1、第17讲 DNA是主要的遗传物质新高考复习目标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：通过放射性同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计以及对实验结果分析的能力。考点一 肺炎双球菌的转化实验1格里菲思的体内转化实验(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。S型细菌R型细菌菌落_菌体_多糖类荚膜_多糖类荚膜毒性_毒性，使小鼠患败血症死亡_毒光滑 粗糙有无有无(2)实验过程及结果死亡不死亡死亡(3)结论：_。2艾弗里的体外转化实验(1)实验材料：S型和R型细菌、培养基。(2)实验目的：探
2、究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖？加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子，使R型活细菌转化为S型活细菌(3)实验过程及结果(4)结论：_。R型 S型 R型 R型 R型 S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质1教材必修2 P44“图33”：肺炎双球菌的体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”的作用是什么？提示：起对照作用，DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，与R型活细菌混合培养后，不能长出S型细菌的菌落，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌发生转化，DNA才是使R型细菌转化为S型细菌的物质。2教材必修2 P44“图33”：肺炎双球菌体外转化实验中导致
3、R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？提示：实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。1加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性。()2肺炎双球菌转化实验说明DNA是主要的遗传物质。()3在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中。()4艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。()1.格里菲思与艾弗里实验的3个不同2S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
4、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。(1)实验对比说明_。(2)实验对比说明_。(3)实验对比说明加热杀死的S型细菌能使部分_。(4)综合以上实验得出的结论是_。提示：(1)R型细菌无毒，S型细菌有毒(2)加热杀死的S型细菌无毒(3)R型细菌转化为S型细菌(4)S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌(1)据图1的ab段R型细菌数量减少，其原因是什么？提示：小鼠体内形成对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。(2)据图1的bc段R
5、型细菌数量增多，其原因是什么？提示：b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。(3)据图2分析在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是什么？提示：分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。(4)依据上述实验，可做出怎样的假设？提示：DNA是遗传物质。命题点1 肺炎双球菌转化实验的实验分析1为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：下列叙述正确的是()A甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性B乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
6、C丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNAD该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNAC解析：甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌，因此甲组培养皿中不仅有S型菌落也有R型菌落，A选项错误；乙组培养皿中加入了蛋白酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，应当推测转化物质是DNA，B选项错误；丙组培养皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型菌便不发生转化，故可推测是DNA参与了R型菌的转化，C选项正确；该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，无法证明还有其他的物质也可作遗传物质，D选项错误。2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DNADNA酶
7、加入R型菌注入小鼠R型菌的DNADNA酶加入S型菌注入小鼠R型菌DNA酶高温加热后冷却加入S型菌的DNA注入小鼠S型菌DNA酶高温加热后冷却加入R型菌的DNA注入小鼠以上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解析：DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型菌转化为S型菌，中小鼠不死亡。加入的是S型菌，小鼠死亡。高温能使细菌死亡，使酶失去活性，因此中小鼠都不死亡。(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
8、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。命题点2 肺炎双球菌转化实验的实验设计3生物学家格里菲思在小鼠身上进行的肺炎双球菌转化实验，可以得出这样一个结论：小鼠体内的R型活细菌在加热杀死的S型细菌的作用下可以转化为活的S型细菌。格里菲思大胆预测在加热杀死的S型细菌中，很可能含有促成这一转化的遗传物
9、质，但这种物质究竟是蛋白质还是DNA还不能被证明。请你在上述实验基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材料，再设计一个实验方案加以证明。简要写出：(1)实验思路；(2)预期实验结论。解析：(1)欲证明加热杀死的S型细菌中含有的促成R型活细菌转化为活的S型细菌的遗传物质是蛋白质还是DNA，需要设法将S型细菌的DNA与蛋白质等分离开，单独地、直接地观察它们的生理作用。实验思路及其预期的实验结果：将加热杀死的S型细菌分离，分别得到蛋白质和DNA。将无毒性的R型活细菌和分离得到的蛋白质混合注射入小鼠体内，小鼠不死亡，在小鼠体内没有发现活的S型细菌。将无毒性的R型活细菌和分离得到的DNA
10、混合注射入小鼠体内，小鼠死亡，并在小鼠体内发现活的S型细菌。(2)预期实验结论：蛋白质不是遗传物质，DNA是遗传物质。答案：(1)实验思路：将加热杀死的S型细菌分离，分别得到蛋白质和DNA。将无毒性的R型活细菌和分离得到的蛋白质混合注射入小鼠体内，小鼠不死亡，在小鼠体内没有发现活的S型细菌。将无毒性的R型活细菌和分离得到的DNA混合注射入小鼠体内，小鼠死亡，并在小鼠体内发现活的S型细菌。(2)预期实验结论：蛋白质不是遗传物质，DNA是遗传物质。考点二 噬菌体侵染细菌实验1实验方法：_法，用35S、32P分别标记噬菌体的_和_。同位素标记 蛋白质 DNA2实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌(1)T2
11、噬菌体的结构(2)T2噬菌体的生活方式：_。DNA蛋白质 大肠杆菌体内寄生生活3实验过程(1)标记噬菌体含35S的大肠杆菌含32P的大肠杆菌35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体(2)侵染细菌高 低低高 4实验结果分析分组结果结果分析32P标记的噬菌体大肠杆菌上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内_35S标记的噬菌体大肠杆菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中_32PDNA进入了宿主细胞内35S蛋白质外壳未进入宿主细胞5.实验结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，_是遗传物质。DNA1教材必修2 P45“相关信息”及“侧栏思考题”：为什么不能用18O和14C标
12、记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体？提示：DNA和蛋白质都含有O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。2教材必修2 P46“思考与讨论”：说出艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料的优点。提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是个体很小，结构简单；繁殖快。1赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记。()2T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖。()3T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质。()4噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服
13、力。()5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。()1.子代噬菌体组成物质的来源分析(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，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。(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，不含亲代噬菌体的DNA。2噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性位置的误差分析(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌(
14、2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌3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肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验结论证明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(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数
15、据的意义是什么？提示：作为对照组，以证明细菌未裂解。(2)细胞外的32P含量有30%，原因是什么？提示：有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。命题点1 噬菌体侵染细菌实验的实验分析1(2017高考全国卷)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解析：T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，A错误；T2噬菌体病毒要借助宿主细胞合成mRNA和蛋
16、白质，B错误；用含有32P培养基培养大肠杆菌，再用含32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，能将T2噬菌体的DNA标记上32P，即培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人类免疫缺陷病毒为HIV，它的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。2用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9 h后，经检测共产生了64个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质B子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性CDNA具有放射性的子代噬菌体占1/32D噬菌体繁殖一代的时间约为1.0 hB解析：噬菌体只含蛋白质
17、和DNA，但细菌的成分很多，除DNA外，磷脂和ATP中也含P；子代噬菌体的DNA是利用细菌的32P标记的脱氧核苷酸为原料合成的，子代噬菌体的蛋白质是利用细菌的35S标记的氨基酸为原料合成的，故都含有放射性；9 h中1个噬菌体增殖产生64个子代噬菌体，即繁殖了6次，故噬菌体繁殖一代的时间约为1.5 h。命题点2 噬菌体侵染细菌的实验探究3按照图示1234进行实验，验证了朊病毒是蛋白质侵染因子，它是一种只含蛋白质而不含核酸的病原微生物，题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。请回答下列问题：解析：(1)朊病毒不能独立生活，在活细胞内才能增殖，所以要标记朊病毒需先培养带标记的宿主细胞牛脑组织细胞
18、，再让朊病毒侵染带标记的牛脑组织细胞，完成对朊病毒的标记。(2)因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中磷含量极低，所以试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，即试管4中几乎没有32P。(3)用35S标记的朊病毒侵入牛脑组织细胞，少量朊病毒不能侵染成功，所以放射性物质主要位于沉淀物中，上清液中含少量放射性物质。朊病毒是一类非正常的病毒，它不含通常病毒所含有的核酸。答案：(1)同位素标记法(2)几乎不能几乎不能朊病毒不含核酸只含蛋白质，蛋白质中磷含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含32P(3)沉淀物上清液经试管5中牛脑组织细胞培养出的朊病毒(蛋白质)被35S标记，提取后加入试管3中，35S随朊病
19、毒侵入牛脑组织细胞中，因此放射性物质主要位于沉淀物中。同时会有少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物质考点三 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质1烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验(1)实验过程及现象出现病斑 烟草叶不出现病斑(2)实验结论：_是烟草花叶病毒的遗传物质，_不是烟草花叶病毒的遗传物质。2DNA是主要的遗传物质的理由因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是_，只有少部分生物的遗传物质是_。RNA蛋白质DNARNA1烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA。()2所有生物的遗传物质都是DNA。()3豌豆的遗传物质主要是DNA。()4
20、酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上。()5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。()1.明辨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2.遗传物质探索的4种方法命题点1 遗传物质的判断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组实验中，不可能出现的结果是()A.实验B实验 C实验D实验实验编号实验过程实验结
21、果病斑类型病斑中分离出的病毒类型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型组合病毒(a型TMV的蛋白质b型TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋白质a型TMV的RNA)感染植物a型a型C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。中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型是b型。命题点2 遗传物质的科学探究2研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。新病毒出现后，科研人员首先要确定该病毒的核酸种类和结构类型。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法，回答下列问题
22、：(1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入_酶混合培养一段时间，再感染其宿主或宿主细胞，若宿主不患病或在宿主细胞内检测不到子代病毒，则新病毒为DNA病毒。(2)侵染法：将_培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种_，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为_病毒。答案：(1)DNA(DNA水解)(2)该病毒的宿主细胞 该病毒 RNA(3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和比例进行测定分析。若含T，且_，则说明是单链DNA；若含T，且_，则最可能是双链DNA；若含U，且_，则说明是单链RNA；若含U，且AU，则最可能是双链RNA。(4)最终测定该病毒为单链RNA病毒，研究人员依据该病毒的核酸种类和结构类型，初步判断研制此病毒的疫苗会很困难，原因可能是_。答案：(3)ATATAU(4)单链RNA分子结构不稳定，更容易产生变异，进而使疫苗对变异后的病毒无效课时作业巩固提升点击进入word.