版新高考生物 第六单元 遗传的物质基础 第17讲 DNA是主要的遗传物质学案 新人教版doc.docx

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第17讲　DNA是主要的遗传物质

考点1　肺炎双球菌的转化实验

1．格里菲思的体内转化实验

2．艾弗里的体外转化实验

【真题例证·体验】

（2019·浙江4月选考）为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：

下列叙述正确的是（　　）

A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性

B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质

C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA

D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA

解析：

选C。

甲组培养皿中有S型菌落，推测加热通常不会破坏转化物质的活性，但培养皿中也有未转化的R型菌，A错误；乙组培养皿中有R型及S型菌落，由于加入了蛋白酶，所以可推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，由于加入了DNA酶，所以可推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，而不是主要遗传物质是DNA，D错误。

【考法纵览·诊断】

（1）证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验由我国科学家完成　　　　　　

[2018·全国卷Ⅲ，T1C]（×）

（2）肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质

[2018·江苏卷，T3C]（×）

（3）格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

[2017·江苏卷，T2A]（×）

（4）艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡

[2017·江苏卷，T2B]（×）

（5）格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果

[2016·江苏卷，T1A]（×）

【长句应答·特训】

依据肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析，回答以下问题：

（1）据图1回答：

①bc段R型细菌数量减少的原因是___________________________________________。

②cd段R型细菌数量增多的原因是___________________________________________。

③后期出现的大量S型细菌是由________________________________________而来的。

（2）据图2回答：

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，可作出的假设是_______________________________________。

答案：

（1）①小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少

②c之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖

③R型细菌转化成的S型细菌繁殖

（2）①分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质

②DNA是遗传物质

关注格里菲思实验（实验一）与艾弗里实验（实验二）的3个“不同”

1．（2020·济南高三期末）肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．R型菌转化为S型菌后，DNA中的嘌呤与嘧啶碱基比例不变

B．整合到R型菌内的DNA分子片段，可以直接表达出产物荚膜多糖

C．进入R型菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点

D．S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组

解析：

选B。

DNA为双链，R型菌转化为S型菌后的DNA中虽然整合了S型菌的DNA片段，但嘌呤与嘧啶碱基比例不变，仍然是1，A正确；DNA中的基因表达产物为蛋白质，不会直接表达出荚膜多糖，B错误；进入R型菌的DNA片段上有多个基因，也就可能有多个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组，D正确。

2．（2020·江西上高二中月考）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：

选D。

三个实验中，自变量是培养基中加入的酶的种类，实验1中加入RNA酶，由于R型菌的遗传物质是DNA，加入的是加热杀死的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。

本实验未涉及DNA纯度这种变量，故不能得出“DNA纯度越高转化效率就越高”的结论。

考点2　噬菌体侵染细菌的实验

1．实验材料：

噬菌体和大肠杆菌等。

2．实验过程

（必修2P46“思考与讨论”改编）

（1）以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？

（2）尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，请具体指出。

答案：

（1）以细菌或病毒作为实验材料，具有的优点：

①个体很小，结构简单，容易观察到遗传物质改变导致的结构和功能的变化。

细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。

②繁殖快。

细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。

（2）最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。

【真题例证·体验】

（2019·高考江苏卷）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是（　　）

A．实验中可用15N代替32P标记DNA

B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

解析：

选C。

本实验巧妙地运用32P标记DNA，将DNA与蛋白质区分开，单独、直接地观察DNA的遗传作用，DNA和蛋白质中都含有N，故不可用15N代替32P标记DNA，A错误；子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体的DNA控制合成的，B错误；T2噬菌体的DNA的合成原料由大肠杆菌提供，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。

【考法纵览·诊断】

（1）在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。

T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖　

[2017·全国卷Ⅱ，T2A]（×）

（2）赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中

[2017·江苏卷，T2C]（√）

（3）赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记

[2017·江苏卷，T2D]（×）

（4）T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质

[2016·全国卷Ⅲ，T2③]（√）

（5）噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等

[2016·山东卷，T5B]（×）

（6）赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的

[2016·江苏卷，T1C]（×）

（7）赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质

[2016·江苏卷，T1D]（√）

【长句应答·特训】

下图1、图2为噬菌体侵染细菌实验的图解及实验数据，据图回答下列问题：

（1）选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记，而不选择14C和18O进行标记的原因是_________________________________________________________________。

（2）搅拌、离心的目的在于________________________。

图2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___________________________，细胞外的32P含量有30%，原因是_______________________________________________________________。

（3）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实验中含有少量放射性的原因是_____________________________________________________________。

（4）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是

________________________________________________________________________。

答案：

（1）S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。

若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA都含有C和O，因此无法确认被标记的是何种物质

（2）把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性　作为对照组，以证明细菌未裂解　有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌

（3）可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性

（4）①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。

②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高

1．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析

（1）32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌

（2）35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌

2．比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验

项目

肺炎双球菌体外转化实验

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、直接研究它们各自不同的遗传功能

处理方法

直接分离：

分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养

同位素标记法：

分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA

检测方式

观察菌落类型

检测放射性同位素存在位置

结论

证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质

证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质

噬菌体侵染细菌的实验分析

生命观念、科学探究

1．（2020·江苏扬州调研）某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示，下列有关分析正确的是（　　）

A．实验1中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关

B．实验2中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关

C．理论上，a、d中有大量的放射性，b、c中有少量的放射性

D．该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质，而蛋白质不是

解析：

选C。

35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，经搅拌、离心后位于上清液a中，b中有放射性，是因为搅拌不充分，A错误；32P标记噬菌体的DNA，经搅拌、离心后存在于沉淀物中，c中有放射性，是因为保温时间过短或过长，上清液中存在具有放射性的噬菌体，B错误；实验1中35S标记的蛋白质外壳主要存在于上清液a中，故a中放射性较高，实验2中32P标记的噬菌体DNA注入大肠杆菌内，经搅拌、离心后主要存在于沉淀物d中，故d中放射性较高，C正确；该实验证明DNA是遗传物质，但是实验中蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，无法证明蛋白质不是遗传物质，D错误。

2．（2020·山东淄博高三模拟）有a、b两类噬菌体，它们均已被32P或35S中的一种标记过。

将a、b噬菌体分别侵染甲、乙两管大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后，检测离心管内放射性物质的位置，结果如下图。

下列叙述正确的是（