新高考生物一轮复习考点课件第25讲 DNA是主要的遗传物质（含解析）

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第25讲 DNA是主要的遗传物质
1.总结人类对遗传物质的探索实验。2.认同DNA是主要的遗传物质。
考点一　肺炎链球菌转化实验的分析
考点二　噬菌体侵染细菌实验的分析
考点三　烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
主要考点 必备知识
肺炎链球菌转化实验的分析
直到20世纪30年代，对DNA的认识才使人们意识到DNA的重要性，但由于对其结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
　　1928年，格里菲斯以小鼠为材料，研究肺炎链球菌。
有毒人肺炎 小鼠败血症
荚膜的化学本质是_______
结论：已经被加热杀死的S型细菌中，含有促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。
2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
说明加热杀死的S型菌失去毒性
解释：（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，但缓缓冷却时，其结构可恢复。
20世纪40年代，美国科学家艾弗里在格里菲斯的实验基础上继续进行实验。
请思考：转化因子到底是什么物质呢？
寻觅“转化因子”？你有什么样的设计思路，关键是什么？
关键思路：将DNA与蛋白质等其他物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
3.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 (1)实验过程及结果
分别与R型活细菌混合培养
DNA的纯度越高，转化就越有效。
在S型活菌提取物中加入DNA酶，则不能使R型菌发生转化。
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
注意：(1)减法原理：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。(2)实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是起对照作用。用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，结果不能使R型细菌发生转化，说明DNA才是使R型细菌发生转化的物质。
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。
R型细菌转化为S型细菌的本质：
X基因吸附在R型细菌表面
R型细菌转化成S型细菌
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
1.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： ①R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠 ②S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠 ③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠 ④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠 以上4个实验中小鼠的情况依次是 （　 　） A．存活、存活、存活、死亡 B．死亡、存活、存活、存活 C．死亡、死亡、存活、存活 D．存活、死亡、存活、死亡
考向　肺炎链球菌转化实验的分析
考向　肺炎链球菌转化实验拓展分析1.S型(有荚膜)和R型(无荚膜)肺炎链球菌均对青霉素敏感，在多代培养的S型菌种分离出一种抗青霉素的S型突变株，记为PentS型细菌。现利用上述三种菌株进行实验，下列说法不正确的是( )A.S型细菌DNA与R型细菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，培养基中出现R型和S型菌落B.R型细菌DNA与S型细菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，培养基中出现R型和S型菌落C.PentS型细菌DNA与R型细菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，培养基中仅出现PentS型菌落D.R型细菌DNA与PentS型细菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，培养基中仅出现PentS型菌落
1.从格里菲思第四组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.S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化(　　)3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”(　　)3.在艾弗里的实验中，实验组分别加入了相应的水解酶，这是利用了自变量控制中的加法原理(　　)4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质(　　)5.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(　　)
1.(必修2 P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是 ；实验结论是：在加热致死的S型细菌中存在 可以使R型细菌转化为S型细菌。2.(必修2 P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的_______，实验结论是_________________________________________。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
(3)(源于必修2 P43图3－2)格里菲思第四组实验中，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。
形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
(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？菌落形态。
噬菌体侵染细菌实验的分析
1952年，美国遗传学家赫尔希（）和蔡斯（）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。
1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。 (1)T2噬菌体的模式图
生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内的细菌病毒。因此不能用培养基直接培养。结构成分：由头部和尾部组成。其中头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA；蛋白质含特征元素S，DNA含特征元素P。增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成部分。
T2噬菌体识别大肠杆菌（宿主细胞）表面的受体蛋白
1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。 (2)T2噬菌体的的增殖
T2噬菌体将自身的DNA注入大肠杆菌
T2噬菌体根据自身的DNA利用大肠杆菌的核苷酸，合成自身的DNA；
利用大肠杆菌的氨基酸合成自身的蛋白质外壳。
T2噬菌体刚合成的DNA和蛋白质外壳，组装成子病毒。
大肠杆菌裂解死亡，子代T2噬菌体大量释放，侵染新的大肠杆菌。
注意：T2噬菌体的的增殖
将DNA和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用。
主要组成元素C、H、O、N、S
主要组成元素C、H、O、N、P
2.噬菌体侵染细菌的实验
思考与讨论：如何标记噬菌体？
含放射性同位素35S的培养基
含35S标记的T2噬菌体
含放射性同位素32P的培养基
含32P标记的T2噬菌体
首先在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体。
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体侵染细菌：
噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内部
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因?
由于搅拌不充分，有少量含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。
32P标记的噬菌体侵染细菌：
在新形成的噬菌体中检测到32P
32P标记的噬菌体与细菌混合
噬菌体的DNA进入了细菌内部
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因?
证明DNA是遗传物质。
不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。
注意：噬菌体侵染细菌的实验中应注意的几个关键点1.本实验采用的对照方法是对比实验(相互对照)。2.不能标记C、H、O、N，因这些元素是蛋白质和DNA共有的，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，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。4.搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离。5.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。
考向　噬菌体侵染细菌的标记问题分析1.用放射性32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质并分别侵染大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后检测离心管中物质的放射性，甲管的上清液(a1)放射性远高于沉淀物(b1)；乙管中上清液(a2)放射性远低于沉淀物(b2)。下列分析错误的是( )A.甲管中a1的放射性来自32P，乙管中b2的放射性来自35SB.根据甲、乙两管的实验结果可推测DNA是遗传物质C.若搅拌不充分，甲管的b1中可能出现较强的放射性D.若保温时间过长，乙管的a2中可能出现较强的放射性
解析　甲管中a1的放射性来自35S，乙管中b2的放射性来自32P，A错误。
1．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性的主要位置依次是（ ） A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
考向 　噬菌体侵染细菌实验过程
考向　肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较5.下列有关人类对遗传物质探索过程中相关实验的叙述，正确的是( )A.肺炎链球菌体内转化实验中，S型细菌利用宿主细胞的核糖体合成自身　的蛋白质B.肺炎链球菌体外转化实验中，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C.32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，细菌体内含有32P标记的噬菌体DNA，　但不能产生不含32P的子代噬菌体D.35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，细菌体内不含有35S标记的噬菌体蛋　白质，但可产生含35S的子代噬菌体
解析：S型细菌属于原核生物，利用自身的核糖体合成自身的蛋白质，A错误；DNA酶能够分解DNA，故肺炎链球菌体外转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌DNA不能使R型细菌转化成S型细菌，B正确；32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，细菌体内含有32P标记的噬菌体DNA，利用细菌体内的原料，经DNA半保留复制后，能产生不含32P的子代噬菌体，C错误；35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，35S标记的蛋白质不能进入细菌体内，细菌体内不含有35S标记的噬菌体蛋白质，也不可能产生含35S的子代噬菌体，D错误。
1.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，同时用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳(　　)
2.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(　)3.赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①②(　　)
4.用1个含32P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32P(　　)5.T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解(　　)
11.噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成(　　)12.细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA(　　)13.细菌的遗传物质主要是DNA(　　)
6.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(　　)7.噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力(　　)8.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解(　　)9.32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质(　　)10.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(　　)
1.(必修2 P45)赫尔希和蔡斯利用了 技术，设计并完成了 的实验，因噬菌体只有头部的 进入大肠杆菌中，而 外壳留在外面，因而更具说服力。
2.(必修2 P46)因为 生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是_______________；原核生物(如细菌)的遗传物质是 ，真核生物的遗传物质是 ，病毒的遗传物质是 。
3.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 (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
4.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 。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
烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
烟草花叶病毒（TMV）是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
少数病毒的遗传物质是RNA
3．由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
2．在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。
1．凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA。
只含DNA的病毒只含RNA的病毒
2.生物体内的核酸种类及遗传物质
考向　探索遗传物质的思路和方法1.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HRVC.该实验只能说明HRV的遗传物质是RNAD.若运用同位素标记法，不能选择15N标记