第六单元课时1人类对遗传物质的探索过程

1、,2020新亮剑高考总复习,课时1人类对遗传物质的探索过程,第六单元,遗传的分子基础,目录CONTENTS,3,磨剑：课前自学,悟剑：课堂精讲,磨剑：课前自学,考点1蛋白质是遗传物质的猜测理由:蛋白质是生物大分子,由多种氨基酸组成;组成蛋白质的氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息。考点2肺炎双球菌的转化实验1.格里菲思的体内转化实验实验过程:实验结论:S型细菌有毒性,R型细菌无毒性;被加热杀死的S型细菌中,含有能使R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。,2.艾弗里的体外转化实验实验过程与现象:实验结论:促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是DNA。考点3噬菌体侵染细菌的实验赫尔希和蔡斯的

2、实验1.T2噬菌体的特点(1)结构与组成,(2)生活方式:寄生在大肠杆菌细胞内。(3)增殖特点:在自身DNA的作用下,利用大肠杆菌细胞内的物质合成自身的组成成分,进行大量增殖。2.实验方法:同位素标记法。3.实验过程与现象:培养含32P的大肠杆菌含32P的噬菌体4.实验结论:噬菌体DNA进入大肠杆菌细胞内,蛋白质没有进入,DNA是遗传物质。,未被标记的大肠杆菌,时间保温后,搅拌、离心,沉淀物放射性很高上清液放射性很低,考点4烟草花叶病毒感染实验1.烟草花叶病毒的组成:由RNA和蛋白质组成。2.实验过程与现象:3.实验结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。考点5DNA是主要的遗传物质真核生物、原

3、核生物以及DNA病毒的遗传物质是DNA,RNA病毒的遗传物质是RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。,1.肺炎双球菌转化实验的实质和分析(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)转化的只是少部分R型细菌: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型细菌都转化成S型细菌,而只是少部分R型细菌转化成S型细菌。,2.标记噬菌体侵染细菌实验中的误区(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素,否则无法将DNA

4、和蛋白质区分开。(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为进行放射性检测时只能检测到存在部位,而不能确定是何种元素的放射性。(3)同位素标记病毒的方法:先标记宿主细胞,再让病毒侵染宿主细胞,利用宿主细胞中含标记物的原料合成子代病毒,从而使病毒被标记。以用32P标记噬菌体为例说明,第一步:用含32P的培养基培养大肠杆菌,得到含32P的大肠杆菌;第二步:让噬菌体侵染含32P的大肠杆菌,得到含32P的噬菌体。,3.噬菌体侵染细菌过程中同位素标记情况,4.“DNA是主要的遗传物质”警示一种生物只有一种遗传物质。由于大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物(病毒)的遗

5、传物质是RNA,所以说“DNA是主要的遗传物质”。(1)非细胞生物:只含有RNA的,如艾滋病病毒、SARS病毒等遗传物质是RNA;只含有DNA的,如噬菌体、天花病毒等遗传物质是DNA。(2)细胞生物:不论是原核生物还是真核生物,遗传物质均为DNA。,13,悟剑：课堂精讲,磨剑：课前自学,悟剑：课堂精讲,考点1肺炎双球菌的转化实验1.肺炎双球菌的类型,2.格里菲思实验与艾弗里实验的比较,1.理解肺炎双球菌转化实验的原理(1)肺炎双球菌转化的实质是基因重组而非基因突变。“转化”是因S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA分子中,即发生了基因重组,使受体细胞获得了新的遗传信息。(2)加热杀死S型细

6、菌的过程中,并没有使DNA完全失去活性,只是使蛋白质变性失活。2.肺炎双球菌转化实验结论的分析(1)格里菲思实验只能证明加热杀死的S型细菌中含有转化因子,不能证明DNA是遗传物质。(2)肺炎双球菌的转化实验中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌,而是只有少部分R型细菌转化成S型细菌。,例1(2018年长沙模拟)已知有荚膜的肺炎双球菌可使动物患致死性肺炎,无荚膜的肺炎双球菌不会使动物患肺炎。现从有荚膜的肺炎双球菌体内提取出DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质,分别加入培养无荚膜细菌的培养液中,一段时间后将培养液注射到小鼠体内,则图中结果错误的是()。,D,答案,解析,解析从有荚膜的肺炎双球菌体内提取

7、的物质中,只有DNA才能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌,使小鼠死亡。DNA酶会使DNA水解,致使无荚膜的肺炎双球菌不能转化为有荚膜的肺炎双球菌,小鼠应表现正常。,例2艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,一些科学家认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用,形成荚膜,而不是起遗传作用”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎双球菌中分离出了一种抗青霉素的突变型菌(记为抗-S),提取出它的DNA,将其DNA与对青霉素敏感的R型细菌(记为非抗-R)共同培养。结果发现,某些非抗-R型细菌已被转化为抗-S型细菌并能稳定遗传。下列关于哈赤基斯实验的分析中,错误的是()。A.实验证明,细菌中一些与荚

8、膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化B.抗-S型细菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因C.实验结果表明,上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的D.非抗-R型细菌转化为抗-S型细菌是基因突变的结果,答案,解析,D,解析将抗-S型细菌的DNA与非抗-R型细菌共同培养,结果某些非抗-R型细菌转化为抗-S型细菌并能稳定遗传,实验证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化,A项正确;由题意可知,抗-S型细菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因,B项正确;实验结果表明,上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的,C项正确;非抗-R型细菌转化为抗-S型细菌是基因重组的结果,

9、D项错误。,考点2噬菌体侵染细菌的实验赫尔希和蔡斯的实验1.T2噬菌体的增殖过程模板:进入细菌体内的噬菌体DNA。合成子代噬菌体的原料:大肠杆菌提供的脱氧核苷酸和氨基酸。2.理解如何标记噬菌体(1)先标记大肠杆菌,(2)再标记噬菌体3.实验过程与现象,4.艾弗里的实验(甲)和赫尔希、蔡斯的实验(乙)的比较,1.用以标记的放射性元素的选择选择DNA、蛋白质特有的元素作为标记的放射性元素。2.对“实验”中的上清液和沉淀物中异常放射性的分析(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌:(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌:,3.关于“噬菌体侵染细菌实验”试题中放射性问题的分析技巧“两看法”,例3(2018年江西联考)某

10、研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下4个实验:用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌以上4个实验均在适宜时间后搅拌和离心,检测到标记元素的主要部位分别是()。A.上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液B.沉淀物、上清液、沉淀物和上清液、上清液C.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液D.上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物,答案,解析,D,解析用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,因为蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,故搅拌、离心后,标记元素主要分布于上清液中。

11、用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,搅拌、离心后,35S还在大肠杆菌中,标记元素主要在沉淀物中。用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌,由于核酸和蛋白质都含氮,故搅拌、离心后,上清液和沉淀物中都有标记元素。用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌,由于DNA被注入大肠杆菌中,故搅拌、离心后,标记元素主要在沉淀物中。综上分析,A、B、C项错误,D项正确。,例4(2018年盐城模拟)下图是“用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验示意图。下列有关叙述正确的是()。A.锥形瓶内的培养液中有含32P的物质,用32P标记噬菌体B.过程的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离C.若只有C中含大量放射性,可直接证

12、明噬菌体的遗传物质是DNAD.实验中B对应部分有少量放射性,可能的原因是搅拌不充分,答案,解析,B,解析本实验是用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,因此图中亲代噬菌体已用32P标记,培养大肠杆菌的培养液中不能用放射性标记的含32P的物质,A项错误;过程为搅拌,目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离,B项正确;若只有沉淀物C中含大量放射性,可证明噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌,但若要证明噬菌体的遗传物质是DNA,必须还要再设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验进行对照,C项错误;若B(上清液)中出现放射性,可能的原因是培养时间过短,部分噬菌体还未吸附、侵染至大肠杆菌细胞,或培养时间过长,造成部

13、分大肠杆菌裂解,D项错误。,考点3DNA是主要的遗传物质1.生物的遗传物质归纳,2.特别强调(1)凡含DNA的生物,不论其有无RNA,其遗传物质均为DNA。(2)只有针对“所有生物”时方可描述为“DNA是主要的遗传物质”。若只针对某种生物,其遗传物质只有一种,即DNA或RNA。,例5下列关于“DNA是主要的遗传物质”的叙述,正确的是()。A.T2噬菌体的遗传物质初步水解将产生4种脱氧核苷酸B.“肺炎双球菌转化实验”证明了DNA是主要的遗传物质C.大多数原核生物的遗传物质是DNA,少数是RNAD.细胞生物的遗传物质是DNA,非细胞生物的遗传物质是RNA,答案,解析,A,解析T2噬菌体的遗传物质是

14、DNA,初步水解将产生4种脱氧核苷酸,A项正确;“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”都证明了DNA是遗传物质,B项错误;原核生物和真核生物的遗传物质都是DNA,C项错误;细胞生物的遗传物质都是DNA,非细胞生物(病毒)的遗传物质是DNA或RNA,D项错误。,例6将TMV型病毒的蛋白质与HRV型病毒的RNA结合在一起,组成一个组合型病毒,用其感染烟草,则在烟草体内分离出的子代病毒为()。A.TMV型蛋白质和HRV型RNAB.HRV型蛋白质和TMV型RNAC.TMV型蛋白质和TMV型RNAD.HRV型蛋白质和HRV型RNA,答案,解析,D,解析TMV与HRV型病毒的遗传物质都是RNA,将

15、HRV型病毒的RNA与TMV型病毒的蛋白质结合在一起,组成一个新品系。由于这种新品系病毒的遗传物质是RNA,用其感染烟草,其遗传物质RNA会在烟草体内利用烟草的化学成分来合成RNA,并以此RNA为模板来合成相应的蛋白质外壳,所以子代病毒的RNA和蛋白质都应是HRV型的,故选D项。,1.(2018年浙江高考)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述,正确的是()A.噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说

16、明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMVA的RNA和TMVB的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMVA的遗传物质,答案,解析,D,解析噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的是噬菌体的DNA,而DNA进行半保留复制,因此子代噬菌体极少数具有放射性,A项错误;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的结果,B项错误;肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质,C项错误;烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMVA的RNA和TMVB的

17、蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMVA的遗传物质,D项正确。,2.(2017年全国高考)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.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同,答案,解析,C,解析T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,只能在大肠杆菌中复制和增殖,A项错误;T2噬菌体要借助宿主细胞合成mRNA和蛋白质,B

18、项错误;用含32P的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项正确;人类免疫缺陷病毒(HIV)的遗传物质是RNA,T2噬菌体的遗传物质是DNA,D项错误。,3.(2017年全国高考)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