是遗传物质的假设。

1.肺炎双球菌两个转化实验的比较

体内转化实验

体外转化实验

科学家

格里菲思

艾弗里及其同事

细菌培养场所

小鼠体内

培养基（体外）

实验原理

S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症

对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用

实验原则

R型细菌与S型细菌的毒性进行对照

S型细菌各成分的作用进行对照

实验构思

用加热杀死的S型细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、单独地观察某种物质在实验中所起的作用

结果观察

小鼠是否死亡

培养基中菌落类型

实验结论

S型细菌体内有转化因子

S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质

联系

①所用的材料相同：

都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌

②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA

③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则

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。

命题点一　肺炎双球菌体内转化实验分析

1.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型活细菌是由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

答案　A

解析　对照原则和单一变量原则是生物实验设计的基本原则，图中的实验是肺炎双球菌的体内转化实验，四组实验的处理方法不同并相互对照，A正确。

a、d两组小鼠是由于感染了S型活细菌后患败血症死亡的，B错误。

d组小鼠体内出现的S型活细菌是由R型活细菌转化而来的，C错误。

从变异的角度看，细菌的转化属于基因重组，D错误。

2.在肺炎双球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是（　　）

答案　B

解析　加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，能使R型细菌转化为S型细菌，由于R型菌转化为S型细菌以及S型细菌在小鼠体内的繁殖，小鼠体内的S型细菌会表现为“S”型增长。

R型细菌在小鼠体内由于开始时大部分被小鼠免疫系统所消灭，导致R型细菌减少，随着小鼠免疫系统的破坏，R型细菌也表现出“S”型增长。

命题点二　肺炎双球菌的体外转化实验分析

3.在艾弗里及其同事利用肺炎双球菌证明遗传物质是DNA的实验中，用DNA酶处理从S型菌中提取的DNA后与R型活菌混合培养，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.直接证明S型菌的DNA不是促进R型菌转化的因素

B.补充R型菌生长所需要的营养物质

C.证明R型菌生长不需要DNA

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型菌中提取的DNA”的目的是与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照，说明DNA的水解产物不是“转化因子”，从而证明了DNA是遗传物质，D项正确。

4.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：

①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射到小鼠体内

②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射到小鼠体内

③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射到小鼠体内

④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射到小鼠体内

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（　　）

A.存活，存活，存活，死亡

B.存活，死亡，存活，死亡

C.死亡，死亡，存活，存活

D.存活，死亡，存活，存活

答案　D

解析　对4个实验的分析如下：

①中DNA酶能将S型细菌的DNA水解为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸不能引起R型细菌的转化，无S型细菌的形成，小鼠存活；②中DNA酶

能水解R型细菌的DNA，但小鼠体内注入了有毒性的S型细菌，小鼠死亡；③中高温处理之后，R型细菌已经死亡，且DNA酶已经失活，注入小鼠体内的只有S型细菌的DNA和R型细菌的DNA，没有活的S型细菌，小鼠存活；④中最终注入小鼠体内的只有S型细菌的DNA和R型细菌的DNA，小鼠存活。

体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠死亡：

S型细菌的DNA与R型细菌混合培养，S型细菌的DNA进入R型细菌体内，进而在R型细菌体内控制合成了S型细菌的蛋白质，使之具有相应的毒性，因而导致小鼠死亡。

考点二　噬菌体侵染细菌实验的分析

1.实验方法

同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。

2.实验材料：

T2噬菌体和大肠杆菌

（1）噬菌体的结构

（2）噬菌体的生活方式：

活细胞寄生。

3.实验过程

（1）标记噬菌体

（2）侵染细菌

4.实验结果分析

分组

结果

结果分析

对比实验（相互对照）

被32P标记的噬菌体＋细菌

上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主细胞内

被35S标记的噬菌体＋细菌

宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中

35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面

5.结论：

DNA是遗传物质。

1.判断常考语句，澄清易混易错

（1）噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等（　×　）

（2）噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力（　√　）

（3）噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解（　×　）

（4）32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质（　×　）

（5）噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中（　√　）

2.分析命题热图，明确答题要点

1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，请分析：

（1）图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解。

（2）细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。

1.噬菌体增殖的条件

（1）场所：

大肠杆菌。

（2）蛋白质的合成

（3）DNA的合成

2.噬菌体侵染细菌的实验中应注意的三个关键点

（1）含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。

（2）不能标记C、H、O、N，因这些元素是蛋白质和DNA共有的，无法将DNA和蛋白质区分开。

（3）35S（标记蛋白质）和32P（标记DNA）不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。

3.噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较

比较项目

噬菌体侵染细菌实验

肺炎双球菌体外转化实验

设计思路

设法将DNA和其他物质分开，单独研究它们各自不同的功能

处理方法

放射性同位素标记法：

分别标记DNA和蛋白质的特殊元素

直接分离法：

分离S型细菌的多种组成物质，分别与R型细菌混合培养

检测结果的方式

检测放射性位置

观察菌落类型

结论

DNA是遗传物质

DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质

命题点一　分析噬菌体侵染细菌实验的标记问题

1.赫尔希和蔡斯于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。

这项实验获得成功的原因之一是噬菌体（　　）

A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞

B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中

C.DNA可用15N放射性同位素标记

D.蛋白质可用32P放射性同位素标记

答案　B

解析　噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N，C项错误；蛋白质的组成元素中一般没有P，D项错误；噬菌体侵染细菌时将DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，使实验结果更科学、更准确，故B项正确。

2.（2017·忻州一中第一次月考）如果用32P、35S、15N标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体组成结构中，能够找到的放射性元素为（　　）

A.可在外壳中找到35S、15N

B.可在DNA中找到32P、15N

C.可在外壳中找到32P、15N

D.可在DNA中找到32P、35S、15N

答案　B

解析　用32P、35S、15N标记后，亲代噬菌体的DNA中含有32P、15N，蛋白质外壳中含有35S、15N。

噬菌体侵染细菌过程中，噬菌体外壳留在外面，DNA进入细菌中。

子代噬菌体的蛋白质外壳完全由细菌体内的氨基酸为原料合成，无放射性，A、C错误；子代噬菌体的DNA只有一部分含有亲代链（含32P、15N），B正确；DNA中不含有S元素，D错误。

“二看法”判断子代噬菌体标记情况

命题点二　噬菌体侵染细菌的实验分析

3.（2016·武汉新起点调考）下列有关噬菌体侵染细菌的实验的说法，错误的是（　　）

A.赫尔希和蔡斯的实验是以T2噬菌体为材料，采用了同位素标记技术

B.用含32P的培养基直接培养噬菌体，将获得DNA含有32P标记的噬菌体

C.噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开，单独观察它们各自的作用

D.用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心，结果沉淀物的放射性很高

答案　B

解析　噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接培养噬菌体，B错误。

4.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

解析　噬菌体侵染大肠杆菌时，经过搅拌、离心，上清液是质量较轻的噬菌体外壳