1、第3章 基因的本质考纲内容能力要求命题分析1.人类对遗传物质的探索过程2DNA 分子结构的主要特点3.基因的概念4.DNA 分子的复制1.近几年新课标卷主要以选择题的形式考查了肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的结构及其侵染细菌的实验过程。常以噬菌体侵染细菌的实验为载体，考查同位素标记法，也常与 DNA 结构一起综合考查。2016年考查了 DNA 的复制、噬菌体侵染细菌的实验。2.命题趋势：主要以选择题形式考查实验思路、DNA 结构、特性、复制等知识；结合细胞分裂、遗传变异、基因表达等进行综合命题。第1节DNA 是主要的遗传物质一、肺炎双球菌的转化实验1肺炎双球菌的类型：(1)R 型细菌：菌落_；_
2、 荚膜；_毒性。(2)S 型细菌：菌落_；_荚膜；_毒性。2格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验：(1)实验过程及结果：粗糙无无光滑有有加热杀死的 S 型活细菌小鼠不死。注射(2)实验结论：加热杀死的 S 型细菌中，含有某种促成无毒性的 R 型细菌转化为有毒性的 S 型细菌的_。3艾弗里及其同事的肺炎双球菌的体外转化实验：(1)设计思路：设法将_分开，单独研究它们各自的功能。转化因子DNA和其他物质(2)实验过程及结果：R 型细菌和 S 型R 型(3)实验结论：使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质是_，而不是蛋白质等其他物质。DNA二、噬菌体侵染细菌的实验1噬菌体的结构和元素组成：_：含 C、H
3、、O、N、_元素_：含 C、H、O、N、_元素DNAP蛋白质S2实验过程及结果：(1)标记噬菌体：噬菌体噬菌体(2)侵染细菌：3结论：DNA 是遗传物质。高低低高三、RNA 也是遗传物质的实验1实验流程示意图：正常RNARNA2结论：烟草花叶病毒的遗传物质是_。染色体线粒体叶绿体主要绝大多数四、生物的遗传物质总结1遗传物质 DNA 的主要载体是_，此外_和_两种细胞器中也存在少量 DNA 分子。2 DNA 是 _ 的 遗 传 物 质，因 为 自 然 界 中_生物的遗传物质是 DNA，只有少数病毒的遗传物质为 RNA。判断正误1艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了 DNA 是遗传物质。()2格里菲思
4、的体内转化实验证明了 DNA 是遗传物质。)3艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。()4噬菌体能利用宿主细菌的 DNA 为模板合成子代噬菌体的核酸。()5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。()答案：1.2.3.4.5.项目 格里菲思肺炎双球菌转化实验艾弗里体外转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)实验材料小鼠、肺炎双球菌(R 型和 S 型)R 型和 S 型肺炎双球菌T2 噬菌体和大肠杆菌实验思路整体处理细菌个体，加热杀死 S型菌对 S 型菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用用放射性同位素分别标记噬菌体的
5、DNA 和蛋白质外壳，观察两种物质在噬菌体繁殖过程中的作用考点一DNA 是遗传物质的实验证据1肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较：（续表）项目格里菲思肺炎双球菌转化实验艾弗里体外转化实验噬菌体侵染细菌实验(赫尔希和蔡斯)实验分析S型菌的多糖荚膜保护细菌不被小鼠免疫系统消灭，从而使小鼠患败血症；加热杀死S型菌的过程中，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R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于广义上的基因重组用35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和内部的DNA，在细菌体内只能检测到32P，检
6、测不到35S。由此证明，侵染时注入细菌的是DNA，蛋白质成分的外壳未进入细菌细胞内；因为病毒必须在细胞内营寄生生活，故应先培养带放射性的细菌，再用细菌培养噬菌体实验结论S型菌中含有转化因子，能使R型菌转化DNA是遗传物质，而其他物质不是遗传物质DNA是遗传物质2.噬菌体侵染大肠杆菌的实验：(1)噬菌体侵染细菌的实验分析：实验材料：T2 噬菌体。T2 噬菌体在自身 DNA 的控制下，利用细菌的原料、能量合成自身的蛋白质和 DNA，进行大量增殖。噬菌体侵染细菌的过程如下图所示：A吸附，B.注入，C.复制合成，D.组装，E.释放实验原理：一般来说，蛋白质含 S 不含 P，而 DNA 含 P不含 S。
7、因而可将噬菌体内的 DNA 和蛋白质分别用不同的同位素标记，来分析 DNA 和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。实验过程及结果：实验过程第1步标记细菌细菌含35S的培养基含35S的细菌；细菌含32P的培养基含32P的细菌第2步标记噬菌体噬菌体含35S的细菌含35S的噬菌体；噬菌体含32P的细菌含32P的噬菌体第3步侵染细菌（续表）结果及分析含35S的噬菌体细菌悬浮液放射性高，沉淀物放射性很低，表明35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，而是留在外面含32P的噬菌体细菌悬浮液放射性低，沉淀物放射性很高，表明32P标记的DNA进入到了宿主细胞内，子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传的结论
8、DNA是噬菌体的遗传物质噬菌体亲子代个体与细菌之间同位素的标记关系：(2)上清液和沉淀物放射性分析：用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液含放射性的原因。a保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。b保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。内容DNA蛋白质DNA和蛋白质噬菌体32P35S14C、3H、18O、15N细菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌体32P、31P32SC、H、O、N两种都有用35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因，由于搅拌不
9、充分，有少量含35S 的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。(1)因放射性检测时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分成两组。(2)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(3)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA 是遗传物质，但是没有证明蛋白质不是遗传物质。该实验可同时证明：DNA 分子具有相对稳定性；DNA 能自我复制，使前后代保持一定的连续性；DNA 能控制蛋白质的生物合成，但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。(4)
10、噬菌体侵染细菌实验中32P 和35S 的存在部位。(5)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计的基本思路是设法把 DNA 和蛋白质分开单独观察它们的作用。高考探究 考向 1 肺炎双球菌转化实验例 1下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述错误的是()A格里菲思的实验证明加热杀死的 S 型菌存在某种促进细菌转化的因子B艾弗里的实验证明促成 R 型细菌向 S 型细菌转化的物质是 DNAC艾弗里用化学方法将 S 型细菌的各种成分分离，分别研究其作用D将 S 型细菌的 DNA 与 R 型细菌混合后可将 R 型细菌全部转化为 S 型细菌解析格里菲思根据肺炎双球菌在小鼠体内的转化实验，提出S 型细菌中存在某
11、种转化因子的假说。艾弗里用化学方法将S 型细菌的各种成分分开，分别进行实验，证明了起转化作用的物质是 S 型细菌的DNA。只有少数R 型细菌转化为S 型细菌。答案D有关“转化”的三个易误点(1)转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎双球菌转化实验是指 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)加热并没有使
12、 DNA 完全失去活性。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。考向2相关实验的综合考察例2(2016 年江苏卷)下列关于探索 DNA 是遗传物质实验的相关叙述，正确的是()A格里菲思实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基因突变的结果B格里菲思实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质C赫尔希和蔡斯实验中 T2 噬菌体的 DNA 是用 32P 直接标记的D赫尔希和蔡斯实验证明了 DNA 是 T2 噬菌体的遗传物质解析格里菲思实验中肺炎双球菌R 型转化为S 型是基因重组的结果，A 错误；格里菲思实验证明了S 型细菌中存在一
13、种转化因子，使R 型细菌转化为 S 型细菌，B 错误；T2 噬菌体营寄生生活，需先标记细菌，再用已标记的细菌培养噬菌体，C 错误；赫尔希和蔡斯的 T2 噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2 噬菌体的遗传物质，D 正确。答案D考向3噬菌体侵染细菌的实验例 3(2016 年豫北四市统考)某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是()A35S 标记的是噬菌体的 DNAB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35S 标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA 不含有S元素；充分搅拌离心后，含
14、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；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中，使沉淀物 b中放射性增强；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。答案A【考点练透】1下列有关格里菲思做的肺炎双球菌转化实验的说法错误的是()(导学号 57130045)A与 R 型菌混合前必须将 S 型菌慢慢冷却B无毒的 R 型菌转化为有毒的 S 型菌属于基因重组C该转化实验不能证明 DNA 是遗传物质DS 型菌的 DNA 能抵抗机体的免疫系统，从而引发疾病解析：与 R 型菌混合前必须将S 型菌慢慢冷却，以使变性的DNA 能够
15、复性并可以防止高温杀死R 型菌，A 正确；S 型菌的DNA 进入R 型菌中，使R 型菌有毒性，实际上就是外源基因整合到受体DNA 上并得以表达，这属于基因重组，B 正确；该转化实验不能证明DNA 是遗传物质，C 正确；由于S 型菌有荚膜，进入吞噬细胞后，受荚膜的保护，能抵抗吞噬细胞的吞噬和消化，从而迅速增殖、扩散，引起机体发生疾病，D 错误。答案：D2(2015 年河南郑州质检)下图 2 为用标记的 T2 噬菌体侵)染大肠杆菌的实验，据图判断下列叙述正确的是(图 1图 2A图 2 中用 35S、32P 分别标记噬菌体的蛋白质、DNA，标记元素所在部位分别对应于图 1 中的B锥形瓶中的培养液是用
16、来培养 32P 标记的 T2 噬菌体的，其营养成分中应含有 32PC图 2 中的分别代表搅拌、离心过程，其中的目的之一是让乙上清液中析出质量较轻的 T2 噬菌体颗粒D噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等解析：蛋白质、DNA 的特征元素分别为 S、P，图1 中的为磷酸基团，含有P 元素，为肽键，含N 元素，为R 基团，可能含有S 元素；锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，不能含有 32P，否则离心后沉淀物中的放射性无法确定；噬菌体是 DNA 病毒，其增殖过程中所需的原料、酶来自大肠杆菌，而 DNA 模板则由噬菌体自身提供。答案：C3(2016 年河南郑州一模)下列关于遗传物质的相关叙述，正确
17、的是()A艾弗里进行的肺炎双球菌转化实验，证明了 DNA 是主要的遗传物质BS 型菌的 DNA 与 R 型菌混合培养后，能够得到 S 型和R 型两种细菌C同位素示踪实验证明了 DNA 半保留复制，通过 DNA复制实现遗传信息的表达D在培养基中加入含 35S 的氨基酸可获得被 35S 标记的噬菌体答案：B考点二RNA 是遗传物质的实验证据及不同生物的遗传物质1RNA 也可作为遗传物质烟草花叶病毒实验：(1)实验材料：烟草花叶病毒、烟草。(2)实验过程：(3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，而不是蛋白质。2探索遗传物质的经典实验：3不同生物的遗传物质：(1)生物的遗传物质是 DNA 或
18、 RNA，即生物的遗传物质是核酸。(2)既含有 DNA 又含有 RNA 的生物和只含有 DNA 的生物，其遗传物质是 DNA。(3)只含 RNA 的病毒中，RNA 才作为遗传物质。(4)由于绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以说 DNA 是主要的遗传物质。高考探究 考向1RNA 是遗传物质的实验证据例1下图表示科研人员验证烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此推断正确的是()A烟草细胞的遗传物质是 RNAB烟草细胞的细胞膜上有 RNA 的载体C感染烟草的病毒的蛋白质和 TMV 的相同D接种的 RNA 在烟草细胞中进行了逆转录解析从TMV 中提取的RNA 能使烟草感染病毒，而提取的蛋白
19、质却不能使烟草感染病毒，这说明RNA 是TMV 的遗传物质，可在烟草细胞内合成TMV 的蛋白质。答案C考向2不同生物的遗传物质例 2下列关于病毒遗传物质的叙述中，正确的是()A都是脱氧核糖核酸B都是核糖核酸C同时存在脱氧核糖核酸和核糖核酸D有的是脱氧核糖核酸，有的是核糖核酸解析病毒只含有一种核酸，DNA 或RNA，所以病毒的遗传物质有的是脱氧核糖核酸，有的是核糖核酸。答案D【考点练透】4在生命科学发展过程中，证明 DNA 是遗传物质的实验是()孟德尔的豌豆杂交实验摩尔根的果蝇杂交实验T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验肺炎双球菌转化实验DNA 的 X 光衍射实验ACBD解析：孟德尔通过豌豆杂交实验发现
20、了基因的分离定律和自由组合定律；摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA 的X 光衍射实验为DNA 双螺旋结构的发现提供了重要依据；肺炎双球菌转化实验和 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了DNA 是遗传物质。答案：C5核酸是生物的遗传物质，下列有关核酸的说法正确的是()A烟草的遗传物质中含有 4 种碱基B真核生物的遗传物质都是 DNA，部分原核生物的遗传物质是 RNACHIV 与噬菌体含有相同的核苷酸DRNA 病毒的遗传物质均能在宿主细胞中反转录生成DNA解析：真核、原核生物的遗传物质都是DNA。HIV 是RNA病毒，含有核糖核苷酸，而噬菌体是DNA 病毒，含有脱氧核苷酸。有些
21、RNA 病毒不能反转录。答案：A1肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的 S 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 菌无毒性。下图为某同学所做的细菌转化实验。相关说法错误的是()A丙组为空白对照，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戊组实验表明，加 S 菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的 R 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：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 型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的 R 型菌，而丁组产生的有毒性的肺炎双球菌
22、是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。答案：D2下图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，有关说法正确的是()(导学号 57130046)A都要加热处理B要将所有提取物与 R 菌共同培养C的结果是只有 S 或 R 一种菌落D的结果可能是有 S、R 两种菌落解析：过程是将加热杀死的S 菌和R 菌混合培养，接种到固体培养基上，经过程后，可以培养出 S、R 两种菌落，过程是分离出 S 菌的 DNA 和蛋白质等大分子物质，不需加热，经过程分别和 R 菌混合培养，接种到固体培养基，经过程后，可以培养出 S、R 两种菌落或 R 一种菌落。答案：D3探索遗传物质的过程是漫长的，直到 20 世纪初期，人们仍普
23、遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括()A不同生物的蛋白质在结构上存在差异B蛋白质与生物的性状密切相关C蛋白质比 DNA 具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息解析：蛋白质的热稳定性比DNA 低，而且也不具备自我复制的能力。答案：C41952 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，请回答下列有关问题：(1)实验材料对实验成功具有重要的作用，选择 T2 噬菌体作为理想的实验材料，是因为它的结构简单，只含有蛋白质和DNA，且_。(2)获得分别被 32P、35S 标记的噬菌体的具体方法是_
24、。(3)侵染一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如上图所示的实验结果。实验结果表明当搅拌时间在 25 min 时，上清液中的 35S、32P 分别占初始标记噬菌体放射性的 90%和 20%，由此可以推断出_。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在 100%，本组数 据 的 意 义 是 作 为 对 照 组，以 证 明 _。(4)通过噬菌体侵染细菌实验发现，细菌裂解后释放出来的噬菌体大小、形状等都与原来噬菌体一致，实验证明 _。答案：(1)侵染细菌过程中蛋白质与 DNA(核酸)会自然分离(2)分别用含 32P 和 35S 的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被 32P 和 35S 标记的大肠杆菌细菌没有裂解，(3)DNA 进入细菌，蛋白质没有进入细菌子代噬菌体没有被释放出来(4)DNA 是噬菌体的遗传物质