2020版新一线高考生物（苏教版）一轮复习教学案：必修2第6单元第1讲　探索遗传物质的过程



第1讲　探索遗传物质的过程
[考纲展示]　1.人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)　2.实验：DNA的粗提取与鉴定
考点一| 肺炎双球菌转化实验


1．格里菲斯的小鼠体内转化实验
(1)实验过程与结果

(2)实验结果分析
①实验(a)、(b)对比说明R型细菌无毒性、S型细菌有毒性。
②实验(b)、(c)对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性。
③实验(b)、(c)、(d)对比说明R型细菌转化为S型细菌。
(3)实验结论：已经加热杀死的S型细菌中，含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。
2．艾弗里的体外转化实验
(1)实验过程与结果

(2)实验结果分析
①实验①、②分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。
②实验③、④说明DNA有转化作用，DNA的水解产物没有转化作用。
③实验结论：S型细菌的DNA是“转化因子”，即DNA是遗传物质。
[判断与表述]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质。(×)
提示：格里菲思的肺炎双球菌转化实验只是证明了S型细菌中存在“转化因子”，使无毒的R型细菌转化为有毒的S型细菌。
(2)从格里菲思的第④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。(×)
提示：S型活细菌是由R型细菌转化来的。
(3)从格里菲思实验中的第④组病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R菌细菌。(×)
提示：病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌有两种类型。
(4)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。(√)
(5)艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。(√)
2．思考回答(规范表述)
(1)在体内转化实验中，如果没有实验③，能否得出格里菲思的结论？为什么？
提示：不能。因为无对照实验，不能说明加热后杀死的S型细菌中含有促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。
(2)如果由你完成体内转化实验，应该注意哪些无关变量对实验的影响？
提示：四组实验应选用年龄、体重相同且健康的小鼠；所用R型活菌液、S型活菌液的浓度及注射量应该相同。
(3)肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？
提示：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，排除脱氧核苷酸的作用。
(4)肺炎双球菌体外转化实验的实验思路是什么？
提示：直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，将它们分别与R型细菌混合培养，研究它们各自的遗传功能。

肺炎双球菌体内转化实验和体外转化实验的比较
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
在小鼠体内
体外培养基
实验对照
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各组成成分的作用进行对照
巧妙构思
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，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
实验结论
S型细菌体内有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质
联系
(1)所用材料相同
(2)体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸
(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则

◎考法1　考查格里菲思小鼠体内转化实验
1．用R型和S型肺炎双球菌进行实验，其过程和结果如图所示。下列关于该实验的叙述错误的是(　　)

A．该实验说明R型菌是无毒的
B．该实验说明R型菌在一定条件下可转化为S型菌
C．加热杀死的S型菌无致死性是因为其蛋白质已变性失活
D．在一定条件下R型菌实现转化是因为其发生了基因突变
D　[将R型肺炎双球菌注射到小鼠体内，小鼠存活，表明R型菌是无毒的；将加热杀死的S型菌和活的R型菌注射到小鼠体内，可从小鼠体内提取出活的S型菌，表明R型菌可以在一定的条件下转化为S型菌；将有毒的S型菌加热，会使其蛋白质变性，从而使其失去致死性；在一定的条件下R型菌实现转化是S型菌与R型菌的遗传物质发生基因重组所致。]
2．(2019·济宁模拟)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：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠体内
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠体内
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠体内
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠体内
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(　　)
A．存活、存活、存活、死亡 B．存活、死亡、存活、死亡
C．死亡、死亡、存活、存活 D．存活、死亡、存活、存活
D　[由肺炎双球菌转化的实质及R型细菌和S型细菌的特点分析知，小鼠死亡是由于S型活细菌所致，S型活细菌可来自S型细菌的遗传，也可来自R型细菌在S型细菌DNA的作用下转化而来的，因此综合分析知D选项正确。]
◎考法2　艾弗里体外转化实验
3．(2019·海口模拟)某人在琼脂固体培养基上利用肺炎双球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A．该实验能够证明加热杀死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性
B．该实验证明了S型细菌体内的DNA是遗传物质
C．第1、2、3组实验是该实验的对照组
D．第3组与第4组进行对照可说明S型细菌体内有某种物质能使正常R型细菌转化成S型细菌
B　[该实验证明加热杀死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性，能将R型细菌转化为S型细菌；该实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌；该实验中，1、2、3组是对照组，4组是实验组；第3组与第4组对照说明了S型细菌体内有某种物质能使R型细菌转化成S型细菌。该实验只能证明S型细菌体内存在某种物质(即转化因子)能使正常R型细菌转化成S型细菌，但不能确定该转化因子究竟是何种物质。]
4．(2019·太原模拟)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。由表可知(　　)
实验组号
接种菌型
加入S型细菌的物质
培养皿长菌情况
①
R型
蛋白质
R型
②
R型
荚膜多糖
R型
③
R型
DNA
R型、S型
④
R型
DNA(经DNA酶处理)
R型
A．①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
C　[第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A，B项错误；第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确；①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。]
[误区警示] 有关肺炎双球菌“转化”的两个易错点
1．转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验是指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，而只是一小部分R型细菌被转化成S型细菌。
◎考法3　细菌转化实验的拓展考查
5．(2018·成都二模)肺炎双球菌转化实验中，S型菌的部分DNA片段进入R型菌内并整合到R型菌的DNA分子上，使这种R型菌转化为能合成荚膜多糖的S型菌，下列叙述正确的是(　　)
A．R型菌转化为S型菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变
B．整合到R型菌内的DNA分子片段，表达产物都是荚膜多糖
C．进入R型菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点
D．S型菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
C　[R型细菌和S型细菌的DNA都是双链结构，其中碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因此R型菌转化为S型菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是占50%，A错误；整合到R型菌内的DNA分子片段，表达产物不都是荚膜多糖，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，即一个DNA分子中有多个基因，每个基因都具有RNA聚合酶的结合位点，因此进入R型菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成多条相同的肽链，而不是一条，D错误。]
6．在肺炎双球菌转化实验中，S型细菌有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等多种类型，R型细菌是由Ⅱ型突变产生的。利用加热后杀死的SⅢ型与R型细菌混合培养，出现了S型细菌，有人认为混合培养出现的S型细菌是由R型细菌突变产生的，该实验中出现以下哪种结果时能否定这种说法(　　)
A．S型细菌全为Ⅱ型
B．S型细菌部分为Ⅲ型
C．S型细菌中三种均有
D．S型细菌全为Ⅲ型
D　[若S型细菌是由R型细菌突变产生的，则S型细菌的类型应为Ⅱ型。S型细菌全为Ⅲ型说明是转化产生的。]
考点二| T2噬菌体侵染细菌实验


1．噬菌体结构

(1)A：蛋白质外壳；B：DNA。
(2)组成A、B的共有元素为C、H、O、N，其中A特有S元素，B特有P元素。
2．实验原理
T2噬菌体以自身遗传物质为模板，利用宿主细胞内的物质合成自身组成成分而实现增殖。
3．实验过程及结果
标记大肠杆菌：分别用含35S、32P的培养基培养大肠杆菌
　↓
标记噬菌体：分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含35S或DNA含32P的噬菌体
　↓
侵染细菌：

4．结论
T2噬菌体的性状是通过DNA遗传给子代噬菌体的，DNA是遗传物质。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌转化实验更具有说明力。(√)
(2)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。(√)

(3)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。(×)
提示：分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌，而不是培养噬菌体，再用被标记的大肠杆菌培养噬菌体。
(4)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。(√)
(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。(×)
提示：子代噬菌体都不含35S。
(6)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。(×)
提示：不能说明蛋白质不是遗传物质。
2．思考回答(规范表述)
结合教材两大经典实验，尝试总结作为遗传物质具备的条件有哪些？
提示：(1)在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。
(2)能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。
(3)具有储存大量遗传信息的潜在能力。
(4)结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。

1．噬菌体增殖需要的条件
(1)场所：大肠杆菌。
(2)蛋白质的合成
(3)DNA的合成
2．上清液和沉淀物出现放射性的原因
(1)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：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，上清液中出现放射性。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中，也会使上清液中出现放射性。
(2)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的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
3．噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较
比较项目
噬菌体侵染细菌实验
肺炎双球菌体外转化实验
设计思路
设法将DNA和其他物质分开，单独研究它们各自不同的功能
处理方法
放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素
直接分离法：分离S型细菌的多种组成物质，分别与R型细菌混合培养
检测结果的方式
检测放射性位置
观察菌落类型
结论
DNA是遗传物质
DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质

◎考法1　考查噬菌体及其侵染大肠杆菌的实验分析
[解题指导] 三次涉及大肠杆菌的过程和目的

1．(2019·盐城模拟)图为“以32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．锥形瓶内的培养液中有含32P的物质，以便用32P标记噬菌体
B．过程②的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离
C．若只有C中含大量放射性，可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA
D．实验中B对应部分有少量放射性，可能原因是搅拌不充分
B　[本实验是以32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌，因此图中亲代噬菌体已用32P标记，会侵入大肠杆菌体内进行增殖，培养大肠杆菌的培养液中不能用放射性标记的含32P的物质，A错误；过程②为搅拌，目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离，B正确；若只有沉淀物C中含大量放射性，可证明噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌，但若证明噬菌体的遗传物质是DNA，必须还要再设计一组用35S标记的噬菌体实验进行相互对照，C错误；若实验B(上清液)中出现放射性，可能是培养时间过短，部分噬菌体还未吸附、侵染至大肠杆菌细胞。或培养时间过长，造成部分大肠杆菌裂解，D错误。]
2．(2018·淄博二模)有a、b两类噬菌体，它们均已被32P或35S中的一种标记过。将a、b噬菌体分别侵染甲、乙两管大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后，检测离心管内放射性物质的位置，结果如图。下列叙述正确的是(　　)

A．实验结果表明a的蛋白质外壳和b的DNA均有放射性
B．可以确定甲管的放射性来自32P，乙管的放射性来自35S
C．检测结果表明噬菌体的DNA和蛋白质可侵入大肠杆菌内
D．伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强
A　[a、b两类噬菌体，被32P或35S中的一种标记过。将a、b噬菌体分别侵染甲、乙两管大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后，检测离心管内放射性物质的位置分别出现在上清液和沉淀物中，说明a类噬菌体被标记的是蛋白质外壳，b类噬菌体被标记的部分是DNA分子。]
◎考法2　考查噬菌体侵染细菌的标记元素的分析
[解题指导] “二看法”判断子代噬菌体标记情况


3．(2019·聊城月考)如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，对此分析正确的是(　　)
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、35S
C．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N
D．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N、32S
C　[蛋白质和DNA分子中都含有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都会被3H、15N标记，A错误；由于3H、15N、35S标记的蛋白质外壳不进入细菌，3H、15N标记的DNA分子进入但不能用于合成子代噬菌体的外壳，所以子代噬菌体的外壳中应该没有放射性，B错误；由于3H、15N标记了亲代噬菌体的DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N，C正确；子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、全部含14N，DNA分子不含S，D错误。]
4．某同学重复噬菌体侵染细菌的实验，由于对其中一组噬菌体进行同位素标记时有误(其他操作正确)，导致两组实验结果如下：
组别
同位素分布情况
一
沉淀物中放射性很高，上清液中放射性很低
二
沉淀物和上清液中放射性均较高
以上两组实验对噬菌体进行标记的元素分别是(　　)
A．32P、35S　 　B．35S、32P　 　C．32P、14C 　　D．32P、32P
C　[解答本题首先要清楚教材相关实验中两组实验的结果：用32P标记的一组放射性主要出现在沉淀物中，用35S标记的一组放射性主要出现在上清液中。然后对比表格中的实验结果可知，第一组是正常的，该组是用32P标记的一组。另一组应为用35S标记的一组，但因对同位素标记时有误出现了异常。将第二组正常的实验结果与异常的实验结果进行对比并分析可知：沉淀物和上清液中均有较高的放射性，其原因一定是用蛋白质和DNA共有的元素对噬菌体进行了标记，如14C、18O、3H或15N。]
◎考法3　噬菌体侵染实验的拓展考查
5．如图为T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T4噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是(　　)

A．可在培养基中加入3H尿嘧啶用以标记RNA
B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物
C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T4噬菌体及大肠杆菌的转录
D．随着感染时间增加，噬菌体DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制
C　[RNA分子中含有特定的碱基为尿嘧啶，因此培养基中应加入3H尿嘧啶用以标记RNA；参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物；由图知，第0 min时，T4噬菌体未侵入大肠杆菌，因此与DNA杂交的RNA只来自大肠杆菌的转录；随着感染时间增加，与T4噬菌体DNA杂交的放射性RNA不断增加，而与大肠杆菌DNA杂交的放射性RNA不断下降，说明噬菌体DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制。]
6．(2019·衡水中学质检)如图1中的噬菌斑(白色区域)是在长满大肠杆菌(黑色)的培养基上，由一个T2噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方法之一。现有噬菌体在感染大肠杆菌后形成噬菌斑数量的变化曲线(图2)，下列叙述不正确的是(　　)

图1　　　　　　　　　　图2
A．培养基中加入含35S或32P的营养物质，则放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现
B．曲线a～b段，细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成
C．曲线b～c段所对应的时间内噬菌体共繁殖了10代
D．限制c～d段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解
C　[噬菌体是病毒，没有细胞结构，只有寄生在活细胞中才有生命活动，所以放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现，A项正确；曲线a～b段，噬菌斑没有增加，说明细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成，B项正确；曲线b～c段所对应的时间内噬茵斑数从100个增加到1 000个，只能说明噬菌体数量的增加，不能说明其繁殖了几代，C项错误；限制c～d段噬菌斑数量增加的因素可能是绝大多数细菌已被裂解，噬菌体失去了增殖的场所，因此数量增长缓慢，D项正确。]
考点三| RNA也是遗传物质


1．RNA也是遗传物质的实验
(1)烟草花叶病毒侵染烟草叶细胞的实验
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。
(2)病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
①实验过程及结果

②结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。
2．DNA是主要的遗传物质
(1)原因：绝大多数生物的遗传物质是DNA。
(2)生物的遗传物质[连线]
生物类型　　　　　　生物　　 　　　遗传物质
a．噬菌体
①原核生物 b．烟草花叶病毒 Ⅰ.DNA
②真核生物 c．大肠杆菌
d．杨树 Ⅱ.RNA
③病毒 e．金丝猴
提示：①→c→Ⅰ　②deⅠ　③aⅠbⅡ
[判断与表述]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)RNA或DNA是T2噬菌体的遗传物质。(×)
提示：T2噬菌体的遗传物质是DNA。
(2)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。(√)
(3)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。(√)
(4)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×)
提示：细胞生物的遗传物质是DNA。
(5)小麦的遗传物质主要是DNA。(×)
提示：小麦的遗传物质是DNA。
2．思考回答(规范表述)
如何理解DNA是主要的遗传物质？
提示：细胞生物和DNA病毒的遗传物质都是DNA，只有RNA病毒的遗传物质是RNA，故对整个生物界来说，主要的遗传物质是DNA。

生物体内核酸种类及遗传物质类型
生物类型
核酸种类
遗传物质
实例
有细胞结构的生物
真核生物
DNA和RNA
DNA
玉米、小麦、人
原核生物
DNA
乳酸菌、蓝藻
无细胞结
DNA病毒
DNA
DNA
噬菌体
构的生物
RNA病毒
RNA
RNA
烟草花叶病毒

◎考法1　考查RNA是遗传物质的实验分析
1．(2019·洛阳模拟)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(见下表)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
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)感染植物
b型
a型
④
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①　　 B．实验②
C．实验③ D．实验④
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类型的是RNA，而不是蛋白质。实验③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。]
2．(2018·石家庄期末)如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断(　　)

A．水和苯酚的作用是分离病毒中的蛋白质和RNA
B．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
A　[据图示分析，TMV放入水和苯酚中后，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，某种生物的遗传物质只有一种，D项错误。]
[规律总结] 探索遗传物质的经典实验总结

◎考法2　考查生物的遗传物质及实验探索
3．(2019·郑州模拟)下列有关“DNA是生物的主要遗传物质”的叙述，不正确的是(　　)
A．同时含有DNA和RNA的生物体，其遗传物质主要是DNA，其次是RNA
B．细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质也是DNA
C．具有细胞结构的生物体均以DNA作为遗传物质
D．在生物界中，只有部分病毒的遗传物质是RNA
A　[同时含有DNA和RNA的生物体，其遗传物质是DNA，A错误；细胞生物的遗传物质是DNA，主要存在于细胞核中，少量存在于细胞质的线粒体和叶绿体中，B正确；具有细胞结构的生物体均以DNA作为遗传物质，C正确；DNA是绝大多数生物的遗传物质，RNA是少数病毒的遗传物质，D正确。]
4．下面是某生物兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。
(1)实验目的：略。
(2)材料用具：显微注射器，该流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤
第一步：把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。
(4)请预测实验结果及结论：
①___________________________________________________；
②___________________________________________________。
③若A、B、C三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
解析：病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸为DNA或RNA中的一种，根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。
答案：(3)分别用等量的相同浓度的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
(4)①若A、C两组出现该流感病毒，B组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现该流感病毒，A组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是DNA
考点四| 提取和鉴定DNA(实验)

1．实验原理
(1)DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同

溶解规律
2 mol·L－1 NaCl溶液
0.14 mol·L－1 NaCl溶液
DNA

溶解
析出
蛋白质
NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大
部分发生盐析沉淀
溶解
(2)DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。
(3)DNA＋二苯胺蓝色
2．实验流程
材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织
　　↓
破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒
搅拌→用纱布过滤→收集滤液
　　↓
去除杂质：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度
不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质
　　↓
DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积
相等的、冷却的体积分数为95%的酒精
溶液
　　↓
DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合
均匀后将试管在沸水中加热5 min，溶液变成
蓝色

1．材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织。
2．破碎细胞
(1)动物的红细胞，吸水破裂。
(2)植物细胞：加入洗涤剂、食盐后研磨。
3．除去杂质的方法
(1)方法一：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同，通过调节NaCl溶液的浓度除去溶于和不溶于NaCl溶液中的杂质。
(2)方法二：利用DNA对酶的耐受性，直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10～15 min，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质，而不会破坏DNA。
(3)方法三：利用DNA对高温的耐受性，将滤液放在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min，使蛋白质变性沉淀而DNA分子还未变性。
4．DNA的析出：向处理后的滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2～3 min，溶液中会出现白色丝状物，用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物。
5．DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会变成蓝色。
6．实验时注意问题
(1)实验过程两次用到蒸馏水的目的不同
第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次的目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。
(2)获取较纯的DNA的关键
①充分搅拌鸡血细胞液(加入足量的蒸馏水)，以便使细胞膜和核膜破裂。
②沉淀DNA时必须用冷酒精(体积分数为95%的酒精，至少在5 ℃以下存放24 h)。

1．下图中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是(　　)


C　[依据DNA粗提取的原理，在NaCl的浓度为0.14 mol/L时DNA分子的溶解度最小，利于DNA分子的析出，浓度过大或过小，DNA分子的溶解度都会增大。]
2．(2015·江苏高考改编)图甲、乙分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述不正确的是(　　)

A．图甲、乙中加入蒸馏水稀释的目的相同
B．图甲中完成过滤之后保留滤液
C．图乙中完成过滤之后弃去滤液
D．在图甲鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
A　[图甲中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，释放其中的核物质，图乙中加入蒸馏水的目的是降低NaCl溶液的浓度，使DNA的溶解度降低从而析出DNA；由于DNA溶于水，所以图甲中完成过滤后DNA存在于滤液中，需保留滤液；图乙中DNA析出，则过滤后弃去滤液，保留黏稠物；在图甲鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉可将蛋白质水解，有利于去除杂质。]
真题体验| 感悟高考　淬炼考能
1．(2017·江苏高考)下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是(　　)
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．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
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．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
C　[本题重点考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验。格里菲思实验只是证明了转化因子的存在，没有证明转化因子是DNA，A错误；艾弗里实验证明了转化因子是DNA，从S型肺炎双球菌中提取的DNA使R型细菌转化为S型细菌而导致小鼠死亡，B错误；赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌出现在沉淀中，对沉淀后的细菌继续培养，待其裂解后得到的噬菌体并不都带有32P标记，故C正确、D错误。]
2．(2016·全国卷Ⅲ)在前人进行的下列研究中，采用的核心技术相同(或相似)的一组是(　　)
①证明光合作用所释放的氧气来自于水
②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株
③用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
④用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布
A．①②　　　　 B．①③
C．②④ D．③④
B　[①③采用的是同位素标记法，其中①是为两组植物分别提供HO和CO2、H2O和C18O2检测产生氧气的标记情况，③是分别用32P和35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，检测子代噬菌体的标记情况；②采用的是诱变技术，④采用的是混合染色技术。故采用的核心技术相同(或相似)的是①和③，B项符合题意。]
3．(2017·全国卷Ⅰ)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)
解析：考查：实验设计的对照原则、噬菌体侵染细菌实验、同位素标记法。该实验的目的是鉴定一种病毒的遗传物质是DNA还是RNA，要求使用的实验方法是同位素标记法。DNA和RNA的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只标记化学元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之处在于含氮碱基不同，因此可在培养基中分别加入含有放射性标记的胸腺嘧啶和含有放射性标记的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性标记的胸腺嘧啶来合成DNA，还是利用含有放射性标记的尿嘧啶来合成RNA。
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。