届高考生物一轮复习第六单元遗传的分子基础第17讲人类对遗传物质的探索过程学案.docx

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届高考生物一轮复习第六单元遗传的分子基础第17讲人类对遗传物质的探索过程学案

第17讲　人类对遗传物质的探索过程

[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（5年5考）

1.格里菲思的体内转化实验

（1）实验材料：

S型和R型肺炎双球菌、小鼠。

S型细菌

R型细菌

菌落

光滑

粗糙

菌体

有多糖类荚膜

无多糖类荚膜

毒性

有毒性，使小鼠患败血症死亡

无毒

（2）实验过程及结果：

（3）结论：

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。

提醒：

格里菲思体内转化实验没有证明DNA是遗传物质。

2.艾弗里的体外转化实验

（1）实验目的：

探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖？

（2）方法：

直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，将它们分别与R型细菌混合培养，研究它们各自的遗传功能。

（3）实验过程及结果

（4）结论：

DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。

1.肺炎双球菌体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？

提示　加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。

2.肺炎双球菌体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？

其转化的实质是什么？

提示　实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌，转化实质为“基因重组”。

3.肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？

提示　起对照作用，用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。

4.两个转化实验有哪些相同点及联系？

提示　

（1）相同点：

所用材料相同；两实验都遵循对照原则、单一变量原则。

（2）联系：

体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸。

1.（2017·经典高考）肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的

B.S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活

C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌

D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的

解析　S型肺炎双球菌的菌落为光滑的，R型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，A错误；S型菌加热后蛋白质变性，导致细菌死亡，所以注射S型菌后的小鼠仍能存活，B错误；转化的效率不是100%，所以从病死小鼠中可分离得到S型菌和R型菌，C错误；本实验是肺炎双球菌体内转化实验，实验结论是S型菌中存在某种转化因子，促使R型菌转化为S型菌，但未证明转化因子是DNA，D正确。

答案　D

2.（2017·河北省保定市期中）关于“肺炎双球菌的转化实验”，下列哪一项叙述是正确的是（　　）

A.R型菌与S型菌DNA混合后，转化是基因突变的结果

B.用S型菌DNA与活R型菌混合后，可能培养出S型菌和R型菌

C.用DNA酶处理S型菌DNA后与活R型菌混合，可培养出S型菌和R型菌

D.格里菲思用活R型菌与死S型菌混合后注射到小鼠体内，可导致小鼠死亡，这就证明了DNA是遗传物质

解析　R型菌与S型菌DNA混合后，转化是基因重组的结果，A错误；S型肺炎双球菌的DNA是转化因子，能使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌，所以用S型菌DNA与活R型菌混合后，可能培养出S型菌和R型菌，B正确；用DNA酶处理S型菌DNA后，其所携带的遗传信息已失去，所以与活R型菌混合，不能培养出S型菌，C错误；格里菲思用活R型菌与死S型菌混合后注射到小鼠体内，可导致小鼠死亡，只能证明S型菌体内存在转化因子，不能证明DNA是遗传物质，D错误。

故选B。

答案　B

关注格里菲思实验（实验一）与艾弗里实验（实验二）3个“不同”

考点二　噬菌体侵染细菌实验（5年6考）

1.实验材料

T2噬菌体和大肠杆菌。

（1）噬菌体的结构及生活方式

（2）噬菌体的复制式增殖

2.实验方法

同位素标记法。

该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。

3.实验过程及结果

（1）标记噬菌体

（2）噬菌体侵染细菌

提醒　

（1）噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。

（2）不能标记C、H、O、N等蛋白质和DNA共有的元素，否则无法将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放射性的存在部位，而不能确定是何种元素的放射性。

4.实验结果分析

（1）噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。

（2）子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。

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

1.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，但实际上含有少量放射性的原因是什么？

提示　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。

2.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什么？

提示　

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

（2）从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出的子代噬菌体经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高。

1.真题重组　判断正误

（1）证明光合作用所释放的O2来自于水与用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质所用核心技术相同。

（2016·全国卷Ⅲ，2B）（√）

（2）T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素。

（2013·海南卷，13A）（×）

（3）T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中。

（2013·海南卷，13B）（×）

（4）T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖（2013·海南卷，13D）（√）

“遗传物质的探索过程”的高考命题主要聚焦两大经典实验设计的思路、实施的过程、结果及相应结论等；关注实验方法的考查，如细菌的培养、噬菌体的同位素标记等；重视实验结论的提炼。

考查主要以选择题为主，涉及细菌、病毒的结构和生活方式等相应的知识储备。

2.教材P46“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？

提示　细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：

（1）个体很小，结构简单，容易看出因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繁殖。

（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，你能否具体指出？

提示　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。

　噬菌体侵染细菌实验分析

（2017·全国卷Ⅱ，2）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。

下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是（　　）

A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖

B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质

C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中

D.人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同

解析　T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B错误；噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D错误。

答案　C

关注噬菌体侵染细菌实验的3次涉及大肠杆菌2个关键环节

1.三次涉及大肠杆菌

2.两个关键环节——“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。

【方法体验】

（2017·江淮十校联考）下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，有关叙述正确的是（　　）

A.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.培养时间过长会影响上清液中放射性物质的含量

C.培养时间过短会影响上清液中放射性物质的含量

D.搅拌不充分会影响上清液中放射性物质的含量

解析　病毒必须寄生在活细胞中，不能用培养基直接培养，A错误；培养时间的长短会影响32P标记的实验结果，不影响35S标记的实验结果，B、C错误；搅拌不充分会使噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，使沉淀物中有少量放射性，D正确。

答案　D

　两大经典实验及其比较

（2013·全国卷Ⅱ，5）在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是（　　）

①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验　③肺炎双球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验⑤DNA的X光衍射实验

A.①②B.②③

C.③④D.④⑤

解析　孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和基因的自由组合定律；摩尔根通过果蝇的杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA的X光衍射实验说明了DNA分子呈螺旋结构。

证明DNA是遗传物质的实验有肺炎双球菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。

答案　C

肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验比较

相同点

①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用

②都遵循了对照原则

③都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质

不同点

方法

不同

艾弗里实验直接分离：

分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养

噬菌体侵染细菌实验同位素标记法：

分别标记DNA和蛋白质的特殊元素（32P和35S），侵染时自然分离

结论

不同

艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是；噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明蛋白质不是

【即学即练】

（2018·河南南阳市一联）下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验中，说法正确的是（　　）

A.肺炎双球菌的体内转化实验是根据小鼠是否死亡来说明R型肺炎双球菌中有转化因子的

B.肺炎双球菌体外转化实验中，转化得到的S型肺炎双球菌体内存在R型肺炎双球菌的遗传物质

C.实验前用来培养噬菌体的大肠杆菌和噬菌体侵染细菌实验中被侵染的大肠杆菌都是标记好的大肠杆菌

D.实验不能说明DNA是主要的遗传物质，但都可以说明蛋白质不是遗传物质

解析　肺炎双球菌的体内转化实验是根据小鼠体内是否出现S型细菌来说明S型肺炎双球菌中有转化因子的，A错误；实验前用来培养噬菌体的大肠杆菌是标记好的大肠杆菌，而噬菌体侵染细菌实验中被侵染的大肠杆菌不是被标记的大肠杆菌，C错误；肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都不能说明DNA是主要的遗传物质，其中肺炎双球菌转化实验可以说明蛋白质不是遗传物质，而噬菌体侵染细菌实验不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。

答案　B

考点三　DNA