2019年高考生物一轮复习 专题17 DNA是主要的遗传物质（讲）.doc

专题17 DNA是主要的遗传物质讲考纲人类对遗传物质的探索过程，理解肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验过程、实验思路、实验结果和结论。讲考情考查角度考频肺炎双球菌转化实验的分析5年1考噬菌体侵染细菌实验的分析5年4考讲基础一、人类对遗传物质的探索过程1肺炎双球菌转化实验（1）肺炎双球菌的类型及特点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结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成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结论：DNA是“转化因子”，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。2噬菌体侵染细菌实验（1）实验方法同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。（2）实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌噬菌体的结构噬菌体的生活方式：活细胞寄生。实验过程a标记噬菌体b侵染细菌实验结果分析分组结果结果分析对比实验（相互对照）含32P噬菌体细菌上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内32PDNA进入了宿主细胞内含35S噬菌体细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中35S蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面二、DNA是生物的主要遗传物质1RNA是遗传物质的实验结论：烟草花叶病毒中RNA是遗传物质。2DNA是主要的遗传物质讲素养1生命观念：通过遗传物质的发现历程，理解生命的延续和发展。2科学思维：通过噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析，培养逻辑分析能力。3科学探究：通过同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计及对结果分析的能力。讲典例【例1】下列关于遗传物质探索的说法，不正确的是（）A肺炎双球菌转化与基因工程的实质是一样的B格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验思路都是设法单独直接地观察DNA和蛋白质的作用D32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌后，时间过长会导致上清液放射性增强【答案】B【解析】肺炎双球菌转化的实质与基因工程中“转化”的实质相同，都是基因重组，A正确；格里菲思的【例2】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【答案】C【解析】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。【例3】1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，下列说法不正确的是（）A图中被侵染细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解B通过用含有放射性同位素35S和32P的培养基分别培养噬菌体，再用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的变化C细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌，或者是侵染时间过长部分子代噬菌体从细菌中释放出来D本实验证明噬菌体传递和复制遗传特性的过程中DNA起着重要作用【答案】B【例4】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BT2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【答案】A【解析】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。讲方法1S型细菌和R型细菌转化的实质（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，但缓慢冷却时，其结构可恢复。（2）转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。（3）一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。2肺炎双球菌两个转化实验的比较体内转化实验体外转化实验科学家格里菲思艾弗里及其同事细菌培养场所小鼠体内培养基（体外）实验原理S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用实验原则R型细菌与S型细菌的毒性进行对照S型细菌各成分的作用进行对照实验构思用加热杀死的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、单独地观察某种物质在实验中所起的作用结果观察小鼠是否死亡培养基中菌落类型实验结论S型细菌体内有转化因子S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质联系所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA实验设计都遵循对照原则和单一变量原则3两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。4肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质说明DNA能控制蛋白质的合成说明DNA能自我复制说明了遗传物质可发生可遗传的变异证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质说明DNA能控制蛋白质的合成说明DNA能自我复制（1）培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。（2）DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是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。5不同生物的遗传物质生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝藻玉米、小麦、人讲易错1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。2噬菌体侵染细菌实验的误差分析（1）32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌培养时间短部分噬菌体还未吸附、侵染至大肠杆菌细胞离心后未吸附至大肠杆菌细胞的噬菌体分布在上清液中32P标记的一组上清液中放射性也较高。培养时间过长噬菌体在大肠杆菌内大量繁殖大肠杆菌裂解死亡，释放出子代噬菌体离心后噬菌体将分布在上清液中32P标记的一组上清液中放射性也较高。（2）搅拌后离心，将吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌细胞分离搅拌不充分留在大肠杆菌细胞表面的噬菌体蛋白质外壳随大肠杆菌细胞分布在沉淀物中35S标记的一组沉淀物中放射性也较高。搅拌过于剧烈大肠杆菌细胞被破坏释放出其中的子代噬菌体32P标记的一组上清液中放射性也较高。3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。