备战高考生物一轮复习第18讲 遗传规律综合训练 讲义.docx

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备战高考生物一轮复习第18讲遗传规律综合训练讲义

第18讲　DNA是主要的遗传物质

【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

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，含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

3．艾弗里体外转化实验

（1）过程

（2）结论：

DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。

　诊断辨析

（1）格里菲思实验中，死亡的小鼠体内分离出的细菌均是S型菌。

（　×　）

（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。

（　√　）

　热图解读

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______________________________________________________________。

（2）依据上述实验，可作出____________的假设。

提示　

（1）分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质

（2）DNA是遗传物质

考向一　肺炎双球菌体内转化实验

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型细菌转化而成的，C错误；细菌的转化属于基因重组，D错误。

答案　A

特别提醒

细菌体内转化实验的两点提醒

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。

考向二　肺炎双球菌体外转化实验

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的种类，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．如图是“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过程。

能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是（　　）

A．①②④B．①②③

C．①③④D．①②③④

解析　①活的R型菌在S型菌的DNA作用下，转化为S型菌，这说明S型菌的DNA肯定进入了R型菌细胞中，实现对其性状的控制，可说明DNA是遗传物质，而②③④R型菌在S型菌的其他物质，如蛋白质、RNA、荚膜多糖等作用下，都不发生这种转化，这正好说明蛋白质等其他物质不是遗传物质，因此①②③④共同说明题干的问题。

答案　D

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（营寄生）。

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）

含32P噬菌体＋细菌

上清液中放射性很低，32P主要分布在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主细胞内

含35S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。

助学巧记“二看法”判断子代噬菌体标记情况

　诊断辨析

（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。

（　√　）

　热图解读

　下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图

实验利用了同位素标记法，由实验结果可知，此次实验的标记元素是________，根据该组实验结果可以说明________进入了细菌。

该组实验能否说明蛋白质不是遗传物质？

________（填“能”或“不能”）。

解析　实验过程中，沉淀物的放射性很高，所以标记元素是32P。

根据该组实验结果可以说明DNA进入了细菌。

该组实验不能说明蛋白质不是遗传物质。

提示　32P　DNA　不能

考向一　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、14CD．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．（2018·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

整合提升

关注噬菌体侵染细菌实验的2个关键环节

——“保温”与“搅拌”

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。

考向二　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

整合提升

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

考点三　聚焦生物的遗传物质

1．根据烟草花叶病毒感染烟草的实验，探究实验结论

实验过

程与实

验结果

①烟草花叶病毒

正常烟草

产生花叶病（对照组）

②烟草花叶病毒的RNA

正常烟草

产生花叶病（实验组）

③烟草花叶病毒的蛋白质

正常烟草

不产生花叶病（实验组）

实验

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.判断下表中生物体内核酸种类及遗传物质

生物类型

核酸种类

遗传物质

实例

有细胞结

构的生物

真核生物

DNA、

RNA

DNA

玉米、小麦、人

原核生物

乳酸菌、蓝藻

无细胞结

构的生物

DNA病毒

DNA

DNA

噬菌体

RNA病毒

RNA

RNA

烟草花叶病毒

　诊断辨析

（1）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。

（　√　）

（2）所有生物的遗传物质都是DNA。

（　×　）

（3）细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。

（　×　）

（4）小麦的遗传物质主要是DNA。

（　×　）

（5）乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。

（　×　）

　热图解读

如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程，请分析：

（1）该病原体的生活方式是________。

（2）该实验证明了该病原体的遗传物质是________，而不是________。

提示　

（1）活细胞寄生　

（2）RNA　蛋白质

1．如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒（TMV）遗传物质”的实验过程，由此可以判断（　　）

A．水和苯酚的作用是分离病毒中的蛋白质和RNA

B．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中

C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程

D．RNA是TMV的主要遗传物质

解析　据图示分析，TMV放入水和苯酚中后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。

答案　A

2．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．①②③B．②③④

C．②④⑤D．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

微专题·素养达成

实验设计的解题思路

1．明确实验目的和原理（验证的生物学事实是什么？

所依据的生物学原理是什么？

）。

2．找出实验变量、反应变量和无关变量（见第三单元第01讲有关内容）。

3．构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。

4．明确实验对象和实验条件（实验对象：

实验所用的生物学材料；实验条件：

完成这一实验必需的理化条件及生物学处理方法）。

5．设计实验方法和步骤

（1）材料是否要制取或处理。

有些实验中，题干所给予的材料与设计的要求有一定的差距，如果我们直接利用题干中所给予的材料而不加以处理的话，那么不能达到实验目的，这就要求我们对实验材料进行适当的处理。

（2）是否要分组编号。

这一步目的明确，就是要使自己的实验结果令人信服，就需要排除一些无关变量造成的影响。

因此分组对照是一个在设计实验时，用来抵消非实验因素对实验结果造成影响的常用方法。

（3）对不同（或同一）对象施加不同的处理。

这是实验设计中的关键一步，基本上所有的实验设计题都要求学生完成这一步工作，只要我们在分析过程中做好了前面的工作，这一步也就是顺理成章的事了。

6．实验结果和结论的获取

（1）预测实验结果

①“照抄法”述实验结果。

对于验证性实验：

依据实验原理写出实验结果，且实验结果唯一。

②“倒推正写法”述实验结果。

对于探究性实验：

先分析实验可能的结果，再由结果推导该结果所对应的实验现象，而在书写时先书写实验现象，后书写实验结果。

③探究性实验的结果不是唯一的，大多有三种可能。

变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关或全肯定、全否定、一肯定一否定等。

有时也会出现“预测最可能的结果”，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。

（2）得出实验结论

①“照抄法”述实验结论。

验证性实验的实验结论直接照抄实验目的。

②提炼实验结论。

对于探究性实验，书写实验结论时应将对现象的观察，转换为对本质的描述。

　典例剖析

（2017·全国卷Ⅰ）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）

[考查目的]　本题考查DNA和RNA碱基上的差异、病毒的生活方式、放射性同位素标记等，要求考生具备较高的实验探究能力、信息获取能力、综合运用能力、文字表达能力等。

[审题突破]　该实验的目的是确定一种新病毒为RNA病毒还是DNA病毒，利用的方法为同位素标记法，材料为体外培养的宿主细胞等。

题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，要求实验包含相互印证的甲、乙两个组，即设置对照实验。

该实验为探究性实验，结果不确定。

（1）在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，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为胸腺嘧啶，RNA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做出判断。

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。

[答案]　

（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）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。

　典题演练

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。

解析　病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸为DNA或RNA其中一种，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。

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

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【答题术语】

1．格里菲思的体内转化实验得出的结论是加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。

2．艾弗里的体外转化实验得出的结论是DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。

3．肺炎双球菌转化的实质是基因重组。

4．噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质。

5．细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

【误区警示】

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

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。