版高考生物一轮复习第六单元基因的本质与表达第一讲DNA是主要的遗传物质精选教案.docx

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版高考生物一轮复习第六单元基因的本质与表达第一讲DNA是主要的遗传物质精选教案

第一讲DNA是主要的遗传物质

知识体系——定内容

核心素养——定能力

生命观念

通过遗传物质的发现历程，理解生命的延续和发展

理性思维

通过噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析，培养逻辑分析能力

科学探究

通过同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计及对结果分析的能力

[基础知识·系统化]

知识点一　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

知识点二　噬菌体侵染细菌实验

1．实验材料和方法

（1）实验材料：

T2噬菌体和大肠杆菌。

（2）实验方法：

同位素示踪法，该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。

2．实验过程

3．实验结论

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。

知识点三　生物的遗传物质

[基本技能·问题化]

1．判断有关肺炎双球菌转化实验叙述的正误

（1）加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性（×）

（2）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（√）

（3）肺炎双球菌转化实验说明DNA是主要的遗传物质（×）

（4）格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质（×）

（5）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，分别观察其作用（√）

（6）在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中（×）

2．判断有关生物遗传物质叙述的正误

（1）生物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（×）

3．下列探索遗传物质的经典实验分别对应的结论是什么？

提示：

①S型细菌中含有“转化因子”　②DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质　③DNA是遗传物质　④RNA是遗传物质　⑤DNA是遗传物质　⑥DNA是主要的遗传物质

4．在噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程中，进行搅拌、离心后得到的上清液中主要含有（　　）

A．蛋白质外壳　　　　　B．较轻的大肠杆菌

C．尚未侵入的噬菌体D．噬菌体和细菌的混合物

解析：

选A　上清液中主要含有侵入细菌的T2噬菌体所留下的蛋白质外壳。

考点一肺炎双球菌的转化实验

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。

[对点落实]

1．（2018·济宁模拟）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→注入小鼠

②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注入小鼠

③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注入小鼠

④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注入小鼠

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

解析：

选D　DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠不死亡。

②加入的是S型细菌，小鼠死亡。

高温能使细菌死亡，使酶失去活性，因此③④中小鼠都不死亡。

2．（2018·福州质检）艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。

已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型（这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的）。

下列实验设计思路能反驳上述观点的是（　　）

A．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌

B．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌

C．R型菌＋S型菌DNA→预期出现S型菌

D．R型菌＋S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌

解析：

选A　R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌，该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状（如抗药性）也会发生转化，而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。

因此，该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。

[典型图示]

肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析

[问题设计]

（1）据图1填空：

①图示的实线表示

型菌，虚线表示

型菌。

②ab段

型菌数量减少，其原因是小鼠体内形成对抗R型菌的抗体，致使R型菌数量减少。

③bc段

型菌数量增多，其原因是b之前，已有少量R型菌转化为S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫力，造成R型菌大量繁殖。

（2）据图2填空：

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，可做出DNA是遗传物质的假设。

[对点落实]

3．（2018·皖江名校联考）将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。

该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况以及对此相关的叙述，正确的是（　　）

A．最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降

B．最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化

C．最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌

D．最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系

解析：

选B　随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”型曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着小鼠免疫系统的破坏，R型细菌数量又开始增加。

4．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了4次注射实验，如图所示。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌

B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡

C．在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来

D．死菌乙未导致鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫

解析：

选C　肺炎双球菌的R型细菌没有荚膜、无毒性，S型细菌有荚膜、有毒性。

实验结果显示：

将活菌甲注射到鼠1体内，鼠1不死亡，而将活菌乙注射到鼠4体内，鼠4死亡，说明活菌甲是无荚膜的R型细菌，而活菌乙是有荚膜的S型细菌；注射②是将活菌甲与死菌乙混合后注射到鼠2体内，结果死亡的小鼠2体内检测出活菌乙，注射④是将检测出的活菌乙注射到鼠4体内，结果鼠4死亡，说明死菌乙的体内有“转化因子”，促进活菌甲转化为活菌乙，进而导致实验鼠死亡；在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来；死菌乙对于实验鼠而言属于抗原，进入实验鼠体内会引起特异性免疫。

考点二噬菌体侵染细菌的实验

1．噬菌体的复制式增殖过程

（1）模板：

进入细菌体内的噬菌体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．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

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型菌的DNA、多糖、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

（1）培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。

（2）DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。

[对点落实]

1．（2017·江苏高考）下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是（　　）

A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

B．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

C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中

D．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

解析：

选C　格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌，但格里菲思并没有证明“转化因子”是什么；艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，小鼠死亡的原因是从S型肺炎双球菌中提取的DNA使部分R型细菌转化成了致病的S型细菌，而不是S型细菌的DNA使小鼠死亡；由于噬菌体没有细胞结构，所以离心后，有细胞结构的大肠杆菌在试管底部，而噬菌体及噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中；赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体只有少部分带有32P标记，因为噬菌体在进行DNA复制的时候，原料是大肠杆菌中没有带32P标记的脱氧核苷酸，只有带有亲代噬菌体模板链的DNA才有32P标记。

2．噬藻体是侵染蓝藻的DNA病毒，其增殖过程与噬菌体类似。

某生物兴趣小组进行了下面的实验：

①标记噬藻体→②噬藻体与蓝藻混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。

下列叙述错误的是（　　）

A．完整的实验过程需要利用分别含有35S或32P的蓝藻，以及既不含35S也不含32P的蓝藻

B．标记噬藻体时先用含32P的培养基培养蓝藻，再用此蓝藻培养噬藻体

C．步骤③可让噬藻体（外壳）和蓝藻分开，使噬藻体（外壳）和蓝藻分别存在于上清液和沉淀中

D．侵染蓝藻的噬藻体利用自身的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成子代噬藻体

解析：

选D　在标记噬藻体时，需要分别利用含35S或32P的蓝藻；又因检测放射性时不能区分是何种元素，所以要利用既不含35S也不含32P的蓝藻。

因为噬藻体必须用蓝藻培养，所以标记噬藻体应先标记蓝藻。

搅拌可以使噬藻体（外壳）和蓝藻分离，离心使上清液中析出噬藻体（外壳），沉淀物中留下被侵染的蓝藻。

噬藻体合成DNA和蛋白质的原料分别是蓝藻的脱氧核苷酸和氨基酸。

3．艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。

下列关于这两个实验的叙