新高考生物一轮复习讲练课件：第17讲　DNA是主要的遗传物质（含解析）

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一、肺炎链球菌转化实验1.格里菲思的体内转化实验(1)实验材料:S型和R型肺炎链球菌
(2)实验过程和结果
(3)分析①实验a、b说明R型活细菌无毒性,S型活细菌　　　　　　。 ②实验c说明加热杀死的S型细菌　　　　　　。 ③实验d说明无毒性的R型活细菌在与加热杀死的S型细菌混合后,转化为　　　　　　　　　　　　　　　　　,并且这种性状的转化是　　　　　　　　的。(4)实验结论:　 。 特别提醒加热并没有使DNA完全失去活性: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在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。
加热杀死的S型细菌中有转化因子
2.艾弗里的体外转化实验
特别提醒在对照实验中,与常态比较,人为去除某种影响因素称为“减法原理”。例如,在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。旁栏边角(必修2,第46页,思考与讨论)从控制自变量的角度分析,艾弗里实验的基本思路是什么?在实际操作过程中最大的困难是什么?
提示 从控制自变量的角度分析,艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质,然后观察在没有这种物质的情况下,实验结果会有什么变化。最大的困难是,如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
易错辨析基于对肺炎链球菌转化实验的理解,判断下列相关表述是否正确。(1)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。(　　)(2)在肺炎链球菌转化实验中,R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合产生了S型活细菌,其生理基础是发生了基因重组。(　　)(3)艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　)(4)在艾弗里及其同事的实验中,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。(　　)
二、T2噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料　　　　　　　　　　　　　。 (1)T2噬菌体的结构及生活方式
T2噬菌体和大肠杆菌
2.实验方法　　　　　　法。该实验中用35S、32P分别标记　　　　　　　　　　　。
3.实验过程及结果(1)标记噬菌体。T2噬菌体属于病毒,专门寄生在大肠杆菌体内,不能直接用培养基培养。若要标记T2噬菌体,需先标记大肠杆菌。
(2)噬菌体侵染细菌(对比实验,为相互对照)。
特别提醒搅拌的目的是把吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分开;离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
5.结论:　　　　　是遗传物质。 
含32P的DNA进入了宿主细胞内
含35S的蛋白质外壳未进入宿主细胞,留在外面
旁栏边角(必修2,第46页,“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的优点是什么?
(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,共同点是什么?
提示 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20~30 min就可繁殖一代,病毒短时间内可大量增殖。
提示 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。
易错辨析基于T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程,判断下列相关表述是否正确。(1)证明光合作用所释放的O2来自水与用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。(　　)(2)T2噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。(　　)(3)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。(　　)(4)标记噬菌体的方法是分别用含有35S和32P的培养基培养噬菌体。(　　)(5)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。(　　)
(6)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。(　　)(7)DNA不是一切生物的遗传物质,但一切细胞生物的遗传物质都是DNA。(　　)
三、DNA是主要的遗传物质1.烟草花叶病毒侵染烟草的实验
2.DNA是主要的遗传物质就生物个体而言,其遗传物质是唯一的真核生物与原核生物的遗传物质是　　　　　,病毒的遗传物质是　　　　　　　　　　。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是主要的遗传物质。 是对整个生物界而言 
3.不同生物的遗传物质
易错辨析基于对细胞生物和病毒的遗传物质类型的理解,判断下列表述是否正确。(1)病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”。(　　)(2)烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMV A的遗传物质。(　　)
角度一、肺炎链球菌转化实验考向探究考向1肺炎链球菌体内转化实验1.(2022全国乙)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是(　　)A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
答案 D　解析 R型细菌的菌体没有多糖类的荚膜,在培养基上形成的菌落表面粗糙,是无毒性的;S型细菌的菌体有多糖类的荚膜,在培养基上形成的菌落表面光滑,可以使人患肺炎或使小鼠患败血症,是有毒性的,A项正确。无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内可以分离出有毒性的S型活细菌,是因为高温并没有影响S型细菌DNA的功能,被加热杀死的S型细菌的遗传物质DNA进入了R型活细菌体内并指导蛋白质的合成,进而从小鼠体内可以分离出有毒性的S型活细菌,B、C两项正确。DNA酶可以水解S型细菌的DNA使其失去功能,因此将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,无法得到S型细菌,D项错误。
考向2肺炎链球菌体外转化实验2.为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎链球菌体外转化实验,其基本过程如下图所示: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DNAD.该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C　解析 将S型细菌的提取物高温加热后添加到含R型细菌的培养液中,会使部分R型细菌发生转化,因此甲组培养皿中应有R型细菌和S型细菌,A项错误;乙组提取物中加蛋白酶后,提取物中的蛋白质被分解,乙组培养皿中有S型菌落,则可推测转化物质不是蛋白质,B项错误;丙组S型细菌的提取物中加DNA酶,DNA被分解,不能获得S型菌落,可推测转化物质是DNA,C项正确;该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA,D项错误。
3.(2020浙江7月选考)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述,正确的是(　　)A.活体转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传B.活体转化实验中,S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌C.离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌
答案 D　解析 活体转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传,A项错误;通过活体转化实验,无法说明是肺炎链球菌的哪种物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌,B项错误;离体转化实验中,只有S型细菌的DNA才能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传,C项错误;离体转化实验中,经DNA酶处理的S型细菌提取物,其DNA被水解,故不能使R型细菌转化成S型细菌,D项正确。
方法突破1.格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)的3个“不同”
2.肺炎链球菌转化实验的两点说明(1)转化的实质是基因重组而非基因突变肺炎链球菌转化是将S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。(2)并非所有的R型细菌都被转化由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌,只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
角度二、噬菌体侵染细菌实验考向探究考向1元素标记问题4.(2022广东广州质检)下列关于噬菌体侵染细菌的实验,叙述正确的是( 　)A.用35S标记的噬菌体侵染32P标记的细菌,子代噬菌体核酸中含32P,外壳中含35SB.用32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到32P和35SC.用未标记的噬菌体侵染15N标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到15ND.用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到15N
答案 C　解析 用35S标记的噬菌体侵染32P标记的细菌,子代噬菌体核酸中含32P,外壳中不含有35S,因为细菌没有提供含35S的原料,A项错误;用32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,子代噬菌体外壳中可检测到35S,检测不到32P,核酸中不含S,B项错误;用未标记的噬菌体侵染15N标记的细菌,子代噬菌体核酸和外壳中均可检测到15N,因为细菌提供的合成核酸和蛋白质的原料均有15N标记,C项正确;用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌,子代噬菌体核酸中部分可以检测到15N,蛋白质中检测不到,D项错误。
考向2实验结果分析5.(2022山东淄博测试)下图是用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程,其中A代表T2噬菌体侵染细菌、B代表T2噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。
下列有关叙述正确的是(　　)A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,培养液中需含32PB.若要证明DNA是遗传物质,还需设计一组用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照C.保温时间延长会提高T2噬菌体侵染细菌的成功率,使上清液中放射性的比例下降D.T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,大肠杆菌为T2噬菌体繁殖提供了所有条件
答案 B　解析 该实验用32P标记的T2噬菌体侵染无标记的大肠杆菌,故培养液中不能含32P,A项错误;再设计一组用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照,才能证明DNA是遗传物质,B项正确;保温时间过长会导致部分子代T2噬菌体释放出来,出现在上清液中,引起上清液的放射性增强,C项错误;T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,DNA是T2噬菌体提供的,DNA复制、转录、翻译的原料及酶、场所等是大肠杆菌提供的,D项错误。
考向3两个经典实验比较分析6.(2022福建漳州一模)下列关于“肺炎链球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,错误的是(　　)A.将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养,一段时间后培养基中会有2种菌落B.在用35S标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有放射性C.在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高D.2个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
答案 B　解析 S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌,一段时间后,培养基中会有2种菌落,A项正确;35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,在T2噬菌体侵染细菌实验中,只有DNA进入大肠杆菌中,蛋白质外壳留在外面,细菌裂解后得到的子代T2噬菌体没有放射性,B项错误;用32P标记的T2噬菌体侵染细菌时,保温时间太长,细菌将会裂解,保温时间太短,T2噬菌体没有完全侵入大肠杆菌,两种情况均可导致上清液放射性升高,C项正确;2个实验的设计思路均是设法将DNA和蛋白质分开后单独研究各自的效应,D项正确。
方法突破1.“二看法”判断子代噬菌体标记情况
2.噬菌体侵染细菌实验中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
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
考向探究考向1RNA是遗传物质的实验探究1.(2022黑龙江牡丹江模拟)下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质”的实验过程,由此可以判断下列说法正确的是(　　)A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNAB.TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D.RNA是TMV的主要遗传物质
答案 A　解析 由图示分析可知,TMV放入水和苯酚中振荡后,RNA和蛋白质分离,A项正确;通过接种的方式,TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中,B项错误;此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程,C项错误;此实验说明TMV的遗传物质是RNA,而不是蛋白质,D项错误。
2.(2022山东枣庄测试)研究人员从某植物细胞中分离得到甲、乙2种RNA病毒,其结构由蛋白质外壳和RNA组成。现将2种病毒的RNA与蛋白质分离,再重新组合成为“杂种病毒”,然后分别使用不同成分感染此植物细胞。
下列有关叙述错误的是(　　)A.第3组与第6组为对比实验,得到的子代病毒分别为甲病毒和乙病毒B.若第1组与第4组均有子代病毒,则说明RNA是该病毒的主要遗传物质C.若第2组与第5组均没有子代病毒,则说明蛋白质不是该病毒的遗传物质D.合成子代病毒需要的氨基酸和核糖核苷酸均来自其侵染的宿主植物细胞
答案 B　解析 第3组与第6组均为实验组,二者构成对比实验,由于RNA是遗传物质,推测得到的子代病毒取决于亲代重组病毒的RNA类型,故子代分别为甲病毒(第3组子代)和乙病毒(第6组子代),A项正确;若第1组与第4组均有子代病毒,则说明RNA是该病毒的遗传物质,不能体现RNA是否为主要遗传物质,B项错误;若第2组与第5组均没有子代病毒,则说明蛋白质不能在子代病毒的遗传过程中发挥遗传效应,即蛋白质不是该病毒的遗传物质,C项正确;病毒只能依赖活细胞生活,题中RNA病毒由RNA和蛋白质外壳组成,合成子代病毒需要的氨基酸和核糖核苷酸均来自其侵染的宿主植物细胞,D项正确。
考向2生物体内遗传物质分析3.下列哪项事实能说明DNA是主要的遗传物质?(　　)A.人们确认绝大多数生物的遗传物质是DNA之后,发现某些病毒的遗传物质是RNAB.噬菌体侵染细菌的实验,表明DNA在亲子代噬菌体之间起桥梁作用C.艾弗里的体外转化实验表明,只有加入DNA酶时不能使R型细菌转化为S型细菌D.人们得出染色体与生物的遗传有关之后,发现染色体的主要成分是DNA和蛋白质
答案 A　解析 人们早期认为蛋白质是遗传物质,后来随着核酸的发现,人们便开始探索遗传物质的真正奥秘。诸多实验证明自然界大部分生物的遗传物质都是DNA,后来发现某些病毒不含DNA,只含RNA,但是这样的生物在自然界比较少,所以普遍认为DNA才是主要的遗传物质,B、C、D 3项都体现的是DNA是遗传物质。
方法突破生物体内的核酸种类及遗传物质
探究遗传物质的思路与方法知识必备1.探究思路(1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开,单独看作用。(2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性或同位素标记法。
专项突破典例.根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案 (1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
解析 此题解题的切入点是DNA与RNA的区别。DNA与RNA在结构上的区别体现在碱基的种类、五碳糖的种类及空间结构的不同。本题应通过测定新病毒所含碱基的种类确定其类型。DNA特有的碱基为胸腺嘧啶,RNA特有的碱基为尿嘧啶,故应分别用含有放射性标记尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基培养宿主细胞,之后接种新病毒,培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。根据收集到的病毒的放射性可知其所含碱基的种类(T或U),进而判断出其类型。
专项训练1.朊病毒是一种不含核酸的病原微生物,其本质是具有感染性的蛋白质。有人用同位素标记法做了如下图所示实验(组成牛脑组织细胞的元素无放射性),验证了朊病毒的“侵染因子”是蛋白质。在实验得到的上清液和沉淀物中,放射性最强的是(　　) A.上清液aB.沉淀物bC.上清液cD.沉淀物d
答案 D　解析 朊病毒不含核酸只含蛋白质,蛋白质中磷含量极低,故上清液a和沉淀物b中几乎不能检测到放射性,A、B两项错误;朊病毒的蛋白质中含有硫元素,35S标记的朊病毒大部分侵入牛脑组织细胞中,少量没侵入牛脑组织细胞,故离心后放射性主要位于沉淀物d中,少量位于上清液c中,C项错误,D项正确。
2.逆转录病毒A的侵染会导致大肠杆菌死亡,某生物兴趣小组利用该病毒和T2噬菌体两种病毒进行相关转化实验,实验操作及结果如下表所示。
下列叙述错误的是(　　)A.通过①②组对比能说明DNA是遗传物质B.通过③④组对比不能说明RNA是遗传物质C.③组RNA逆转录合成DNA需消耗脱氧核苷酸D.①③组对大肠杆菌进行相应处理后会出现死亡现象
答案 B　解析 ①②组自变量是注射的T2噬菌体的成分不同(DNA、蛋白质),因变量是大肠杆菌体内是否有T2噬菌体,通过①②两组对比能说明DNA是遗传物质,A项正确;③④两组自变量是注射的逆转录病毒的成分不同(逆转录酶+RNA、逆转录酶+其他蛋白质),因变量是大肠杆菌中是否有逆转录病毒,通过③④两组对比能说明RNA是遗传物质,B项错误;③组RNA通过逆转录形成DNA需要消耗脱氧核糖核苷酸,C项正确;①③组都在大肠杆菌细胞中检测到了病毒,说明两种病毒可在大肠杆菌体内增殖,最终大肠杆菌会死亡,D项正确。
3.(2022山东济南模拟)禽流感病毒严重危害养殖业。某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现,常见的流感病毒都是RNA病毒,同时提出疑问:禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA?下面是该兴趣小组设计的探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA的实验步骤,请将其补充完整。(1)实验目的:　 。 材料用具:显微注射器,禽流感病毒的核酸提取液,鸡胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。
(2)实验步骤第一步,把禽流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C 3组,分别用等量DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C组不做处理,设置C组的作用是　　　　　　　　　　　　。 第二步,取等量的鸡胚胎干细胞分成3组,用显微注射技术分别把A、B、C 3组处理过的核酸提取液注射到3组鸡胚胎干细胞中。第三步,将3组鸡胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的鸡胚胎干细胞中抽取样品,检测　　　　　　　　　　　　。 (3)预测结果及结论①若A、C两组出现禽流感病毒,B组没有出现,则说明　 ;②  　; ③  　。