2020版高考生物一轮复习 第6单元 第1讲 DNA是主要的遗传物质教学案 新人教版

第1讲DNA是主要的遗传物质考纲展示人类对遗传物质的探索过程()考点一| 肺炎双球菌转化实验1肺炎双球菌类型特点类型菌落荚膜毒性S型光滑有有R型粗糙无无2格里菲思的体内转化实验(1)实验、对比说明R型细菌无毒性、S型细菌有毒性。(2)实验、对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性。(3)实验、对比说明R型细菌转化为S型细菌。(4)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”。3艾弗里的体外转化实验(1)实验、分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。(2)实验、说明DNA有转化作用，DNA的水解产物没有转化作用。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，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考查肺炎双球菌转化实验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R型蛋白质R型R型荚膜多糖R型R型DNAR型、S型R型DNA(经DNA酶处理)R型A不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性C和说明S型细菌的DNA是转化因子D说明DNA是主要的遗传物质C第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；第组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。第组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确；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。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2细菌转化实验的拓展考查3(2018成都市二模)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()AR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DS型菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链CR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。4在肺炎双球菌转化实验中，S型细菌有、等多种类型，R型细菌是由型突变产生的。利用加热后杀死的S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()AS型细菌全为型BS型细菌部分为型CS型细菌中三种均有DS型细菌全为型D若S型细菌是由R型细菌突变产生的，则S型细菌的类型应为型。S型细菌全为型说明是转化产生的。考点二| 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：3结论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。()(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：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。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考查噬菌体及侵染实验1(2019盐城市模拟)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DNAD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35SC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Aa、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噬菌体侵染实验的拓展考查3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RNAB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CRNA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。4(2018德州期中)RNA病毒有的能利用RNA自我复制完成增殖，有的需要通过逆转录才能完成增殖。科学家发现放线菌素D能与DNA形成复合体，阻碍RNA聚合酶的功能。现有一种新型RNA病毒，请以体外培养的宿主细胞、显微镜等材料和用具，设计实验确定该种病毒的增殖类型，简要写出实验思路并预测实验结果及结论。(提示：设计对照实验：病毒增殖可使宿主细胞裂解)答案：实验思路：将体外培养的宿主细胞分为甲、乙两组，甲组利用放线菌素D处理，乙组不做任何处理。用新型RNA病毒分别感染甲、乙两组细胞，适宜条件下培养一段时间。用显微镜观察两组细胞的裂解情况。结果及结论：若甲、乙两组细胞均破裂，说明该病毒通过RNA自我复制完成增殖若甲组细胞不破裂，乙组细胞破裂，说明该病毒需要通过逆转录完成增殖。考点三| 烟草花叶病毒感染烟草叶实验及生物的遗传物质1烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验(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探索结论DNA是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。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真核生物DNA和RNADNA玉米、小麦、人构的生物原核生物DNA乳酸菌、蓝藻无细胞结构的生物DNA病毒DNADNA噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒考法1考查人类对生物遗传物质的探索1(2018佛山市一模)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述错误的是()A孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质B噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更有说服力C烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是RNADDNA分子的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中A孟德尔发现遗传因子并证实了遗传因子传递规律，但没有发现遗传因子的化学本质，A错误；噬菌体侵染细菌时只有DNA进入细菌，蛋白质外壳留在细菌外，这样DNA和蛋白质彻底分开，而艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中提取的DNA中还混有少量的蛋白质，所以，噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力，B正确；烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是RNA，C正确；DNA分子的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，D正确。2(2018浙江高考)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的实验的叙述，正确的是()A噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性B肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果C肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质D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DDNA复制为半保留复制，新链合成过程中的原料由细菌提供，故只有少部分子代噬菌体具有放射性，A错误；肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的结果，B错误；肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，但没有做S型菌的蛋白质能否使R型菌转化为S型菌的实验，不能说明蛋白质不是遗传物质，C错误；烟草花叶病毒感染和重建实验中用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质混合后感染烟草，所繁殖的病毒类型为A型，说明RNA是TMV A的遗传物质，D正确。考法2探索生物遗传物质的其他方法3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：_；_。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)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考法3考查生物的遗传物质4(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RNAB细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质也是DNAC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RNAA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。真题体验| 感悟高考淬炼考能1(2017全国卷)在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是()AT2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖BT2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同C考查噬菌体侵染细菌的实验、人类免疫缺陷病毒所含的核酸类型。A错：T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌中，并在其细胞中复制和增殖；B错：T2噬菌体只有在宿主细胞内才能合成mRNA和蛋白质；C对：培养基中的32P经宿主摄取后进入宿主细胞内部，在宿主细胞内，T2噬菌体以自身DNA为模板，以宿主细胞内的物质(含32P的脱氧核苷酸等)为原料合成子代噬菌体，因此培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中；D错：人类免疫缺陷病毒所含的核酸是RNA，T2噬菌体所含的核酸是DNA，故两者的核酸类型不同，增殖过程不完全相同。2(2017全国卷)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。- 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