高考生物第一轮复习知识拓展：3.32基因的本质课件浙科版必修2

欢迎进入生物课堂 第3章基因的本质 科学家们通过噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌的转化实验 体内转化实验和体外转化实验 证明了DNA在生殖过程中具有连续性 即DNA是遗传物质 近几年高考中 常考到肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验 遗传物质DNA具有独特的双螺旋结构 其主要特点为 由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成 脱氧核糖与磷酸交替排列在外侧 构成DNA的基本骨架 碱基排列在内侧 碱基对之间通过氢键连接 碱基配对遵循碱基互补配对原则 高考中经常以与DNA的碱基有关的计算题出现 遗传物质在生物的生长发育过程中 都能 精确 复制自己 再通过细胞分裂传递下去 使子代细胞或个体含有与亲代相同的遗传物质 此考点经常以DNA的半保留复制在考卷中出现 本章重点要解决遗传的分子基础问题 在分子水平上进一步阐述遗传的物质基础和作用原理 在复习过程中需关注以下问题 1 知识的整合 基因的本质与组成细胞的分子 细胞核 细胞的增殖 分化 癌变 基因工程 转基因生物的安全性等有着密切的联系 复习中必须将它们有机整合 形成知识网络 2 实验设计能力 在证明DNA是遗传物质的实验中 科学家们虽然采用了不同的方法 但整体思路是相同的 即将DNA与蛋白质 脂质 糖类等分离 单独观察它们的作用 而且也遵循了实验设计的对照原则 单一变量原则 复习中应仔细体会科学家们的设计思路 并将其运用到高考的实验设计中去 3 图文转换能力 教材中大量的示意图 蕴含了丰富的信息 图形是原理和规律的直观展示 将图形与文字描述有机结合 既有利于在理解的基础上记忆 更有利于提高语言表达能力 形象思维和抽象思维能力 第三十二课时DNA是主要的遗传物质 考点一肺炎双球菌的体内转化实验 基础知识整合 1 肺炎双球菌 有 无 表面光滑 表面粗糙 有 无 2 体内转化实验过程及结果 1 实验过程及结果 注射小鼠 小鼠不死亡 小鼠体内 填有或无 R型菌 注射小鼠 小鼠死亡 小鼠体内 填有或无 S型菌 注射小鼠 小鼠不死亡 小鼠体内 填有或无 S型菌 注射小鼠 小鼠死亡 小鼠体内 填有或无 S型菌 经培养的后代是S型菌 2 实验结论 加热杀死的S型菌中 含有某种促进R型菌转化为S型菌的 R型活菌 无 S型活菌 有 加热杀死的S型活菌 无 有 转化因子 R型活菌 加热杀死的S型活菌 1 为什么注射R型活菌后 小鼠体内无R型菌 因为小鼠有正常的免疫功能 通常能顺利杀死无毒性的R型菌 2 为什么S型菌加热杀死后仍可以使R型菌转化为S型菌 加热杀死的S型菌如何使R型菌转化为S型菌 加热杀死的S型菌 其蛋白质变性失活 使其生命特性丧失 但其DNA在加热过程中 DNA的两条链之间的氢键断裂从而形成单链结构 即DNA变性 随着温度的缓慢下降 DNA的两条链之间的氢键重新形成从而其活性又逐渐恢复 即DNA复性 加热杀死的S型菌的DNA片段进入R型菌体内 并与R型菌的DNA进行重组 然后利用R型菌体内的化学成分合成S型菌的DNA和蛋白质 从而形成S型菌 知识拓展 典例精析 例1 在肺炎双球菌转化实验中 将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后 注射到小鼠体内 在小鼠体内S型活细菌和R型活细菌含量变化情况如图所示 下列有关叙述中错误的是 A 在小鼠体内存在着S型和R型两种细菌B 被杀死的S型细菌在R型活细菌的转化下激活并在小鼠体内繁殖C 曲线bc段上升与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关D 该小鼠体内的S型活细菌含有R型细菌的遗传物质 B 考查类型 本题考查肺炎双球菌体内转化实验 解析 根据坐标图可知小鼠体内存在两种细菌 A正确 bc段上升的原因是S型菌破坏了小鼠的正常免疫功能 使得R型菌大量繁殖所致 C正确 S型菌的DNA促使R型菌转化成了S型菌 故新产生的S型菌体内含有R型菌的遗传物质 D正确 并不是死的S型菌在R型菌的作用下 复活 B错误 方法归纳 小鼠体内有S型菌后 其正常的免疫功能受到影响 考点二肺炎双球菌的体外转化实验 基础知识整合 1 实验设计思路 把与其他物质分开 单独研究它们各自对R型菌转化为S型菌的作用 2 实验过程及结果 3 实验结论 DNA DNA是肺炎双球菌的遗传物质 RNA 蛋白质等不是遗传物质 知识拓展 2 艾弗里的补充实验 DNA DNA水解酶 R型菌 R型菌 其设计思想是什么 证明了什么 设计思想是从另一个角度证明DNA是遗传物质 该实验证明了DNA是遗传物质 同时也证明了DNA的水解产物 脱氧核苷酸 不是遗传物质 例2 在肺炎双球菌的转化实验中 能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计是 A 将无毒R型活菌与有毒S型活菌混合后培养 发现R型菌转化为S型菌B 将无毒R型菌与加热杀死后的S型菌混合后培养 发现R型菌转化为S型菌C 从加热杀死的S型菌中提取DNA 蛋白质和多糖等 加入培养R型菌的培养基中 发现R型菌转化为S型菌D 从加热杀死的S型菌中提取DNA 蛋白质和多糖等 分别加入培养R型菌的培养基中 发现只有加入DNA R型菌才转化为S型菌 D 典例精析 考查类型 本题考查肺炎双球菌转化实验设计的分析 解析 解答本题应先明确该实验的设计思路 即要通过实验设计证明DNA是遗传物质 必须是单独观察DNA的作用 并和其他成分进行对照 然后结合各选项作出解答 方法归纳 理解对照实验的自变量 考点三噬菌体侵染细菌的实验 基础知识整合 1 T2噬菌体的特征 1 结构 外壳由构成 头部含有 2 增殖特点 在的作用下 利用来合成自身的组成成分 进行大量增殖 2 噬菌体侵染细菌过程 蛋白质 DNA 自身遗传物质 大肠杆菌体内的物质 吸附 注入 合成 组装 释放 3 实验过程及结果 1 标记细菌A组 细菌 含的培养基 含35S的细菌B组 细菌 含32P的培养基 含的细菌 2 标记噬菌体A组 噬菌体 含的细菌 含35S的噬菌体B组 噬菌体 含32P的细菌 含的噬菌体 35S 32P 35S 32P 3 噬菌体侵染细菌A组 35S的噬菌体 普通细菌 培养 子代噬菌体中35SB组 普通细菌 培养 子代噬菌体中含有32P4 实验结论 不含 32P的噬菌体 子代噬菌体的各种性状是通过亲 代DNA来遗传的 DNA是噬菌体的遗传物质 5 烟草花叶病毒感染烟草实验 1 实验过程 2 实验结果分析与结论烟草花叶病毒的能自我复制 控制生物的遗传性状 因此是它的遗传物质 RNA RNA 知识拓展 1 噬菌体侵染细菌的实验过程中 离心的作用是什么 离心处理后的上清液和沉淀物中分别含有什么 离心的目的是让大颗粒的细菌与小颗粒的噬菌体分离开来 离心后的上清液中含有噬菌体及入侵后的噬菌体外壳 而沉淀物中含有细菌 细菌内含有子代噬菌体 培养噬菌体过程中 保温培养的时间应控制好 否则含32P的子代噬菌体从细菌中出来 可能使上清液中有较强的放射性 从而会造成实验误差 2 生物的遗传物质 具有细胞结构的生物 包括真核生物和原核生物 其遗传物质是DNA 不具细胞结构的生物 病毒多数病毒的遗传物质是DNA 如T2噬菌体 乙肝病毒等 少数病毒的遗传物质是RNA 如烟草花叶病毒 HIV等 就整个生物界来说 绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的 所以DNA是主要的遗传物质 典例精析 例3 有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的过程 设计实验如下图 一段时间后 检测子代H5N1病毒的放射性及S P元素 下表对结果的预测中 最可能发生的是 D 考查类型 本题考查病毒侵染细胞的过程 解析 病毒侵染细胞时 蛋白质外壳留在外面 只有核酸注入细胞 由图可知 病毒先在含32P的家禽体细胞1中培养 然后转移到含35S的家禽体细胞2中培养 病毒复制自身的遗传物质所用的原料有家禽体细胞2的31P 不具有放射性 也有自身核酸 含32P 故子代病毒的核酸大多含有31P 少数含有32P 病毒合成的蛋白质外壳所用的原材料都是家禽体细胞2的 故全部被35S标记 方法归纳 解答此题应根据图解明确标记元素所标记的化合物 并联系病毒的结构特点和侵染过程做出选择 课时练习三十三一 选择题 每小题只有一个正确选项 1 艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验 结果如下表 从表可知 C A 不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B 说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C 和 说明S型菌的DNA是转化因子D 说明DNA是主要的遗传物质 解析 组 R S型菌的蛋白质 荚膜多糖 只长出R型菌 说明蛋白质 荚膜多糖不是转化因子 组 R S型菌的DNA 结果既有R型菌又有S型菌 说明DNA可以使R型菌转化为S型菌 组 用DNA酶将DNA水解 结果只长出R型菌 说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌 从反面说明了只有DNA才能使R型菌发生转化 故C正确 2 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质 这两个实验在设计思路上的共同点是 A 重组DNA片段 研究其表型效应B 诱发DNA突变 研究其表型效应C 设法把DNA与蛋白质分开 研究各自的效应D 应用同位素示踪技术 研究DNA在亲代与子代之间的传递 C 3 噬菌体 烟草花叶病毒 酵母菌及蓝藻都含有的是 A 核酸B 细胞膜C 染色体D DNA A 4 对甲 乙 丙 丁四种生物进行分析比较 结果如下表所示 其中最可能表示肺炎双球菌的是 A 甲B 乙C 丙D 丁 A 解析 肺炎双球菌具有细胞核和DNA 但因无成形细胞核而不遵循孟德尔遗传定律 故选A 5 噬菌体侵染细菌后 合成新噬菌体的蛋白质外壳时需要 A 细菌的DNA和氨基酸B 噬菌体的DNA和氨基酸C 细菌的DNA和噬菌体的氨基酸D 噬菌体的DNA和细菌的氨基酸 D 解析 噬菌体浸染细菌后 在自身遗传物质 DNA 的作用下 利用宿主 细菌 体内的物质来合成自身的组成成分 蛋白质外壳 6 关于 噬菌体侵染细菌的实验 的叙述 正确的是 A 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B 分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 进行长时间的保温培养C 用35S标记噬菌体的侵染实验中 沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D 32P 35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 C 解析 噬菌体是病毒 不能独立生活 必须寄生于活的细胞中 无法用培养基培养 故A错误 培养噬菌体过程中 保温培养的时间不宜过长 否则含32P的子代噬菌体从细菌中出来 可能使上清液中有较强的放射性 从而造成实验误差 B错误 噬菌体侵染实验只能证明DNA是遗传物质 D错误 7 如图所示 甲 乙为两种不同的病毒 经人工重建形成 杂种病毒丙 用丙病毒侵染植物细胞 在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是A B C D中的 D 8 格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验 证实了 DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 蛋白质不是遗传物质 糖类不是遗传物质 DNA能产生可遗传变异A B C D A 9 甲型H1N1流感病毒能在宿主细胞内繁殖 其主要原因是该病毒 A 基因突变频率高B 基因复制和表达过程简单C 基因和蛋白质的结构与宿主的相似性很高D 能利用宿主细胞的酶完成基因复制和表达 D 解析 病毒一定是寄生的 在宿主细胞内完成繁殖过程 利用宿主细胞的原料和场所 复制与合成出核酸和蛋白质 组装成病毒 10 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 S型菌的DNA DNA酶 加入R型菌 注射入小鼠 R型菌的DNA DNA酶 加入S型菌 注射入小鼠 R型菌 DNA酶 高温加热后冷却 加入S型菌的DNA 注射入小鼠 S型菌 DNA酶 高温加热后冷却 加入R型菌的DNA 注射入小鼠以上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 11 下列关于蛋白质代谢的叙述 错误的是 A 噬菌体利用细菌的酶合成自身的蛋白质B 绿色植物可以合成自身所需的蛋白质C tRNA mRNA rRNA都参与蛋白质的合成D 肺炎双球菌利用人体细胞核糖体合成自身的蛋白质 D 解析 肺炎双球菌具有DNA和核糖体 能自行合成蛋白质 D错误 12 为研究噬菌体侵染细菌的详细过程 你认为如何选择同位素标记的方案 A 用14C或3H培养噬菌体 再去侵染细菌B 用18O或15N培养噬菌体 再去侵染细菌C 将一组噬菌体同时用32P和35S标记D 一组用32P标记DNA 另一组用35S标记蛋白质外壳 D 13 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 经培养 搅拌 离心 检测 上清液的放射性占15 沉淀物的放射性占85 上清液带有放射性的原因最可能是 A 噬箘体侵染大肠杆菌后 大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体B 搅拌不充分 吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离C 离心时间过长 上清液中析出较重的大肠杆菌D 32P标记了噬菌体蛋白质外壳 离心后存在于上清液中 A 14 下列有关遗传物质的叙述 正确的是 A DNA是所有生物的遗传物质B 真核细胞的DNA都以染色体为载体C 遗传物质在亲代子代之间传递性状D 核酸是一切生物的遗传物质 D 二 非选择题15 某科研小组对禽流感病毒进行如下实验 实验原理 略 实验目的 探究禽流感病毒遗传物质是DNA还是RNA 材料用具 显微注射器 禽流感病毒核酸提取物 活鸡胚 DNA酶 RNA酶 蛋白酶 实验步骤 第一步 取等量活鸡胚两组 用显微注射技术分别向两组活鸡胚细胞中注射等量的有关物质 第二步 在适宜条件下培养一段时间 第三步 分别从培养后的鸡胚中抽取样品 检测是否产生禽流感病毒 实验相关内容如下表 DNA酶 RNA酶 1 完成表格中有关内容的填空 2 该科学探究过程所依据的生物学理论基础是a b 3 若禽流感病毒含有的核酸是RNA 水解后生成的最终产物是 禽流感病毒的遗传信息储存在上 酶具有专一性 核酸控制生物的性状 或 核酸控制病毒的繁殖和类型 核糖 碱基 磷酸 RNA 16 在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 在理论上 上清液中不含放射性 下层沉淀物中具有很高的放射性 而实验的实际最终结果显示 在离心上层液体中 也具有一定的放射性 而下层的放射性强度比理论值略低 1 在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中 采用的实验方法是 同位素标记法 同位素示踪法 论上讲 噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌 理 内 上清液中只含噬菌体蛋白质外壳 2 在理论上 上层液放射性应该为0 其原因是 3 由于实验数据和理论数据之间有较大的误差 由此对实验过程进行误差分析 a 在实验中 从噬菌体和大肠杆菌混合培养 到用离心机分离 这一段时间如果过长 会使上清液的放射性含量升高 其原因是 b 在实验中 如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内 将 填 是 或 不是 误差的来源 理由是 噬菌体在大肠杆菌内增殖 后释放出来 经离心后分布于上清液中 是 没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分 布于上清液中 使上清液出现放射性 4 噬菌体侵染细菌实验证明了 5 上述实验中 填 能 或 不能 用15N来标记噬菌体的DNA理由是 DNA是遗传物质 不能 因为在DNA和蛋白质中 都含有N元素 解析 1 噬菌体侵染细菌实验中 采用的实验方法是同位素标记法 2 在DNA中含有P元素 蛋白质中没有 故32P只能进入噬菌体的DNA中 在侵染过程中 由于噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌 离心后 上清液中是噬菌体蛋白质外壳 沉淀物中是被侵染的大肠杆菌 因此上清液中没有放射性 3 从噬菌体和大肠杆菌混合培养 到用离心机分离 如果时间过长会使带有放射性的噬菌体从大肠杆菌中释放出来 使上清液带有放射性 如果部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内 也会使上清液带有放射性 4 噬菌体侵染细菌实验表明 在噬菌体中 亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA 而不是蛋白质 证明了DNA是噬菌体的遗传物质 5 N元素在DNA和蛋白质中都含有 因此该实验中不能用15N标记DNA 17 烟草花叶病毒 TMV 和车前草病毒 HRV 均能感染烟叶而使之出现感染斑 用石炭酸处理能使蛋白质外壳去掉而只留下RNA 由于两者的亲缘关系较近 能重组其RNA和蛋白质形成类似 杂种 的新品系病毒且能感染烟叶 如下图所示 a为TMV的蛋白质感染 b为TMV的RNA感染 c为HRV的蛋白质感染 d为HRV的RNA感染 e为HRV的蛋白质与TMV的RNA杂交病毒感染 f为TMV的蛋白质与HRV的RNA杂交病毒感染 1 a与b c与d的结果不同 说明 2 b与d的结果不同 说明 3 e中的杂交病毒感染后 在繁殖子代病毒的过程中 合成蛋白质的模板来自 合成蛋白质的原料氨基酸由提供 4 f中的杂交病毒感染后 子代病毒具有来自的RNA和的蛋白质 RNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 不同RNA控制形成不同的 病毒 TMV的RNA 烟叶细胞 HRV HRV 18 在研究生物遗传物质的过程中 人们做了很多实验进行研究 包括著名的 肺炎双球菌转化实验 请分析以下实验并回答问题 1 某人曾重复了 肺炎双球菌转化实验 步骤如下 a 将一部分S型细菌加热杀死 b 制备符合要求的培养基并均匀分为若干组 将菌种分别接种到各组培养基上 如下图中文字说明部分 c 将接种后的培养基置于适宜温度下培养一段时间 观察菌落生长情况 结果如图所示 本实验可得出的结论是 S型细菌中的 某种物 质 转化因子 能使R型细菌转化成S型细菌 而 且这种转化是可遗传的 2 艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中起作用的是DNA 请利用DNA酶做试剂 选择适当的材料用具 设计实验方案 验证 促使R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA 并预测实验结果 得出实验结论 实验设计方案 第一步 从S型细菌中提取DNA 制备符合要求的培养基 并将盛有等量培养基的培养装置分别标号A B C 第二步 第三步 第四步 A中不加任何提取物 B中加入提取出的 S型细菌DNA C中加入提取的S型细菌DNA和DNA 酶 顺序可变 在三组培养基上分别接种等量的R型细菌 将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一 段时间 观察菌落生长情况 请预测实验结果并得出合理结论 通过你设计的实验 还能得出新的结论 子可以使R型细菌转化为S型细菌 解析 1 通过分析图示即可得出加热杀死的S型细菌中存在使R型细菌转化为S型细菌的转化因子 2 该实验是验证实验 欲证明促进R型菌转化的物质是DNA 可用DNA酶将S型菌DNA破坏后 看是否还能实现R型菌向S型菌的转化 解答可考虑以下几个方面 设置对照实验 实验组中加入提取的S型细菌的DNA 在对照组中 一组不加任何提取物 另一组中加入提取出的S型细菌的DNA和DNA酶 单一变量的控制 即培养细菌的培养基中只有是否加入S型细菌DNA这一实验变量不同 其余的变量 如接种的细菌种类 数量以及培养条件等 应基本相同 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全