生物步步高第六单元 第18讲.docx
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生物步步高第六单元第18讲
1．涵盖范围
本单元包括必修2第三章基因的本质——DNA的发现、结构与复制和第四章基因的表达——转录、翻译过程以及中心法则和基因对生物性状的控制两大部分内容。
2．考情分析
（1）考查力度：
本单元在高考中所占比重较大，易与其他单元的内容相联系。
（2）考查内容
①两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。
②与碱基互补配对原则相关的计算。
③DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。
④转录和翻译过程的比较。
（3）考查形式
①选择题考查以上各考点。
②简答题主要考查DNA的复制及中心法则，多以图解的形式出现。
3．复习指导
（1）复习线索
①以“DNA的发现—结构—复制—功能”为主线，系统复习两个经典实验、DNA的结构及与RNA的比较，DNA的复制及相关计算。
②以“中心法则”为纽带，比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别，尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。
（2）复习方法
①借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。
②采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。
③列表比较法和图文结合法理解基因的表达。
第18讲 DNA是主要的遗传物质
[考纲要求] 人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）。
一、肺炎双球菌转化实验
1．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”。
判一判
（1）S型肺炎双球菌有毒性，R型肺炎双球菌无毒性（ √ ）
（2）加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌（ × ）
（3）格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子（ × ）
2．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。
思考 艾弗里实验中设置DNA＋DNA酶这一组实验的目的是什么？
提示 一是对照说明只加DNA组的结论，二是说明DNA的基本构成成分不能实现转化。
[技巧] 培养基中R型和S型细菌的辨析
（1）制作装片，显微观察是否有荚膜结构。
（2）培养形成菌落——培养基中两种细菌不断增殖形成菌落的形态、大小、颜色可以区分——肉眼即可辨别。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．噬菌体结构及增殖
2．实验过程
（1）标记噬菌体
（2）侵染细菌
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。
思考 与艾弗里实验比较，两者共同的实验设计思路是什么？
提示 设法把DNA与蛋白质等其他物质分开，单独地直接地观察它们各自的作用。
三、DNA是主要的遗传物质
[连一连]
[判一判]
1．豌豆细胞内既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要遗传物质（ × ）
2．细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质是RNA（ × ）
考点一 分析肺炎双球菌的转化实验
1．比较体内转化实验与体外转化实验
体内转化实验
体外转化实验
操作人
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）
巧妙构思
用加热杀死的S型细菌做对照
将物质提纯分离各自观察
结果观察
小鼠是否死亡
培养基中菌落
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
2．体内转化实验与体外转化实验存在怎样的关系？
答案 体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。
易错警示 肺炎双球菌转化实验中的4点易错分析
（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）在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
（3）在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。
DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
（4）转化的实质并不是基因发生突变，而是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。
1．注射后能使小白鼠患败血症而死亡的是（ ）
A．R型肺炎双球菌
B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌
D．R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合
答案 D
解析 S型肺炎双球菌可使小白鼠患败血症死亡。
R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合后，可在小白鼠体内转化为S型肺炎双球菌。
2．格里菲思肺炎双球菌的转化实验是科学家研究、确定遗传物质的经典实验。
请回答下列问题：
（1）实验中涉及的S型细菌和R型细菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）格里菲思根据实验得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）该实验能否证明DNA是转化因子？
为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，两种细菌含量变化如图所示。
从免疫学角度解释：
曲线ab段下降的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
曲线bc段上升的原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙
（2）加热杀死的S型细菌中必然含某种“转化因子”，使R型细菌转化成S型细菌 （3）不能。
因为没有把DNA和其他成分分开，单独观察各自的作用 （4）R型细菌被小鼠的免疫系统杀死 有毒的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力下降
解析
（1）S型细菌和R型细菌的菌落不同，S型细菌有荚膜，菌落表面光滑，R型细菌无荚膜，菌落表面粗糙，可通过观察菌落来区分这两种肺炎双球菌。
（2）（3）可联系教材实验作答。
（4）注意从免疫学角度解释，R型细菌含量在后期上升是小鼠免疫力降低造成的。
技法提炼
肺炎双球菌体内和体外转化实验中的对照
在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和与R型活细菌混合培养形成对照。
在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。
考点二 比较分析噬菌体侵染细菌的实验
1．完善噬菌体增殖的相关条件
（1）模板：
噬菌体DNA。
（2）合成DNA的原料：
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
（3）合成蛋白质
2．对噬菌体侵染细菌实验的结果分析
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
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
易错警示 噬菌体侵染细菌实验的易错分析
（1）噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
①该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋`白质区分开。
②35S（标记蛋白质）和32P（标记DNA）不能同时标记在同一噬菌体上，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。
（2）噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的方法不同
①前者采用放射性同位素标记法，即分别标记DNA和蛋白质的特征元素（32P和35S）；
②后者则采用直接分离法，即分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养。
3．在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，下列对于沉淀物中含有少量放射性物质的解释，正确的是（ ）
A．经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌
答案 A
解析 在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在沉淀物中含有少量放射性，原因是搅拌不充分，有少量的含35S的T2噬菌体还吸附在大肠杆菌上。
4．关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C
解析 噬菌体是寄生生物，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，从而影响实验结果；用35S标记噬菌体的侵染细菌实验中，沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能说明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是不是遗传物质。
[互动探究]
（1）按B选项所述的标记方法，进入细菌体内的成分是什么？
（2）若C选项中的35S改为32P，若实验结果的上清液中含有放射性，其原因是什么？
提示
（1）用32P标记的DNA。
（2）噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内或噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代
技法提炼
上清液和沉淀物放射性分析
1．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：
（1）保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。
（2）噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
2．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
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，获得实验结论
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
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、蓝藻
非细胞生物
大多数病毒
仅有DNA
DNA
T2噬菌体
极少数病毒
仅有RNA
RNA
SARS病毒、艾滋病病毒
易错警示 对遗传物质的3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）凡细胞生物（不论是真核生物还是原核生物），其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。
（3）DNA病毒如噬菌体的遗传物质是DNA，只有RNA病毒的遗传物质是RNA。
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．要研制诺瓦克病毒疫苗，必须知道其大分子组成，设计实验探究其物质组成。
（1）实验原理：
①RNA溶液在盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色。
②蛋白质溶液与________________反应显________色。
③________________________________________________________________________。
（2）实验步骤：
①用三支洁净的试管分别取等量含有诺瓦克病毒的溶液，编号A、B、C。
②向A试管中滴加适量的二苯胺试剂，水浴加热。
③向B试管中滴加适量浓盐酸与苔黑粉，加热。
④向C试管中____________________________________________________________。
（3）请设计一个表格并记录实验结果。
（4）实验结论：
________________________________________________________。
答案
（1）②双缩脲试剂 紫 ③DNA溶液与二苯胺试剂共热显蓝色
（2）④加适量的双缩脲试剂，振荡
（3）表格如下：
双缩脲试剂
二苯胺试剂
苔黑酚
现象
紫色
不变色
绿色
成分
蛋白质
不存在DNA
RNA
（4）诺瓦克病毒的大分子组成为RNA和蛋白质
注：
（3）、（4）其他答案也可，但表格内容要与结论一致。
解析 诺瓦克病毒由蛋白质外壳和核酸组成，核酸包括DNA和RNA，要鉴定这些大分子物质，可利用某些化学试剂与这些物质发生颜色反应，根据特定的颜色，判断该病毒中是否含有这些大分子成分。
设计表格方便记录实验结果，利用实验结果分析，并得出结论。
技法提炼
探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质
1．基本设计思路：
设法将DNA（或RNA）与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。
2．基本设计原则：
对照原则。
序号
错因分析
正确答案
序号
错因分析
正确答案
①
对对照组的理解不到位，导致答案不完整
1、2、3
②
结论表述不到位，没有抓住本质
S型细菌中的某种物质（转化因子）能使R型细菌转化成S型细菌
③
忽视了题干中提供的材料“请利用DNA酶作试剂”
加入提取的S型细菌DNA和DNA酶
⑤
把该验证实验误判为探究实验
实验结果：
A、C组培养基中未出现S型细菌，只有B组培养基中出现S型细菌；结论：
DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌
④
答案表述过于简化
将R型细菌分别接种到三组培养基上
题组一 两个经典实验的分析
1．（2011·广东卷，2）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。
从表可知（ ）
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
答案 C
解析 第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误。
第③组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。
第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，C项正确。
①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。
2．（2012·重庆卷，2）针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注。
下列有关噬菌体的叙述，正确的是（ ）
A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
答案 A
解析 病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。
病毒的生活史包括五个基本过程：
吸附、注入（病毒自身的遗传物质）、复制（利用宿主细胞的核苷酸，以病毒的核酸为模板，合成病毒自身的核酸；利用宿主细胞的氨基酸合成病毒的蛋白质外壳）、组装、释放，故B项错误；噬菌体抗菌的机理是通过噬菌体的寄生作用，使细菌裂解死亡，故C项错误；病毒的增殖方式叫做“复制”，原核生物主要进行二分裂增殖，故D项错误。
3．（2012·上海卷，11）赫尔希（A.Hershey）和蔡斯（M.Chase）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，故C项错误。
蛋白质的组成元素中一般没有P，故D项错误。
噬菌体侵染细菌时把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，实验结果更科学、更准确，故B项正确。
题组二 遗传物质的探索
4．判断正误
（1）噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力（2012·江苏，2B）
（ ）
（2）烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA（2012·江苏，2D）
（ ）
（3）DNA是主要的遗传物质（2010·广东，4D）（ ）
（4）豌豆的遗传物质主要是DNA（2009·江苏，5A）（ ）
（5）酶母菌的遗传物质主要分布在染色体上（2009·江苏，5B）（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）√
5．（2010·江苏卷，4）探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。
当时人们作出判断的理由不包括（ ）
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息
答案 C
解析 早期人们认为：
不同生物的蛋白质在结构上存在一定的差异，这是不同生物差异的直接原因；蛋白质是生命活动的体现者和承担者，与生物性状密切相关；蛋白质的差异性主要体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序不同引起了结构的不同，因此不同氨基酸的排列组合可以贮存大量遗传信息。
后来发现，蛋白质的热稳定性差，易变性失活，并且不能自我复制，而DNA比蛋白质具有更高的热稳定性，并且能够自我复制。
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
肺炎双球菌
的转化实验
2、3、4、13
噬菌体侵染
细菌的实验
6、7、10、14
对遗传物
质的探究
1、5、8、9、11、12、15
1．下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述，正确的是（ ）
A．格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术
C．赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质
D．烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质
答案 B
解析 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证实了加热杀死的S型细菌体内存在某种“转化因子”；赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
2．下列有关肺炎双球菌转化实验的说法，不正确的是（ ）
A．格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了蛋白质不是遗传物质
C．若将加热杀死的R型细菌和S型细菌的DNA混合后注射到小鼠体内，小鼠不会死亡
D．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用
答案 A
解析 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证明了S型细菌内有转化因子，但当时他并没有证明出该转化因子就是DNA。
加热杀死的R型细菌失去活性，即使有S型细菌的DNA，其也不会被转化为S型细菌。
3．如图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是（ ）
A．实验一B．实验二
C．实验三D．实验一和三
答案 B
解析 实验二中加入的DNA酶能水解S型细菌的DNA，R型细菌不能转化为S型细菌，所以实验二的培养皿中只有一种菌落。
4．在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，如图所示标记元素所在部位依次是（ ）
A．①④B．②④C．①⑤D．③⑤
答案 A
解析 赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，实际上是标记了脱氧核苷酸中的磷酸基和氨基酸中的R基。
5．下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述，正确的是（ ）
A．分别给小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡
B．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
C．用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明
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