新高考生物一轮复习 第五单元 遗传分子的基础 第16讲 人类对遗传物质的探索学案（含解析）北师大版.doc

第16讲 人类对遗传物质的探索考点一肺炎双球菌的转化实验1肺炎双球菌类型特点类型菌落荚膜毒性s型大而光滑有有r型小而粗糙无无2.格里菲斯的体内转化实验(1)过程及结果(2)结论：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(1)方法直接分离s型细菌的蛋白质、dna和多糖等，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。(2)过程与结果(3)结论：dna才是使r型细菌产生稳定遗传变化的物质，即dna是“转化因子”，是遗传物质。诊断与思考1判断下列说法的正误(1)格里菲斯的肺炎双球菌转化实验直接证明了dna是遗传物质()(2)在转化实验中大部分r型细菌转化为s型细菌()(3)加热杀死后的s型细菌的dna已经全部断裂，失去活性()(4)在艾弗里的实验中，dna酶将s型细菌的dna分解为脱氧核糖核苷酸，因此不能使r型细菌发生转化()(5)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()(6)加热杀死的s型细菌也能使小鼠的体细胞发生转化()2利用表格比较两个转化实验的区别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巧妙构思用加热杀死的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，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用实验结论加热杀死的s型细菌体内有“转化因子”s型细菌的dna是遗传物质3.说出两个转化实验的相同点和联系。提示(1)相同点：所用材料相同；两实验都遵循对照原则、单一变量原则。(2)联系：体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸。4加热杀死的s型细菌中的蛋白质和dna是否都永久丧失了活性？提示不是。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恢复又逐渐恢复活性。5肺炎双球菌转化的实质是什么？提示肺炎双球菌转化实验中s型细菌的dna片段整合到了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。题组肺炎双球菌转化实验的分析11928年，英国细菌学家格里菲斯以小鼠为实验材料做了如下实验：第一组第二组第三组第四组实验处理注射活的r型菌注射活的s型菌注射加热杀死的s型菌注射活的r型菌与加热杀死的s型菌实验结果小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离到s型活细菌小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离到s型活细菌下列关于此实验的分析不正确的是()a实验的关键现象是第四组小鼠死亡并分离到s型活细菌b对第四组实验的分析必须是以第一三组的实验为参照c本实验说明r型肺炎双球菌发生了某种类型的转化d本实验结论为“dna是使r型菌转化为s型菌的转化因子”答案d解析本实验只能得出存在转化因子，但是转化因子的化学本质需要通过艾弗里的体外转化实验来得出，d错误。2艾弗里将s型细菌的dna加入到培养了r型肺炎双球菌的培养基中，得到了s型肺炎双球菌，有关叙述中正确的是()ar型细菌转化成s型细菌，说明这种变异是定向的br型细菌转化为s型细菌属于基因重组c该实验不能证明肺炎双球菌的遗传物质是dnad将s型细菌的dna注射到小鼠体内也能产生s型细菌答案b解析艾弗里实验中将s型细菌中的多糖、蛋白质和dna等提取出来，分别加入到培养了r型细菌的培养基中，结果只有加入s型细菌dna时，才能使r型细菌转化成s型细菌，这说明肺炎双球菌的遗传物质是dna，c错误；该实验的生物变异属于基因重组，生物的变异都是不定向的，a错误，b正确；将s型细菌的dna注射到小鼠体内，不能实现肺炎双球菌的转化，d错误。肺炎双球菌的体内转化实验不能简单地说成s型细菌的dna可使小鼠死亡s型细菌与r型细菌混合培养时，s型细菌的dna进入r型细菌体内。结果在s型细菌dna的控制下，利用r型细菌体内的化学成分合成了s型细菌的dna和蛋白质，从而组装成了具有毒性的s型细菌。考点二噬菌体侵染细菌的实验1实验材料：t2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构(2)噬菌体的生活方式：活细胞寄生。2实验方法同位素标记法，该实验中用35s、32p分别标记蛋白质和dna。3实验过程(1)标记噬菌体(2)侵染细菌4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5.结论：在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是dna，即dna是遗传物质。诊断与思考1判断下列说法的正误(1)可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()(2)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等()(3)32p、35s标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明dna是遗传物质、蛋白质不是遗传物质()2说出子代噬菌体中蛋白质合成的原料和场所及dna合成的模板和原料分别是什么？提示(1)蛋白质合成(2)dna合成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，但实际上含有少量放射性的原因是什么？提示可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，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用32p标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是什么？提示保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌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。题组一噬菌体侵染细菌实验的结果分析1如果用15n、32p、35s标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素为()a可在外壳中找到15n和35sb可在dna中找到15n和32pc可在外壳中找到15nd可在dna中找到15n、32p和35s答案b解析根据噬菌体的组成，其蛋白质含s而极少含p，其dna含p而不含s，两者均含n；但噬菌体在侵染时其蛋白质留在细菌外面不起作用，而dna进入细菌体内进行复制，复制时是利用细菌细胞中的物质为原料进行的，故在子代噬菌体的dna中会找到15n、32p。2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10%，沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因可能是()a离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌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噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体d32p标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中答案c解析噬菌体侵染大肠杆菌时，经过搅拌、离心，上清液是质量较轻的噬菌体外壳，沉淀物是被侵染的大肠杆菌，a项错误；搅拌不充分，噬菌体与细菌未分离，放射性应出现在沉淀物中，b项错误；32p标记的是噬菌体的dna，噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的dna，子代噬菌体的dna会含32p，上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，c项正确，d项错误。题组二两个经典实验的曲线分析3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。下列有关格里菲斯肺炎双球菌转化实验的叙述中，不正确的是()a若将活的r型细菌单独注入到小鼠体内，菌体将不能存活b加热杀死的s型细菌在r型活细菌的转化下被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加热杀死的r型细菌不能使s型细菌转化为r型细菌答案b解析在小鼠正常免疫系统的作用下，活的r型细菌不能存活，a正确；加热杀死的s型细菌将部分r型细菌转化为s型细菌，而不是被激活，b错误；由于s型细菌摧毁了小鼠的免疫系统，导致bc段上升，c正确；加热杀死的r型细菌不能转化s型细菌，d正确。41952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡思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解析实验设置要遵循对照原则和单一变量原则。为了防止细菌裂解释放噬菌体干扰实验结果，因此设置被侵染的细菌的实验数据作为对照，a正确。噬菌体是病毒，不能在普通培养基上培养，而是先培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染大肠杆菌，而且噬菌体蛋白质外壳没有进入细菌，b错误。细胞外含有少量32p，原因是侵染时间过短或过长，c正确。本实验证明噬菌体的遗传物质是dna，d正确。1“二看法”判断子代噬菌体标记情况2肺炎双球菌转化实验的2个误区(1)在转化过程中并不是所有的r型细菌均转化成s型细菌，而是只有少部分r型细菌转化为s型细菌。(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是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噬菌体侵染细菌实验的2个关键环节(1)侵染时间要合适，若保温时间过短或过长会使32p组的上清液中出现放射性。原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。(2)搅拌要充分，如果搅拌不充分，35s组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。考点三生物的遗传物质1rna作为遗传物质的证据(烟草花叶病毒感染烟草的实验)(1)过程(2)结果分析与结论：烟草花叶病毒的rna能自我复制，并控制其遗传性状，因此rna是它的遗传物质。2完善下表中生物体内核酸种类及遗传物质类型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rnadna玉米、小麦、人原核生物乳酸菌、蓝细菌无细胞结构的生物dna病毒dnadna噬菌体rna病毒rnarna烟草花叶病毒诊断与思考1判断下列说法的正误(1)病毒的遗传物质是rna和dna()(2)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸()(3)所有生物的遗传物质都是dna()(4)细胞核内的遗传物质是dna，细胞质内的遗传物质是rna()2如何理解dna是主要的遗传物质？提示有细胞结构生物的遗传物质是dna，无细胞结构的生物(即病毒)的遗传物质是dna或rna。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。题组遗传物质的实验分析与探究1如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(tmv)遗传物质”的实验过程，由此可以判断()a水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和rnabtmv的蛋白质不能进入烟草细胞中c侵入烟草细胞的rna进行了逆转录过程drna是tmv的主要遗传物质答案a解析据图示分析，tmv放入水和苯酚中后，rna和蛋白质分离，a正确；通过接种的方式，tmv的蛋白质可以进入烟草细胞中，b错误；此实验不能看出tmv的rna在烟草细胞中进行了逆转录过程，c错误；此实验说明tmv的遗传物质是rna，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，d错误。2下面是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)请预测结果及结论：_；_。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。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)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，核酸包括dna和rna两类，根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，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。探究遗传物质的思路和方法(1)探究思路若探究哪种物质是遗传物质设法将物质分开，单独看作用。若探究未知病毒遗传物质是dna还是rna利用酶的专一性，破坏其一，看其二。(2)探究方法分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保证100%。同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记两者的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把dna与蛋白质区分开。病毒重组法：烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。酶解法：利用酶的专一性，如加入dna水解酶，将dna水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”其遗传物质不是dna，若“否”其遗传物质可能是dna。考点四(实验)dna的粗提取与鉴定1基本原理2操作过程(1)研碎细胞(细胞释放dna)：将30g香蕉切碎，放入研钵中，加入2g氯化钠研磨直至成半流体状。(2)蛋白质与dna分离：向研钵中加入10ml蒸馏水或凉开水，搅拌。然后加入10ml洗涤剂，轻轻搅拌。(3)过滤、析出dna：将混合液用两层纱布过滤，向滤液中加入预冷的10ml乙醇溶液，静置，即可产生絮状的dna。(4)获取dna：取两支试管，分别加入5ml生理盐水，将dna挑至其中一支试管中，轻轻搅拌使其溶解。(5)鉴定dna：向两支试管中各加入4ml二苯胺，混匀后，放入沸水中加热5min。(6)观察现象：待试管冷却后，观察并比较两支试管中溶液颜色的变化。诊断与思考1判断下列说法的正误(1)进行dna粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨()(2)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加dna在nacl溶液中的溶解度()(3)将dna丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝()(4)常温下菜花匀浆中有些酶类会影响dna的提取()(5)用玻棒缓慢搅拌滤液会导致dna获得量减少()2步骤一中加入2g氯化钠的主要作用是什么？提示溶解dna。3步骤二中加入洗涤剂的主要作用是什么？提示使细胞膜破裂、蛋白质变性，使蛋白质与dna分离开来。4步骤四中需轻轻搅拌溶液的原因是什么？提示防止dna断裂。题组dna的粗提取与鉴定过程分析1下列关于“dna的粗提取与鉴定”的实验叙述中，不正确的是()a乙醇的作用是析出dna，因为dna不溶于酒精b加入二苯胺后要沸水加热c洗涤液中含有十二烷基硫酸钠和碱，它们可使细胞膜破裂d对dna进行鉴定时，无需设置两支试管答案d解析对dna进行鉴定时，需要设置两支试管，形成对照。2做dna粗提取和鉴定实验时，实验材料用鸡血而不用猪血的原因是()a鸡血的价格比猪血的价格低b猪的成熟红细胞没有细胞核，不易提取到dnac鸡血不凝固，猪血会凝固d用鸡血提取dna比用猪血提取操作简便答案b解析dna是生物的遗传物质，主要存在于细胞核内。生物实验材料的选择原则：一是容易获得，二是实验现象明显。做“dna粗提取与鉴定”实验的实验材料不选猪血是因为哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不易提取到dna，而鸟类、爬行类等动物成熟的红细胞有细胞核，实验现象明显。3(2014江苏，16)下列关于“dna的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是()a酵母和菜花均可作为提取dna的材料bdna既溶于2mol/lnacl溶液也溶于蒸馏水c向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物ddna溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝答案c解析a项，原则上含dna的生物材料都可作为提取dna的材料，只是dna含量高的材料成功的可能性更大。b项，dna在2mol/l的nacl溶液和蒸馏水中溶解度都较大。c项，向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，玻棒搅拌会加快血细胞的破裂，但在蒸馏水中不会析出dna。d项，dna溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后变蓝色。dna与蛋白质在nacl溶液中溶解度比较2mol/lnacl溶液0.14mol/lnacl溶液溶解规律dna溶解析出蛋白质部分发生盐析沉淀溶解nacl溶液从2mol/l降低过程中，溶解度逐渐增大知识网络答题语句网络构建要语强记1格里菲斯实验的结论是：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。探究高考明确考向1(2013新课标，5)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肺炎双球菌转化实验t2噬菌体侵染大肠杆菌实验dna的x光衍射实验abcd答案c解析孟德尔的豌豆杂交实验证明了遗传的基本规律；摩尔根的果蝇杂交实验证明了基因在染色体上；肺炎双球菌转化实验证明了dna是遗传物质；t2噬菌体侵染大肠杆菌实验也证明了dna是遗传物质；dna的x光衍射实验为dna空间结构的构建提供了依据。2(2011广东，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解析实验过程中，组加入的蛋白质和组加入的荚膜多糖不能促进r型细菌的转化，说明二者不是转化因子，a选项错误；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，说明dna是转化因子，c选项正确；b、d选项均不能得到证明。3(2013海南，13)关于t2噬菌体的叙述，正确的是()at2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素bt2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中crna和dna都是t2噬菌体的遗传物质dt2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖答案d解析核酸中不含硫元素，故a错误；t2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故b错误；任何生物的遗传物质只能是dna或rna中的一种，t2噬菌体的遗传物质是dna，故c错误；t2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，d正确。4(2012江苏，2)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是()a孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质b噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力c沃森和克里克提出在dna双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数d烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是rna答案b解析孟德尔发现了遗传因子并证实了其传递规律，但并没有证实其化学本质，a项错误；证明dna是遗传物质的实验中，因噬菌体侵染细菌的实验能通过同位素示踪技术将dna和蛋白质彻底分离开来分析，故此实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力，b项正确；dna双螺旋结构中嘌呤数等于嘧啶数，c项错误；烟草花叶病毒感染烟草的实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是rna，但并不能说明所有病毒的遗传物质都是rna，如噬菌体的遗传物质是dna，d项错误。5(2012上海，11)赫尔希和蔡思于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了dna是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体()a