高考生物一轮复习专题6.1DNA是主要的遗传物质（讲）（含解析）.docx

专题6.1DNA是主要的遗传物质 1. 人类对遗传物质的探索过程()2.DNA的结构与其作为遗传物质的功能相适应知识点一、肺炎双球菌转化实验1体内转化实验格里菲思(1)实验过程及结果：(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒的R型活菌转化为有毒的S型细菌。2体外转化实验艾弗里(1)实验过程及结果：(2)结论：S型细菌的DNA是使R型细菌发生转化并产生稳定遗传的物质。知识点二、噬菌体侵染细菌实验1噬菌体结构2实验过程及结果(1)标记噬菌体：(2)侵染细菌：知识点三、肺炎双球菌转化实验1.体内转化实验与体外转化实验的比较体内转化实验体外转化实验操作人格里菲思艾弗里及其同事细胞培养场所小鼠体内培养基(体外)巧妙构思用加热杀死的S型菌与R型活菌混合培养后进行实验将物质分离提纯并各自观察它们能否将R型活菌转化实验步骤实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质联系所用的材料相同，都是R型和S型两种肺炎双球菌两实验都遵循对照原则、单一变量原则体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA2实验拓展分析(1)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。(2)R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌DNA与R型细菌DNA实现重组，表现出S型细菌的性状，此变异属于广义上的基因重组。(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。知识点四、噬菌体侵染细菌实验1.肺炎双球菌转化实验与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不同点方法不同直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等物质，分别与R型细菌混合培养间接分离：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)，侵染时自然分离结论不同证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质证明了DNA是遗传物质，但没有直接证明蛋白质不是遗传物质关系实验思路相同：都是设法把DNA和蛋白质分开，单独观察它们的作用都遵循了对照原则都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质由于肺炎双球菌体外转化实验在物质提取时不能完全去除其他物质，因此噬菌体侵染细菌实验更具说服力2上清液和沉淀物放射性分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：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。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子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。(2)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。考点一 肺炎双球菌的转化实验【典例1】（2019浙江4月选考20）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DNA【答案】C【解析】艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中，将S型菌的DNA、蛋白质和荚膜等物质分离开，与R型菌混合培养，观察S型菌各个成分所起的作用。最后再S型菌的DNA与R型菌混合的培养基中发现了新的S型菌，证明了DNA是遗传物质。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质酶，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做遗传物质，D选项错误。【举一反三】 (2017经典高考)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是()A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的B.S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的【解析】S型肺炎双球菌的菌落为光滑的，R型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，A错误；S型菌加热后蛋白质变性，导致细菌死亡，所以注射S型菌后的小鼠仍能存活，B错误；转化的效率不是100%，所以从病死小鼠中可分离得到S型菌和R型菌，C错误；本实验是肺炎双球菌体内转化实验，实验结论是S型菌中存在某种转化因子，促使R型菌转化为S型菌，但未证明转化因子是DNA，D正确。【答案】D【变式1】（浙江学军中学2019届模拟）下列关于肺炎双球菌转化实验的说法，正确的是()A.格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质B.艾弗里实验中S型菌DNAR型菌一起培养，培养基上生存的细菌都是S型菌C.肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质D.已加热杀死的S型菌中，蛋白质已经失去活性而DNA仍具有活性【答案】D【解析】格里菲思的体内转化实验仅仅证明加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”，没有证明DNA是遗传物质，艾弗里的体外转化实验证明DNA是遗传物质，A错误；艾弗里的体外转化实验过程中：在R型细菌的培养基中加入S型细菌的DNA后，培养一段时间，由于S型菌的DNA能够将R型菌转化为S型菌，因此添加S型菌DNA的培养基中，既有R型菌，也有S型菌，B错误；肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质.蛋白质不是遗传物质，C错误；加热易使蛋白质变性失活，但DNA热稳定性较高，加热杀死的S型细菌中，DNA仍具有活性，D正确。考点二 噬菌体侵染细菌实验【典例2】（2019江苏卷3）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是A实验中可用15N代替32P标记DNAB噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的C噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌D实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA【答案】C【解析】T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体噬菌体与大肠杆菌混合培养噬菌体侵染未被标记的细菌在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质；结论：DNA是遗传物质。N是蛋白质和DNA共有的元素，若用15N代替32P标记噬菌体的DNA，则其蛋白质也会被标记，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA在大肠杆菌体内编码的，B错误；噬菌体的DNA合成的模板来自于噬菌体自身的DNA，而原料来自于大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。【举一反三】 (2017全国卷，2)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()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【答案】C【解析】T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B错误；噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D错误。【变式2】（安徽安庆一中2019届模拟）1952年，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。该实验的其中一个步骤如下图所示，则下列关于混合培养的描述正确的是()A.将已被35S标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养B.将已被32P标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养C.将已标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养D.将未标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养【答案】A【解析】噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳仍留在细菌外，经过离心后，蛋白质外壳在上清液中，DNA在沉淀物中。题中实验结果是上清液有放射性，沉淀物无放射性，故该实验是用35S标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，A正确。考点三 DNA是主要的遗传物质【典例3】 (2017全国卷，29) 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和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型。根据分析，本实验思路为：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)若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。【答案】(1)实验思路：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；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。【变式3】（福建泉州五中2019届模拟）已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是()A.本实验运用了对照原则，无空白对照组B.实验过程中重组病毒的后代是HRVC.该实验只能说明HRV的遗传物质