高考生物一轮总复习-第3章-基因的本质-第1节-DNA-是主要的遗传物质讲义-必修

第3章基因的本质[考纲导读]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2.DNA分子结构的主要特点3.基因的概念4.DNA分子的复制ⅡⅡⅡⅡ1.本部分内容新课标卷主要以选择题的形式出现，有时会有非选择题出现，属于中频考点，考查内容包括肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌实验及DNA分子的结构及复制等。2017年考查了噬菌体侵染细菌实验及应用。2.命题趋势：主要以选择题形式考查实验思路以及DNA的结构、特性、复制等知识。第1节DNA是主要的遗传物质粗糙无无一、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__________，______荚膜，______毒性。(2)S型细菌：菌落__________，______荚膜，______毒性。光滑有有2．格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验(1)实验过程及结果①R型活细菌②S型活细菌

小鼠不死。小鼠死亡。③加热杀死的S型活细菌小鼠不死。④加热杀死的S型活细菌＋R型细菌小鼠死亡。

(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____________。

转化因子3．艾弗里及其同事的肺炎双球菌体外转化实验(1)设计思路：设法将__________________分开，单独研究它们各自的功能。DNA和其他物质(2)实验过程及结果R型和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

①________：含C、H、O、N、 ________元素 ②________：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高低低高(2)侵染细菌：3．结论：DNA是遗传物质。三、RNA也是遗传物质的实验1．实验流程示意图2．结论：烟草花叶病毒的遗传物质是________。正常RNARNA染色体线粒体叶绿体

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。主要绝大多数[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

[考点梳理]1．肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较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①S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；②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3532①用S和P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3235测到P，检测不到S。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；②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型菌发生转化DNA是遗传物质，而其他物质不是遗传物质DNA是遗传物质（续表）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①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

②实验原理：一般来说，蛋白质含S不含P，而DNA含P不含S。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。③实验过程及结果实验过程第1步标记细菌①细菌＋含35S的培养基→含35S的细菌②细菌＋含32P的培养基→含32P的细菌第2步标记噬菌体①噬菌体＋含35S的细菌→含35S的噬菌体②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①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②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DNA是噬菌体的遗传物质④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①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。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

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中，也会使上清液出现放射性。 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。

(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：①DNA分子具有相对稳定性；②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性；③DNA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)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[典例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DNA C．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。

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[典例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

[典例3](2017年新课标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()

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；人体免疫缺陷病毒为HIV，它的遗传物质是RNA，T2

噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。[答案]C[考向预测]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()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D．S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．(2017年江苏卷)下列关于探索

DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是()

A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状 B．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 C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中 D．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P标记亲代

解析：格里菲思证明了S型菌中存在转化因子，能够使R型菌转化为S型菌，但没有提出转化因子是什么，A错误；艾弗里没有利用小鼠做实验，而是将肺炎双球菌在培养基中培养，根据菌落特征进行判断，证明了DNA是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中离心的目的是让上清液析出重量较轻的T2

噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的细菌，C正确；32噬菌体的DNA，复制形成的子代噬菌体中有的带有32P标记，有的不带有32P标记，D错误。

答案：C

3．(2017年江西师范大学附属中学月考)艾弗里、赫尔希与蔡斯在遗传物质的探索中都做出卓越的贡献，下列有关叙述中正确的是()

A．在格里菲思的实验基础上，艾弗里通过实验证明了DNA是主要的遗传物质

B．在含有加热杀死的S型菌DNA和R型活菌的培养基上，R型菌可通过基因重组转化为S型菌，S型菌可通过基因突变又变为R型菌 C．艾弗里、赫尔希与蔡斯的实验都使用了物质分离提纯、细菌培养和放射性同位素标记等技术 D．艾弗里的实验和赫尔希与蔡斯的实验设计原理相同，都是依据DNA的半保留复制方式而设计的

解析：艾弗里通过实验只能证明DNA是遗传物质，A错误；在含有加热杀死的S型菌DNA和R型活菌的培养基上，R型菌可通过基因重组转化为S型菌，S型菌可通过基因突变而又变为R型菌，B正确；艾弗里的实验使用了物质分离提纯技术，而赫尔希与蔡斯用的是噬菌体，利用的是同位素标记技术，C错误；艾弗里的实验和赫尔希与蔡斯的实验设计原理相同，都是设法将DNA和蛋白质分开，单独观察各自的作用，D错误。答案：B4．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()A．①②都要加热处理B．③要将所有提取物与R型菌共同培养C．④的结果是只有S型或R型一种菌落D．①④的结果可能是有S型、R型两种菌落

解析：①过程是将加热杀死的S型菌和R型菌混合培养，接种到固体培养基上，经④过程后，可以培养出S型、R型两种菌落，②过程是分离出S型菌的DNA和蛋白质等大分子物质，不需加热，经③过程分别和R型菌混合培养，接种到固体培养基上，经④过程后，可以培养出S型、R型两种菌落或R型一种菌落。答案：D

5．探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普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：C

6．1952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____________________________________________________________。 (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2～5min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考点二RNA是遗传物质的实验证据及

不同生物的遗传物质

[考点梳理] 1．RNA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[典例4]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．从被感染的烟草中分离出的病毒其蛋白质和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

[典例5](2017年新课标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和RNA