最新高考生物一轮复习【讲通练透】 第20讲 DNA是主要的遗传物质（讲通）

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3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。
4、学而不思则罔，思而不学则殆。这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
第20讲 DNA是主要的遗传物质
1.总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程；领悟科学研究的过程和方法，培养学生的实验探究能力。
2.分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路；探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。
3.理解DNA是主要的遗传物质。
考点一 人类对遗传物质的探索过程
感悟：现代科学研究中常用的一种科学方法——假说-演绎法
在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。

因为科学方法已经纳入课程标准。
1.观察实验，提出问题：肺炎链球菌 体内 转化实验的分析
（1）肺炎链球菌
相关信息
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链
球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的
肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1931年，道森和西亚成功地在体外进行了转化实验:只在培养皿中使R型菌转化成S型菌，不需要以小鼠为媒介。——这否认了因小鼠体内免疫物质诱导的解释。
1933年，阿洛维将R型菌和S型菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了S型菌。——这否认了R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
结论是S型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。
（3）提出问题：转化因子是什么？
蛋白质不能作为遗传物质的证据：
①蛋白质不能进行自我复制
②蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定
③蛋白质不能遗传给后代
2.根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析
（1）实验思路：
设法逐步去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
（2）实验过程：
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；
①艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
②被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数；
③蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
④该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？
遵循单一变量原则和对照原则。
其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。如：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。
科学方法：自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。如：与常态比较，人为增加某种影响因素。
（3）提出假说：
实验表明，细胞提取物中含有前文所述的转化因子，而转化因子很可能就是DNA。
艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的结论∶DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
【教材拾遗】
(必修2 P43“图3-2”延伸思考)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?请说明理由。
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。
(1)格里菲思实验中,第四组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(必修2 P43图3-2)( × )
(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。(必修2 P44图3-3)( √ )
3.演绎推理：噬菌体侵染细菌的实验
（1）设计（预期）实验及结果
根据艾弗里提出 DNA 是遗传物质的假说，即DNA控制生物的遗传性状
①T2噬菌体的生活方式：活细胞寄生。
②T2噬菌体的增殖
根据艾弗里提出 DNA 是遗传物质的假说，即 DNA 控制生物的遗传性状。
新合成的子代T2噬菌体具有与亲代T2噬菌体相同的遗传特性。
③放射性同位素标记和离心技术。
①实验方法：同位素标记，用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA
②实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌
③实验过程: A.标记细菌， B.获得标记T2噬菌体
C.侵染细菌（原理图）
特别提醒 搅拌的目的是把吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳和大肠杆菌分开;离心的目的是让上清液中析出质量较轻的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。
D.实验结果分析
E.结论：DNA是遗传物质。艾弗里的假说是正确的，艾弗里也证明了DNA是遗传物质。
（3）其他实验及结果--Phi X 174噬菌体实验的分析
后来的Phi X 174噬菌体实验，将病毒分离成DNA和蛋白质衣壳两部分，仅有病毒的DNA就具有感染能力，而病毒的蛋白质衣壳不具备感染能力。这才最终证实了DNA是遗传物质。
艾弗里的假说是正确的，艾弗里也证明了DNA是遗传物质。
【教材拾遗】
教材隐性知识：(1)源于必修2 P46“思考·讨论”：选用细菌或病毒作为探索遗传物质的实验材料的优点有①②(填序号，下同)。
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 ②繁殖快
(2)源于必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点是①②③④。
①具有相对的稳定性 ②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性 ③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育 ④在特定条件下产生可遗传的变异
4.总结结论：
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
(2023·陕西延安高三质检)噬菌体是一类细菌病毒，下列关于噬菌体侵染细菌实验的相关叙述，不正确的是
A.侵染过程的“合成”阶段，噬菌体DNA作为模板，而原料、ATP、
酶、场所等条件均由细菌提供
B.为确认何种物质注入细菌体内，可用32P、35S分别标记噬菌体的
DNA和蛋白质
C.用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，由于保温时间过长所以
上清液中出现少量的放射性
D.若用32P对噬菌体双链DNA标记，再转入未被标记的培养有细菌的
普通培养基中，让其连续复制n次，则含32P的DNA应占子代DNA
总数的1/2n－1
答案：C
解析：为确认何种物质注入细菌体内，可用32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，即单独研究DNA和蛋白质的作用，B正确；
用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，其在噬菌体侵染细菌时没有进入细菌细胞中，且离心后分布在上清液中，保温时间过长会导致子代噬菌体释放，而子代噬菌体不含35S，因此这不影响上清液中的放射性，C错误；
若用32P对噬菌体双链DNA标记，再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次，根据DNA半保留复制特点，则含32P的DNA分子数为2个，应占子代DNA总数的1/2n－1，D正确。
【归纳总结】
1.三个经典实验对比
2.S型细菌和R型细菌转化的实质
(1)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？
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)资料：R型细菌生长到一定阶段时，就会分泌感受态因子，这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达，它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合，从而进入细胞，并通过同源重组置换的方式整合到R型细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。思考：转化为的实质是什么？
转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，即基因重组。
为什么不是R型菌的基因突变？怎么排除呢？
重复试验1、4组，获得相同的实验结果
(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。
（4）(源于必修2 P43图3－2)在肺炎链（双）球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是（ ）
【解析】体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
①ab段R型细菌数量减少的原因是_____。
②bc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。
④上述实验中格里菲思是通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌，除此之外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？
3.T2噬菌体侵染细菌的实验
（1）“二看法”判断子代T2噬菌体标记情况
（2）实验误差分析
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲 : 含有35S标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌，离心后全存在于上清液. 实际上 : 沉淀物中也有少量放射性，原因是：
由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
A.保温时间过短，部分噬菌体的DNA还没有进入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；
B.保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。
1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了T2噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，请分析：
(1)图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____________________________。
(2)细胞外的32P含量有30%，原因是__________________________________。
(2020·浙江1月选考，23)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析错误的是
A.甲组的上清液含极少量32P标记的噬菌体DNA，但不产生含32P的子代噬菌体
B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体
C.乙组的上清液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体
D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体
4.请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：
(1)探究思路：探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看其作用 。
（2018全国1卷）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒病毒两种类型。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：
⑴ 实验思路，
⑵ 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）
考点二 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
1.少数病毒遗传物质的探索：烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
实验结论：RNA也是遗传物质
(2023重庆模拟)已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片,且两者都由蛋白质和RNA组成,如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是( )
A.本实验运用了对照原则,无空白对照组
B.实验过程中重组病毒的后代是HRV
C.该实验只能说明RNA是HRV的遗传物质
D.若运用放射性同位素标记法,不能选择15N标记
2.生物体内的核酸种类及遗传物质
1．（2023·天津·统考高考真题）下列生物实验探究中运用的原理，前后不一致的是（ ）
A．建立物理模型研究DNA结构－ 研究减数分裂染色体变化
B．运用同位素标记法研究卡尔文循环－ 研究酵母菌呼吸方式
C．运用减法原理研究遗传物质－ 研究抗生素对细菌选择作用
D．孟德尔用假说演绎法验证分离定律－ 摩尔根研究伴性遗传
2．（2022·海南·统考高考真题）某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（ ）
A．①和④B．②和③C．②和④D．④和③
3．（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（ ）
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
4．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）
A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
5．（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，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
6．（2021·浙江·统考高考真题）下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是（ ）
A．孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B．摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C．T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D．肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
考点要求
考题统计
考情分析
肺炎链球菌的体内转化实验
2021，全国，选择
本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对细胞整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
肺炎链球菌的体外转化实验
2023，天津，选择
噬菌体侵染细菌的实验
2022，海南、浙江，选择
2021，浙江，选择
生物的遗传物质
T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N标记
②
32P标记
35S标记
③
3H标记
未标记
④
35S标记
未标记