2024届高考生物一轮总复习第六单元遗传的分子基础第16讲DNA是主要的遗传物质课件

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第16讲　DNA是主要的遗传物质【课标要求】　概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
考点一　肺炎链球菌的转化实验
1．两种肺炎链球菌的比较
2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
提醒：①仅能证明S型细菌中含有某种转化因子，但转化因子的本质不清楚。②发生转化的只是少部分R型细菌。3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验(1)方法：依次用不同的酶处理S型细菌的细胞提取物后，观察其转化活性。(2)过程与现象。
(3)结果分析。a．实验①为不加酶，是对照组，②③④⑤是实验组。b．实验②③④分别说明蛋白质、RNA、脂质没有转化作用。c．实验①⑤说明DNA有转化作用。(4)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(5)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。
提醒：①转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到了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(属于广义上的)。②加热并没有使DNA完全失去活性：加热致死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。
1．肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较
2.肺炎链球菌转化实验的两个误区(1)误以为所有的R型细菌都发生转化。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。(2)误以为加热导致DNA完全失活。加热致死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降低又逐渐恢复活性。
考向1　围绕肺炎链球菌转化实验，考查科学探究1．(2022·江西赣州)肺炎链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型肺炎链球菌的菌落表面粗糙，R型肺炎链球菌的菌落表面光滑B．S型肺炎链球菌的DNA经加热后失活，因而注射加热致死的S型肺炎链球菌的小鼠仍存活C．从病死小鼠中分离得到的只有S型肺炎链球菌而无R型肺炎链球菌D．该实验未证明R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌是由S型肺炎链球菌的DNA引起的
解析：有荚膜的S型肺炎链球菌的菌落表面光滑，无荚膜的R型肺炎链球菌的菌落表面粗糙，A项错误；注射加热致死的S型肺炎链球菌后的小鼠仍存活的原因是S型肺炎链球菌的蛋白质经加热后变性失活，B项错误；从病死小鼠中分离得到的有S型肺炎链球菌也有R型肺炎链球菌，C项错误；该实验证明存在转化因子，但没有证明R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌是由S型肺炎链球菌的DNA引起的，D项正确。
考向2　结合肺炎链球菌转化实验拓展分析，考查科学探究2．(2022·江西吉安)某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质B．从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡C．活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变D．从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落
解析：由图可知，活菌乙能导致小鼠死亡，为S型细菌，活菌甲不能使小鼠死亡，为R型细菌。该实验能体现S型死细菌的某种物质能让R型细菌转化为S型活细菌，但不能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，A项错误；实验②过程中R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，少数R型细菌能转化为S型活细菌，小鼠体内仍存在R型细菌，所以从小鼠血液中能分离出两种菌，其中R型细菌不能使小鼠死亡，B项错误；活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因重组，C项错误；实验⑤过程中，R型死细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内，鼠5体内只能分离出S型活细菌，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，D项正确。
考点二　噬菌体侵染细菌的实验
1．实验材料实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。(1)噬菌体的结构及生活方式。
提醒：只有DNA进入大肠杆菌体内，蛋白质没有进入。
2．实验方法利用放射性同位素标记技术，用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。
提醒：不能用14C和18O去标记，也不能用35S、32P去标记同一个噬菌体。
3．实验过程(1)标记噬菌体。注：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)用已标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。注：两组实验为对比实验(相互对照)。
提醒：①搅拌的目的是把吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分开。②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。
4．实验结果(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．实验结论DNA才是噬菌体的遗传物质。
1．关于噬菌体侵染细菌实验中的“保温”与“搅拌”(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。
2．肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
考向1　围绕噬菌体侵染细菌实验，考查科学探究1．(2022·广东佛山)为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　)
A．通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3 minC．搅拌5 min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P
解析：上清液35S百分比都没有达到100%，说明通过搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A项错误；进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间短于3 min，上清液35S百分比会减小；达到4 min后，上清液35S百分比不再增大，说明搅拌时间不能短于3 min，B项正确；被侵染细菌成活率100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，放射性物质还在沉淀物中；搅拌5 min时，上清液含32P的原因是有部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中，C项错误；由于DNA具有半保留复制的特点，母链含32P，新合成的子链含31P，所以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体中只有少数含32P，D项错误。
考向2　结合两大经典实验及其拓展分析，考查科学思维2．(2022·中原名校联盟检测)用T4噬菌体侵染大肠杆菌，一段时间后，在培养基中加入放射性元素标记的物质X。提取菌体内的RNA、T4噬菌体DNA及大肠杆菌DNA，检测发现只有RNA具有放射性。将放射性RNA分别与上述DNA杂交，结果见下表。下列说法错误的是(　　)
A．物质X可能为放射性物质标记的尿嘧啶核糖核苷酸B．菌体内的放射性RNA转录自大肠杆菌DNAC．在杂交带的双链区存在A­U、A­T碱基配对方式D．大肠杆菌被T4噬菌体侵染后，自身基因的表达受到抑制
解析：只有RNA具有放射性，而碱基U是RNA特有的碱基，因此物质X可能为放射性物质标记的尿嘧啶核糖核苷酸，A项正确；菌体内的放射性RNA可与噬菌体的DNA形成杂交带，不能与大肠杆菌的DNA形成杂交带，说明其转录自噬菌体DNA，B项错误；在RNA和DNA杂交带的双链区存在A­U、A­T碱基配对方式，C项正确；菌体内的放射性RNA可与噬菌体的DNA形成杂交带，不能与大肠杆菌的DNA形成杂交带，说明大肠杆菌被T4噬菌体侵染后，自身基因的表达受到抑制，D项正确。
考点三　烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验(1)实验过程及现象。
(2)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。
提醒：烟草花叶病毒TMV的增殖方式与噬菌体增殖方式类似，TMV裸露的RNA可以通过植物叶片摩擦形成的微伤口进入植物细胞。没有蛋白质衣壳的保护，感染的频率比较低。一旦TMV的RNA能顺利进入烟草的细胞内，就能像噬菌体一样繁殖，产生新的TMV，从而让烟草植株感染。
2．生物体内的核酸种类及遗传物质
3．不同生物的遗传物质
提示：常见的RNA病毒有：新型冠状病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。
探索遗传物质的思路和方法(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。(2)探究方法。
考向　结合遗传物质的探究，考查科学探究能力1．(2022·广州二模)烟草花叶病毒(TMV)和车前草花叶病毒(HRV)是两种亲缘关系较近的RNA病毒。将TMV和HRV的RNA与蛋白质分离后，用两种RNA分别感染烟草植株的叶片，叶片上出现不同形状病灶，用两类蛋白质分别感染则叶片上均不出现病灶。将一种RNA与另一种病毒的蛋白质重组，得到两种杂交体，再用杂交体分别感染烟叶，烟叶上也出现病灶，病灶类型与杂交体的RNA种类有关而与蛋白质种类无关。下列叙述正确的是(　　)A．实验结果说明病毒RNA也可独立完成完整的生命活动B．因两种病毒RNA的亲缘关系较近，故二者的核苷酸含量相同C．在被杂交体感染的烟叶上所形成的病灶中能收集到子代杂交体D．实验证明了RNA是TMV和HRV的遗传物质而蛋白质不是
解析：病毒没有独立生存能力，其生存离不开细胞，所以病毒的RNA不能独立完成完整的生命活动，A项错误；TMV和HRV虽然亲缘关系较近，但二者遗传物质不同，所以无法判断二者核苷酸的含量，B项错误；由于病灶类型与杂交体的RNA种类有关而与蛋白质种类无关，所以从被杂交体感染的烟叶上所形成的病灶中不能收集到子代杂交体，只能收集到TMV或HRV，取决于RNA的来源，C项错误；根据题干信息可知RNA是TMV和HRV的遗传物质，而蛋白质不是，D项正确。
2．(2022·安徽五校联考)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质做了进一步研究。请思考并回答下列相关问题：(1)据研究人员介绍，该病毒的遗传物质比HIV的遗传物质更加稳定。据此可初步推测，该病毒的遗传物质是__________，理由是_____________________________________________________________________________________________________。(2)通过化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，分析其五碳糖或碱基种类均可作出判断，如果____________________________________，则为DNA，如果____________________________________，则为RNA。(3)也可以用同位素标记技术研究其遗传物质种类，将宿主细胞置于含有放射性标记核苷酸的培养基中培养，再用病毒感染该宿主细胞，一段时间后搜集病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸是否都需要标记？________，理由是______________________________________________________________________________。
解析：(1)HIV的遗传物质是RNA，易发生变异，而题中病毒的遗传物质比HIV的遗传物质稳定，说明其遗传物质是DNA，DNA具有独特的双螺旋结构，不易发生变异。(2)两种核酸中，DNA特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶。(3)如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性，因此培养基中的核苷酸是不需要都标记的。
答案：(1)DNA　DNA是双链，而RNA是单链，DNA的结构相比RNA更稳定，不易发生变异　(2)五碳糖是脱氧核糖或含碱基T　五碳糖是核糖或含碱基U　(3)不需要　如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性
高考真题体验1.(2022·广东卷)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是(　　)A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律B．摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质D．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
解析：孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表现型及比例，发现了遗传规律，A项正确；摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联，证明了基因在染色体上，B项正确；赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C项正确；沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构，进而得出碱基配对方式是通过化学分析的方法，D项错误。
2．(2022·浙江卷)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
解析：实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质，A项错误；实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B项错误；大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C项正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。