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第六单元 基因的本质和表达 第1课 DNA是主要的遗传物质,考点一 肺炎双球菌转化实验 【必备知识回顾】 1.格里菲思的小鼠体内转化实验： (1)实验材料：,光滑,粗糙,有毒,无毒,(2)实验过程和结论：,S型,S型,转化因子,2.艾弗里的体外转化实验： (1)设计思路：直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、 蛋白质等，将它们分别与_混合培养，研究 它们各自的遗传功能。,R型细菌,(2)实验过程和结论：,R,S,DNA,【特别提醒】 肺炎双球菌转化实验的三个误区 (1)转化的实质是基因重组而非基因突变。 肺炎双球菌转化是指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，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。,(3)加热导致DNA变性后可复性。 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降低又逐渐恢复活性。,【核心素养提升】 【典例示范】 (2018皖南八校联考)利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是 导学号14120119( ),A.通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 B.f组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌 C.e组可分离出R型肺炎双球菌 D.能导致小鼠死亡的是a、b、c、d四组,【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学探究，具体表现在两个角度：,【解析】选D。从题图实验过程可看出，通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质；f组加入了S型菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌；e组加入了S型菌的蛋白质，只能分离出R型肺炎双球菌。a组经煮沸失活，d组和e组均为R型菌，均不能导致小鼠死亡；b、c组是S型细菌，f组的R型细菌有一部分转化成了S型细菌，均可导致小鼠死亡。,【母题变式】 变式1 实验拓展分析 上题实验的设计思路是什么？为什么能得出S型细菌的DNA是遗传物质的结论？ 提示：实验设计思路是把DNA与蛋白质分开，分别观察DNA或蛋白质的作用。转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，则说明S型细菌的DNA是遗传物质。,变式2 图形转换 上述能导致小鼠死亡的组别中，哪一组符合如图所示的小鼠体内S型和R型细菌含量的变化情况？为什么？,提示：f组。f组开始是R型细菌，加入S型细菌的DNA后，有一部分被转化成了S型细菌，小鼠体内S型和R型细菌含量变化情况符合该图。,【方法规律】 两种肺炎双球菌在小鼠体内的数量变化分析 (1)适量的R型细菌注入小鼠体内，数量会减少，最后 几乎降为0，原因是小鼠具有免疫系统，能将无毒的R 型细菌清除。 (2)适量的S型细菌注入小鼠体内，数量会先减少后增 加，因为S型细菌有毒，会使小鼠的免疫力大大下降。,(3)适量的混合活细菌注入小鼠体内，数量都会先减少后增加，因为S型细菌会导致小鼠免疫力下降，使细菌的数量增加。 (4)加热杀死的S型细菌与正常的R型细菌混合注入小鼠体内，R型细菌数量会暂时下降，但一旦S型细菌的DNA将R型细菌转化成有活性的S型细菌，小鼠的免疫力会逐渐下降，两种细菌的数量都会增加。,【高考角度全练】 角度一 肺炎双球菌的体内转化实验 1.(2018衡水模拟)S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如、等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S-型肺炎双球菌可从中分离出R-型菌。格里菲思将加热杀死的S-型菌与R-型菌混合后同时注入,小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡的小鼠体内获得了具有活性的S-型菌；而单独注射加热杀死的S-型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是 ( ) A.S-型菌经突变形成了耐高温型菌 B.S-型菌是由R-型菌突变形成的 C.R-型菌经过转化形成了S-型菌 D.加热后S-型菌可能未被完全杀死,【解析】选C。加热杀死的S-型菌与R-型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S-型菌；而单独注射加热杀死的S-型菌，小鼠未死亡，说明R-型菌经过转化形成了S-型菌。,角度二 肺炎双球菌的体外转化实验 2.(2018洛阳模拟)如图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，下列有关说法正确的是 ( ),A.要加热处理，要将各提取物分别与R菌混合培养 B.培养基上的一个肺炎双球菌的菌落是一个群落 C.如果将活S菌悬液与活R菌悬液换一下位置，则不会发生转化 D.要转入固体培养基培养，结果可能出现S、R两种菌落,【解析】选D。图中过程要获取蛋白质、DNA等成分，所以不能加热处理，A错误；培养基上的一个肺炎双球菌的菌落是一个种群，B错误；如果将活S菌悬液与活R菌悬液换一下位置，则可能会发生转化，C错误；要转入固体培养基培养，结果可能出现S、R两种菌落，D正确。,3.(2018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( ),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,【解析】选C。在实验过程中，组加入的蛋白质和组加入的荚膜多糖都不能促进R型细菌的转化，说明二者不是转化因子，A错误。实验中没有证明S型细菌的荚膜多糖有酶活性，B错误。组加入的DNA能促进R型细菌的转化，组加入的经DNA酶处理的DNA不能促进R型细菌转化，通过对照实验说明DNA是转化因子，C正确。说明DNA是遗传物质，但是没有说明它是主要的遗传物质，D错误。,【易错提醒】本题易错选D，错因在于未能正确理解“DNA是主要的遗传物质”的含义，如果证明这一结论，需要单独设计实验证明，但题干中的实验不能得出这一结论。,【加固训练】 (2018商丘模拟)肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S型细菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型细菌无毒性。下图为所做的细菌转化实验，相关说法错误的是 ( ),A.丙组为对照组，实验结果为小鼠不死亡 B.能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组 C.戊组试管中长出的还是无毒性的R型细菌 D.丁组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代,【解析】选D。丙组为对照组，小鼠不死亡；含有荚膜的肺炎双球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。戊组加S型细菌的蛋白质，试管中长出的还是无毒性的R型细菌，丁组产生的有毒性的肺炎双球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。,考点二 噬菌体侵染细菌的实验 【必备知识回顾】 1.实验材料T2噬菌体：,蛋白质,DNA,P,寄生,2.实验方法：_，该实验中用35S、32P 分别标记_。,同位素标记法,蛋白质和DNA,3.实验过程及结果： (1)标记T2噬菌体：,T2噬菌体,大肠杆菌,(2)侵染细菌：,高,低,低,高,(3)实验结果与分析：,宿主细胞,35S蛋白质外壳,4.实验结论：在T2噬菌体中，保证亲代与子代之间 具有连续性的物质是_，即_是遗传物质。,DNA,DNA,5.T2噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实 验的比较：,DNA,DNA,DNA,【特别提醒】 标记T2噬菌体的三个“不能” (1)不能用含35S和32P的培养基培养T2噬菌体：T2噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞内，不能利用培养基直接培养。,(2)不能用18O和14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养T2噬菌体：DNA和蛋白质都含有O和C，用这两种元素标记，结果是T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。,(3)不能用35S和32P标记同一T2噬菌体：放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素的放射性。,【核心素养提升】 【典例示范】 (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 ( ) 导学号14120120,A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖 B.T2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,【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在三个角度：,【解析】选C。本题主要考查T2噬菌体侵染细菌的实验 及病毒的特点。T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌 细胞内的病毒，A项错误；T2噬菌体缺乏独立代谢的能 力，只能在宿主细胞内进行代谢，B项错误；T2噬菌体 侵入宿主细胞后，利用宿主细胞的核苷酸合成自身的 核酸，培养基中32P经宿主摄取后，可以出现在T2噬菌 体的核酸中，C项正确；人类免疫缺陷病毒(HIV)的遗 传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。,【母题变式】 变式1 噬菌体的结构分析 在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用 32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，在下图中标记 元素所在部位依次是_。理由是_ _ _。,DNA标记的是P，,是磷酸；蛋白质标记的是S，只有R基()中可能含,有S,变式2 T2噬菌体侵染细菌实验的结论 T2噬菌体侵染细菌实验同时还证明了DNA的两大重要功 能，即：能够_，使前后代保持一定的连续 性；能够指导_的合成，从而控制新陈代谢的过 程和性状特点。,自我复制,蛋白质,【方法规律】 子代噬菌体的组成物质来源分析 (1)从蛋白质外壳方面分析：由宿主细胞提供原料氨基酸，在宿主细胞的核糖体上合成。 (2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用宿主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。,(3)从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由宿主细胞提供原料合成。,【高考角度全练】 1.(2018沧州名校联考)赫尔希和蔡斯于1952年所 做的T2噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA 是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是T2噬菌 体 ( ),A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞 B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中 C.DNA可用15N放射性同位素标记 D.蛋白质可用32P放射性同位素标记,【解析】选B。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会裂解宿主细胞，但不是成功的原因；T2噬菌体侵染细菌时把DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，使实验结果更科学、更准确；T2噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特征元素35S和32P，不能用共有元素15N；蛋白质的组成元素中一般没有P。,【知识总结】T2噬菌体侵染大肠杆菌 (1)侵染过程：,(2)过程分析。 T2噬菌体只提供模板，氨基酸、核苷酸、tRNA、核糖体、能量系统和酶系统等都由宿主提供。当T2噬菌体增殖到一定数量后大肠杆菌裂解，释放出大量的T2噬菌体。,2.(2018郑州模拟)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程为同位素标记T2噬菌体T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心检测上清液和沉淀物的放射性，下列说法正确的是 ( ),A.实验中有两次培养T2噬菌体的过程，可以说明病毒的生命活动离不开细胞 B.T2噬菌体侵染的是未标记的大肠杆菌，为保证侵染的效果可以延长保温的时间 C.离心的目的是让T2噬菌体和大肠杆菌分离 D.用32P标记的一组感染实验，放射性主要分布在上清液中,【解析】选A。病毒没有细胞结构，没有自主代谢，生命活动必须依赖活细胞，因此需要用大肠杆菌培养噬菌体，A正确；T2噬菌体侵染细菌的实验中，培养时间不宜过长，否则会导致噬菌体从大肠杆菌中释放出来，B错误；离心的目的是让T2噬菌体的蛋白质外壳和大肠杆菌分离，C错误；用32P标记的一组感染实验，放射性主要分布在沉淀物中，D错误。,3.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：用未标记的T2噬菌体侵染35S标记的细菌；用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的T2噬菌体侵染3H标记的细菌；用15N标记的T2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个实验中放射性物质的主要位置依次是 导学号14120121( ),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,【解析】选D。在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为T2噬菌体外壳。都直接对细菌进行了标记，放射性物质主要出现在沉淀物中；用32P只能标记T2噬菌体的DNA，在该实验中，T2噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性物质也主要出现在沉淀物中；用15N可以标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，T2噬菌体的蛋白质外壳不会,进入细菌体内，而DNA可以进入细菌体内，故放射性物质会出现在上清液和沉淀物中。,【加固训练】 1.(2018豫北四市联考)某同学模拟赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是 ( ),A.35S标记的是T2噬菌体的DNA B.沉淀物b中含放射性的高低与过程中搅拌是否充分有关 C.上清液a中放射性较强 D.上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质,【解析】选A。35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀物中，使沉淀物b中放射性增强；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强；该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质。,2.(2018西安模拟)噬菌体的遗传物质有的是单链RNA，有的是单链DNA，有的是双链RNA，还有的是双链DNA。有些噬菌体具有将基因插入宿主DNA内的特性，使得它成为重要的分子和遗传学研究工具。下列相关叙述正确的是 ( ),A.不同噬菌体的可遗传变异类型有突变和基因重组 B.噬菌体与人体细胞都能进行细胞增殖和细胞分化 C.将基因插入宿主DNA的噬菌体的遗传物质为双链DNA D.所有的噬菌体都可以用于“验证DNA是遗传物质”的实验,【解析】选C。突变包括基因突变和染色体变异，噬菌体不具有细胞结构，不能发生染色体变异和细胞的增殖与分化，A、B错误；噬菌体的宿主应为细胞生物，而细胞生物的DNA均为双链DNA，所以具有能将基因插入宿主DNA内特性的噬菌体的遗传物质应为双链DNA，C正确；遗传物质是RNA的噬菌体不能用于“验证DNA是遗传物质”的实验，D错误。,考点三 DNA是主要的遗传物质 【必备知识回顾】 1.RNA是遗传物质的实验： (1)实验材料：烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒 的组成物质是_。,蛋白质和RNA,(2)实验过程及结果：,出现病斑,不出现病斑,(3)实验分析与结论：烟草花叶病毒的_能自我复 制，并控制生物的遗传性状，因此_是它的遗传物 质。,RNA,RNA,2.生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例：,DNA,DNA,RNA,【特别提醒】 “DNA是遗传物质”和“DNA是主要的遗传物质”的含义不同 (1)“DNA是遗传物质”是指所有含有DNA的生物中，DNA是遗传物质。 (2)“DNA是主要的遗传物质”是指在所有生物中，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物的遗传物质不是DNA，如少数RNA病毒的遗传物质是RNA。,【核心素养提升】 【典例示范】 (2018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,【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在分析与综合方面，即通过实例总结生物的遗传物质。,【解析】选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。,【高考角度全练】 角度一 烟草花叶病毒侵染实验 1.(2018深圳模拟)以下是证明RNA为遗传物质的实验图解，请据图中的信息，选出正确的选项( ) 导学号14120122,A.不同类型的外壳互换，说明外壳对病毒的侵染不起作用 B.病毒的后代性状只和核酸有关，因为只有核酸侵入细胞 C.病斑类型的不同，根本上是由病毒外壳的抗原特异性决定的 D.该实验不用“同位素追踪”的原因是RNA全保留复制，后代含有放射性的个体少,【解析】选B。外壳对病毒生命活动的发生是必不可少的；从图示可看出后代性状与参与侵染的RNA有关，与蛋白质无关；病毒表现的致病特性根本上是由其核酸决定的；全保留复制不是后代放射性个体少的原因。,角度二 生物的遗传物质 2.(2018芜湖模拟)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是 ( ) A.豌豆的遗传物质主要是DNA B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D.SARS病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸,【解析】选B。豌豆的遗传物质只有DNA；酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上，在线粒体中也有少部分； T2噬菌体的遗传物质是DNA，含C、H、O、N、P，不含S； SARS病毒的遗传物质是RNA，水解产生4种核糖核苷酸。,【加固训练】 1.(2018通化模拟)下图是对某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体 ( ),A.寄生于细胞内，通过RNA遗传 B.寄生于细胞之间，通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内，通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞之间，通过RNA遗传,【解析】选A。由图中病原体的组成和结构可判断这是一种RNA病毒，寄生于植物细胞内；通过RNA和蛋白质外壳侵染正常叶片后的结果可证明RNA能承担遗传任务，是遗传物质。,2.(2018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组实验的结果(见下表)中，不可能出现的是 ( ),A.实验 B.实验 C.实验 D.实验,【解析】选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。中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型应该是b型，因此C项符合题意。,
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