届一轮复习人教版 DNA是主要的遗传物质学案.docx

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届一轮复习人教版DNA是主要的遗传物质学案

2020届一轮复习人教版DNA是主要的遗传物质学案

【考纲解读】

最新考纲

细解考点

核心素养

人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）

1.说明格里菲思实验的过程和结论

2.说明艾弗里实验的设计思路、实验过程和结论

3.说明噬菌体侵染细菌实验的设计思路、实验过程和结论

4.比较细胞生物和病毒的遗传物质

1.生命观念——结构与功能观:

认识DNA分子作为遗传物质所应具备的特征

2.科学思维——分析与综合:

总结细菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程

3.科学探究——实验设计与结果分析:

分析人类在对遗传物质探究的实验设计思路

考点一　肺炎双球菌转化实验

1.肺炎双球菌类型的比较

S型肺炎双球菌

R型肺炎双球菌

菌落

表面光滑

表面粗糙

菌体

有多糖类荚膜

无多糖类荚膜

毒性

有毒

无毒

2.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验

（1）实验①、②对比说明R型细菌无毒性,S型细菌有毒性。

（2）实验②、③对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性。

（3）实验②、③、④对比说明R型细菌转化成了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.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验

（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。

1.结合格里菲思的体内转化实验,思考回答下列问题:

（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,不能说明实验④中的S型活菌是由R型活菌转化而来。

（2）如果由你设计完成体内转化实验,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、体型相同且健康的小鼠;所用R型活菌液、S型活菌液的浓度及注射量应该相同等。

2.结合艾弗里的体外转化实验,思考回答问题:

（1）肺炎双球菌体外转化实验的思路是什么?

提示:

直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,单独研究它们各自的作用。

（2）设置“S型细菌的DNA加DNA酶”的实验组的目的是什么?

提示:

起对照作用。

用DNA酶水解S型细菌的DNA,结果不能发生转化,说明起转化作用的是DNA。

3.比较体内转化实验和体外转化实验的区别与联系

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

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“转化因子”,即遗传物质,蛋白质等不是遗传物质

联

系

（1）所用材料相同:

都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌;

（2）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”,体外转化实验是体内转化实验的延伸,进一步证明了“转化因子”是DNA;

（3）两实验都遵循对照原则、单一变量原则

【深度思考】

细菌发生转化的实质是什么?

提示:

转化的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组,使受体细胞获得了新的遗传信息。

因此,转化作用可以看成广义上的基因重组。

题型一　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（　D　）

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

解析:

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·山西太原月考）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（　C　）

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

解析:

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;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;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。

题型二　细菌转化实验的拓展考查

3.（2018·四川成都二模）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，以下相关叙述正确的是（　C　）

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

解析:

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%;整合到R型菌内的DNA分子片段,表达产物不都是荚膜多糖;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;S型菌转录的mRNA上,可由多个核糖体同时合成多条相同的肽链,而不是一条。

考点二　噬菌体侵染细菌实验

1.T2噬菌体结构

2.实验过程及结果

3.实验结论:

DNA是遗传物质。

【深挖教材】

（1）为什么选择噬菌体为实验材料?

提示:

噬菌体结构简单,只由DNA和蛋白质组成。

（2）为什么不能用含35S和32P的培养基直接培养噬菌体?

提示:

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。

（3）为什么不用35S和32P标记同一噬菌体?

提示:

放射性检测时只能检测到存在部位,不能确定是何种元素的放射性,同时标记会相互混淆。

1.分析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

噬菌体的DNA

2.分析噬菌体侵染细菌实验

（1）为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记,而不用14C和18O进行标记?

（2）搅拌、离心的目的在于　　　　　　　　　　　　。

某科研小组搅拌离心后的实验数据如图所示,则:

①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是　。

②细胞外的32P含量约有30%,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实验中含有少量放射性的原因是什么?

（4）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,若上清液中出现了较高的放射性,可能的原因是什么?

提示:

（1）S是蛋白质的特征元素,P是DNA的特征元素。

若用14C和18O进行标记,由于蛋白质和DNA都含有C和O,因此无法确认被标记的是何种物质。

（2）把蛋白质外壳和细菌分开,再分别检测其放射性　

①作为对照组,以证明细菌未裂解　②有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。

提示:

（3）搅拌、离心后,仍有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现了少量的放射性。

（4）①保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。

②保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中,也会使上清液的放射性升高。

3.填表比较噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验

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

观察菌落的类型

结论

DNA是遗传物质

DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质

题型一　考查噬菌体及侵染实验

1.（2017·全国Ⅱ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（　C　）

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.人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同

解析:

T2噬菌体营专性寄生生活,只能侵染大肠杆菌,在大肠杆菌中复制和增殖,不能侵染肺炎双球菌;T2噬菌体的生命活动离不开细胞,病毒自身并不能单独合成mRNA和蛋白质;用含32P的培养基培养大肠杆菌即标记大肠杆菌,再让T2噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌,32P可出现在T2噬菌体的核酸中;人类免疫缺陷病毒的核酸是RNA,而T2噬菌体的核酸是DNA,两者核酸类型不同。

2.（2018·山东淄博二模）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　）

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

解析:

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类噬菌体被标记的是DNA分子。

题型二　噬菌体侵染细菌实验的拓展考查

3.（2018·广东佛山月考）艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。

已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型（这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的）。

下列实验设计思路能反驳上述观点的是（　A　）

A.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌

B.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌

C.R型菌+S型菌DNA→预期出现S型菌

D.R型菌+S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌

解析:

R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌,该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状（如抗药性）也会发生转化,而且抗青霉素的特性不是荚膜产生的,因此该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。

4.（2017·全国Ⅰ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:

（1）DNA与RNA在碱基组成上存在不同,DNA特有的碱基为胸腺嘧啶、RNA特有的碱基为尿嘧啶,题干中提示宿主细胞内碱基之间不能相互转换,由此可确定应分别用放射性标记的胸腺嘧啶、尿嘧啶来区分新病毒的核酸类型。

由于病毒只能寄生在宿主细胞内,故应分别用含放射性标记的胸腺嘧啶、尿嘧啶的培养基培养宿主细胞,然后接种新病毒,一段时间检测子代病毒的放射性。

（2）若用放射性标记尿嘧啶培养过的宿主细胞,在接种新病毒后产生的子代病毒含有放射性,而用放射性标记胸腺嘧啶培养过的宿主细胞,在接种病毒后产生的子代病毒不含放射性,则说明新病毒的核酸为RNA,该新病毒为RNA病毒;反之,则说明新病毒的核酸为DNA,该新病毒为DNA病毒。

答案:

（1）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。

题型三　结合考查两大经典实验

5.下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述,正确的是（　D　）

A.三个实验的设计思路是一致的

B.三个实验都用到了同位素标记法

C.三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论

D.三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA

解析:

肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同,采用将物质分离的方法,而肺炎双球菌体内转化实验没有采用分离的方法;肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到放射性同位素标记法;肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论;三个实验所涉及生物有噬菌体、小鼠、细菌,它们的遗传物质都是DNA。

6.（2018·河北邯郸模拟）下列有关遗传物质的探索实验的叙述,错误的是（　C　）

A.格里菲思实验证明S型肺炎双球菌中存在转化因子的观点

B.艾弗里的转化实验中,S型细菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌

C.可同时用35S和32P标记T2噬菌体,仅通过一组实验就能证明DNA是遗传物质

D.艾弗里的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的对照方式都存在相互对照

解析:

分别用35S或32P标记噬菌体,通过两组实验的对比能证明DNA是遗传物质。

考点三　DNA是主要的遗传物质

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

（3）实验结论:

烟草花叶病毒的RNA是它的遗传物质。

2.生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例

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

酵母菌、

小麦、人

原核生物

乳酸菌、

蓝藻

无细胞结

构的生物

DNA病毒

DNA

T2噬菌体

RNA病毒

RNA

烟草花

叶病毒

【深挖教材】

为什么说DNA是主要的遗传物质?

提示:

生物界绝大多数的生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是主要的遗传物质。

题型一　考查烟草花叶病毒侵染实验

1.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（　C　）

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

②

b型TMV感染植物

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.实验①B.实验②C.实验③D.实验④

解析:

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。

③中的RNA是b型TMV的,分离出的病毒类型就应该是b型。

题型二　考查生物的遗传物质

2.（2018·河南郑州模拟）下列有关“DNA是生物的主要遗传物质”的叙述,不正确的是（　A　）

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

解析:

同时含有DNA和RNA的生物体,其遗传物质是DNA;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;具有细胞结构的生物体均以DNA作为遗传物质;DNA是绝大多数生物的遗传物质,RNA是少数病毒的遗传物质。

题型三　探索生物遗传物质的其他实验方法

3.下面是某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,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

【构建知识网络】

【记忆核心要点】

1.格里菲思实验的结论是加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。

2.艾弗里实验的结论是DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质,即DNA是遗传物质。

3.在T2噬菌体的化学组成中,仅蛋白质分子中含有S,P几乎都存在于DNA分

子中。

4.证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开,单独地、直接地观察它们的生理作用。

5.病毒的遗传物质是DNA或RNA;细胞生物的遗传物质是DNA。

第18讲　DNA的结构、复制与基因的本质

【考纲解读】

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