第六单元基因的本质与表达.docx

1、第六单元 基因的本质与表达第六单元 基因的本质与表达第一讲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科学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，培养实验设计与对实验结果分析的能力考点一肺炎双球菌的转化实验重难深化类1格里菲思的体内转化实验2艾弗里的体外转化实验基础自测1判断下列叙述的正误(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水解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化()(3)肺炎双球菌转化实验

2、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(体外)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()(7)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()2学透教材、理清原因、规范答题用语专练分析格里菲思的体内转化实验(1)实验对比说明_。(2)实验对比说明_。(3)实验对比说明加热杀死的S型细菌能使部分_。(4)综合以上实验得出的结论是_。答案：(1)R型细菌无毒，S型细菌有毒(2)加热杀死的S型细菌无毒(3)R型细菌转化为S型

3、细菌(4)S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌3判断下列四组实验中小鼠的存活情况S型细菌的DNADNA酶加入R型细菌注射入小鼠；R型细菌的DNADNA酶加入S型细菌注射入小鼠；R型细菌DNA酶高温加热后冷却加入S型细菌的DNA注射入小鼠；S型细菌DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA注射入小鼠。(1)小鼠存活的是，小鼠死亡的是。(均填序号)(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。提示：DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，中小鼠存活。加入的是S型细菌，小鼠死亡。中高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化；中S型细菌

4、DNA酶会使S型细菌的DNA分解，失去作用，高温冷却后加入R型细菌也不会再发生转化，因此中小鼠都存活。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

5、的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质联系所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌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实验设计都遵循对照原则和单一变量原则2S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

6、明S型细菌的DNA是遗传物质。对点落实1(2019闽粤联合体联考)利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法错误的是()A通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质Bf组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌Ce组可分离出R型肺炎双球菌D能导致小鼠死亡的是a、b、c、d四组解析：选D分析题图可知，a中是加热杀死的S型细菌，不能使小鼠死亡；b中是S型细菌，能使小鼠死亡；c中是S型细菌R型细菌的DNA，能使小鼠死亡；d中是R型细菌，不能使小鼠死亡；e中是R型细菌S型细菌的蛋白质，由于蛋白质不是遗传物质，所以R型细菌不能转

7、化成S型细菌，不能使小鼠死亡；f中是R型细菌S型细菌的DNA，由于DNA是遗传物质，所以R型细菌能转化成S型细菌，使小鼠死亡。2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()AR型菌抗青霉素的S型菌DNA预期出现抗青霉素的S型菌BR型菌抗青霉素的S型菌DNA预期出现S型菌CR型菌S型菌DNA预期出现S型菌DR型菌S型菌DNA预期出现抗青霉素的S型菌解析：选AR型菌抗青霉素的S型菌DNA预期出现抗青霉素的S型

8、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。肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析典型图示问题设计(1)据图1填空：图示的实线表示R型菌，虚线表示S型菌。ab段R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。bc段R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：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

9、糖等物质。依据上述实验，可做出DNA是遗传物质的假设。对点落实3(2019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，随着小鼠免疫系统被S型细菌破坏，R型细菌数量又

10、开始增加。4. S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如、型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换，在特殊条件下离体培养S型肺炎双球菌可从中分离出R型菌。格里菲思将加热杀死的S型菌与R型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S型菌；而单独注射加热杀死的S型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是()AS型菌经突变形成了耐高温型菌BS型菌是由R型菌突变形成的CR型菌经过转化形成了S型菌D加热后S型菌可能未被完全杀死解析：选C加热杀死的S型菌与R型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S型菌；而单独注射加热

11、杀死的S型菌，小鼠未死亡，说明R型菌经过转化形成了S型菌。考点二噬菌体侵染细菌的实验重难深化类1实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。(1)T2噬菌体的结构及生活方式(2)T2噬菌体的复制式增殖增殖需要的条件内容模板T2噬菌体的DNA合成T2噬菌体DNA的原料大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的核糖体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4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。基础自测1判断下列叙述的正误(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

12、证明DNA是遗传物质所用核心技术相同()(2016全国卷，T2B)(2)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)()(3)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质()(2015江苏卷，T4C)(4)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖()(2013海南卷，T13D)(5)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质(2013全国卷，T5改编)()(6)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等()(2012山东卷，T5B)(7)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素()(8)噬菌体侵染细菌实验比肺

13、炎双球菌转化实验更具说服力()(9)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()2学透教材、理清原因、规范答题用语专练回答下列探索遗传物质的经典实验分别对应的结论是什么。答案：S型细菌中含有“转化因子”DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质DNA是遗传物质RNA是遗传物质绝大多数生物的DNA是遗传物质DNA是主要的遗传物质1子代噬菌体的组成物质来源分析(1)从蛋白质外壳方面分析：由宿主细胞提供原料氨基酸，在宿主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。(2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用宿主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬

14、菌体的DNA。(3)从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由宿主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA。2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3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结论证明DNA

15、是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质说明DNA能控制蛋白质的合成说明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：标记噬藻体噬藻体与蓝藻混合培养搅拌、离

16、心检测放射性。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物中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；侵染时要利用既不含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

17、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。2(2019武汉调研)在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中，先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心，并测定放射性()；再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心，并测定放射性()，则下列有关放射性分布的论述，正确的是()A若放射性为35S，则主要分布在上清液中，主要分布在沉淀物中B若放射性为35S，则主要分布在沉淀物中，主要分布在上清液中C若放射性为32P，则主要分布在上清液中，主要分布在沉淀物中D若放射性为32P，则主要分布在沉淀物中，主要分布在上清液中解析：选C根据教材中的实验可知

18、，35S标记在蛋白质外壳上，32P标记在DNA分子上。若混合后立即离心，亲代噬菌体还没有侵染大肠杆菌，因此，亲代的蛋白质外壳(35S)和DNA(32P)均主要分布在上清液中；若混合培养一段时间后再离心，则蛋白质外壳(35S)主要分布在上清液中，DNA(32P)主要分布在沉淀物中。综合上述分析，若放射性为35S，则无论是还是，均主要分布在上清液中；若放射性为32P，则主要分布在上清液中，主要分布在沉淀物中。3在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图可能如下，下列关联中最合理的是(35S标记的噬菌体记为甲组，32P标记的噬菌体记为乙组)()A甲组上清液b B乙组上清液

19、bC甲组沉淀物c D乙组沉淀物c解析：选B32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体在侵染细菌时，DNA进入细菌，并随着细菌离心到沉淀物中，但保温时间太长，有部分子代噬菌体释放出来，离心后就分布在上清液中。故放射性应该在沉淀物中，且先升高，后降低，即乙组沉淀物d，乙组上清液b(保温时间短的时候，较多的32P标记的DNA未进入细菌，所以上清液放射性高；随着保温时间推移，更多的32P标记的DNA进入细菌，上清液放射性降低；继续保温，子代噬菌体陆续释放，上清液的放射性又升高)；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌体内，所以甲组上清液c，甲组沉淀物应一直为0。归纳拓展噬

20、菌体侵染细菌实验操作的两个关键环节(1)侵染时间要合适，若保温培养的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组部分噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌没有分离，噬菌体蛋白质外壳与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。同位素标记法在实验中的应用同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。1噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系DNA蛋白质DNA和蛋白质亲代噬菌体32P35S14C、3H、18O、15N培养细菌31P32S12

21、C、2H、16O、14N子代噬菌体32P、31P32SC、H、O、N两种都有(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。(2)35S(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放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。2高中生物其他常用同位素示踪举例放射性元素标记物质研究内容结论(结果)14CCO2暗反应中碳的转移途径发现卡尔文循环3H亮氨酸分泌蛋白的合成分泌过程核糖体内质网高尔基体细胞膜18OH2O和CO2光合作用中O2的来源产生的O2来自H2O，而不是CO215NDNADNA的复制DNA半

22、保留复制对点落实4如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，下列分析正确的是()A只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记B子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35SC子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15ND子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S解析：选CDNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了；由于子代噬菌体蛋白质外壳是利用无放射性的细菌中的物质为原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；

23、子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。5用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9 h后，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是()A32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质B子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性CDNA具有放射性的子代噬菌体占1/32D噬菌体繁殖一代的时间约为1.0 h解析：选B噬菌体只含蛋白质和DNA，但细菌的成分很多，除DNA外，磷脂和ATP中也含P元素；子代噬菌体的DNA是利用细菌的32P标记的脱氧核苷酸为原料合成的，子代噬菌体的蛋白质是利用细菌的35S标记的氨基酸为原料合成的，故都含有放射性；9 h中1个噬菌体增殖产生

24、64个子代噬菌体，即繁殖了6次，故噬菌体繁殖一代的时间约为1.5 h。6假设用32P、35S分别标记了一个噬菌体中的DNA和蛋白质，其中DNA由5 000个碱基对组成，腺嘌呤占全部碱基的30%。用这个噬菌体侵染不含标记的大肠杆菌，共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等B子代噬菌体中可以同时含有32P、35SC该过程需要105个鸟嘌呤脱氧核苷酸D含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为124解析：选D噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量等，但模板是由噬菌体提供的；噬菌体侵染大肠杆菌时只有它的DNA进入细菌体内，在细菌体内噬菌体DNA进行复制和控制自

25、身蛋白质的合成(细菌提供原料)，因此子代噬菌体中只有两个噬菌体的DNA含有32P，而所有噬菌体的蛋白质都不含35S；由题意知，该噬菌体的DNA分子中鸟嘌呤的数量为2 000个，50个子代DNA中有两个DNA分子各有一条链是原来DNA分子保留下来的，因此，合成50个子代DNA需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为2 0004998 000(个)；含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为248124。 类题通法“二看法”判断子代噬菌体标记情况考点三生物的遗传物质基础识记类1烟草花叶病毒感染烟草的实验实验过程与实验结果烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组)；烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)；

26、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2DNA是主要的遗传物质科学家通过广泛的实验探索，得出绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。基础自测1判断下列叙述的正误(1)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()(2)所有生物的遗传物质都是DNA()(3)豌豆的遗传物质主要是DNA()(4)酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上()(5)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA()2连线生物类型与遗传物质的种类1归纳总结生物的遗传物质遗

27、传物质生物类别实例DNA细胞生物(真核、原核)植物、细菌DNA病毒T2噬菌体RNARNA病毒HIV病毒2“遗传物质”探索的4种方法对点落实1科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验中，不可能出现的结果是()实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出的病毒类型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型组合病毒(a型TMV的蛋白质b型TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋白质a型TMV的RNA)感染植物a型a型A.实验 B实验C实验 D实验解析：选C因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑

28、类型的是RNA，而不是蛋白质。中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。2下列关于遗传物质的说法，正确的是()A肺炎双球菌的转化实验，证明DNA是主要的遗传物质B病毒的遗传物质是RNA和DNACDNA是噬菌体的主要遗传物质D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解析：选D肺炎双球菌的转化实验不能证明DNA是主要的遗传物质；病毒的遗传物质是RNA或DNA；遗传物质没有主次之分，一种生物的遗传物质只有一种：DNA或RNA；生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，所以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。 课堂一刻钟 1(2018全国卷)下列关于病毒的叙述，错误的是()A从烟草花叶病毒中可以提取到RNABT2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解CHIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征D阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率易错探因张冠李戴T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌的病毒。命题者有意将大肠杆菌和肺炎双球菌混淆，以迷惑考生。 解析：选B烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成，故可从烟草花叶病毒中提取到RNA；T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，在大肠杆菌体内增殖可导致其裂解；HIV主要攻击人的T细胞，使人体免疫力下降直至完全丧失，引起人患获得性