2021版高考生物一轮复习第3章基因的本质1DNA是主要的遗传物质教案新人教版必修2 7页

- 1 - DNA 是主要的遗传物质 考点一 肺炎双球菌的转化实验 1.体内转化与体外转化实验的比较： 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养 场所 在小鼠体内 培养基 实验 对照 R 型细菌与 S 型细菌的毒性对 照 S 型细菌体内各成分的相互对 照 实验 构思 用加热杀死的 S 型细菌注射 到小鼠体内作为对照来说明 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 型细菌体内含 有某种“转化因子” DNA 是 S 型细菌的遗传物质 联系 (1)所用材料相同，都是 R 型和 S 型肺炎双球菌。 (2)体内转化实验是基础，而体外转化实验则进一步证明“转 化因子”就是 DNA。 (3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则 2.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)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。 【高考警示】 细菌“转化”的两个易错点 (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中 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)发生转化的只是少部分 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，所以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 - 【典例】(2019·江苏高考)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 DNA B.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 【解析】选 C。因为 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 项错误；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 项错误；噬菌体的 DNA 合成的模板来自噬菌体自身的 DNA，而原料来自大肠杆菌，C 项正确； 该实验证明了噬菌体的遗传物质是 DNA，D 项错误。 (1)赫尔希和蔡斯是如何标记 T2 噬菌体的 S 和 P 的？ 提示：先用含 35S、32P 的培养基分别培养大肠杆菌，然后用培养后的大肠杆菌培养 T2 噬菌体。 (2)艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验的思路都是将 DNA 与蛋白质分开，分别单独地观察各自的作用。 (2016·江苏高考)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】选 D。本题主要考查肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌实验。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 项错误；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 项错误；T2 噬菌体营寄生生活，需先用含 32P 的培养基培养大肠杆菌，获得 32P 标记的细菌，然后再用 32P 标记的细菌培养噬菌体，获得 32P 标记的噬菌体，C 项错误；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 项正确。 【加固训练】 - 3 - 1.下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述中，错误的是 ( ) A.培养基中的 32P 经宿主摄取后可出现在 T2 噬菌体的核酸中 B.格里菲思和艾弗里所做的转化实验都能证明 DNA 是遗传物质 C.离心的目的是让上清液中析出重量较轻的 T2 噬菌体颗粒 D.将 S 型菌的 DNA 与 R 型活菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落 【解析】选 B。培养基中的 32P 经宿主摄取后，可以作为噬菌体 DNA 复制的原料，因此可出现 在 T2 噬菌体的核酸中，A 项正确；格里菲思的转化实验只能证明转化因子的存在，B 项错误； 离心的目的是将噬菌体与大肠杆菌分离，让上清液中析出重量较轻的 T2 噬菌体颗粒，C 项正确； 将 S 型菌的 DNA 与 R 型活菌混合培养，S 型菌的 DNA 可以将 R 型菌转化为 S 型菌，因此将 S 型 菌的 DNA 与 R 型活菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落，D 项正确。 2.经查阅在艾弗里等人所发表的论文里发现，艾弗里的原始实验并没有逐一分析 S 型细菌中 的各种成分，原论文也没有提及蛋白质和多糖的分离、提纯工作，而且在论文的预处理方法 部分采取了“去除蛋白质和荚膜多糖”步骤，后续实验是在去除了 S 型细菌的蛋白质和多糖 的基础上进行的。通过不断地去除各种成分，从而得到相对纯净的“转化因子”。得到纯化 的“转化因子”后，艾弗里对其进行了肺炎双球菌转化实验，确认转化因子就是 DNA。根据以 上实验信息，下列说法正确的是 ( ) A.该实验只能证明 DNA 是遗传物质，不能证明蛋白质和多糖不是遗传物质 B.该实验思路是将 DNA、蛋白质和多糖等物质分离，单独研究其作用 C.该实验证明了蛋白质不是遗传物质，而赫尔希和蔡斯实验无法证明这一点 D.该实验可以证明 DNA 是主要的遗传物质，不能证明 RNA 是遗传物质 【解析】选 A。依题意可知：艾弗里是通过不断地去除 S 型细菌的各种成分，从而得到相对纯 净的“转化因子”后，对其进行了肺炎双球菌转化实验，因此，该实验只能证明 DNA 是遗传 物质，不能证明蛋白质和多糖不是遗传物质，A 正确；艾弗里只研究了 DNA 的作用，没有单独 研究蛋白质和多糖等物质的作用，B 错误；该实验没有证明蛋白质不是遗传物质，C 错误；该 实验确认转化因子就是 DNA，即证明了 DNA 是遗传物质，但不能证明 DNA 是主要的遗传物质， D 错误。 考点二 T2 噬菌体侵染细菌实验 1.T2 噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较： - 4 - T2 噬菌体侵染 细菌实验 肺炎双球菌体外 转化实验 设计思路 设法将 DNA 和其他物质分开，单独地研究它们各自不同的遗传 功能 处理方法 放射性同位素标记法：分别 标记 DNA 和蛋白质的特有元 素 直接分离法：分离 S 型细菌的 DNA、蛋白质和荚膜多糖等，分别 与 R 型细菌混合培养 检验结果 的方式 检测放射性同位素存在位置 观察 R 型细菌能否转化成 S 型细 菌 结 论 DNA 是遗传物质，但不能证明 蛋白质是不是遗传物质 DNA 是遗传物质，而蛋白质等不是 遗传物质 2.子代噬菌体组分的来源： (1)DNA 的链有两条来自母本，其余利用细菌成分合成。 (2)蛋白质成分全部来自细菌。 3.噬菌体侵染细菌实验中的放射性分析： (1)32P 噬菌体侵染大肠杆菌。 ①放射性来源：噬菌体 DNA 链。 ②上清液具有放射性的原因是部分噬菌体没有侵染细菌；或者部分大肠杆菌破裂，子代噬菌 体释放。 (2)35S 噬菌体侵染大肠杆菌。 ①放射性来源：噬菌体外壳。 ②沉淀物具有放射性的原因是部分噬菌体的外壳没有与大肠杆菌分离。 【高考警示】 标记 T2 噬菌体的三大误区 标记 T2 噬菌体的正确方法是用 35S 和 32P 分别标记细菌，再分别用含 35S 和 32P 的细菌培养 T2 噬 菌体。常常存在三大操作误区： 误区 原因 (1) 用含 35S 和 32P 的培养基培养 T2 T2 噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞 - 5 - 噬菌体 内，不能利用培养基直接培养 (2) 用 3H、14C 标记细菌，再用被标 记的细菌来培养 T2 噬菌体 DNA 和蛋白质都含有 H 和 C，结果是 T2 噬菌体的蛋白质外壳和 DNA 都被标记 (3) 用 35S 和 32P 标记同一噬菌体 放射性检测时只能检测到存在部位，不 能确定是何种元素的放射性 【典例】(2017·全国卷Ⅱ)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 【解析】选 C。本题主要考查 T2 噬菌体侵染细菌的实验及病毒的特点。T2 噬菌体是一种专门寄 生在大肠杆菌细胞内的病毒，A 项错误；T2 噬菌体缺乏独立代谢的能力，只能在宿主细胞内进 行代谢，B 项错误；T2 噬菌体侵入宿主细胞后，利用宿主细胞的核苷酸合成自身的核酸，培养 基中 32P 经宿主摄取后，可以出现在 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。 (1)某同学用被 32P 标记的 T2 噬菌体侵染细菌，经保温、搅拌和离心处理后，发现上清液中 的放射性高，沉淀物中的放射性很低，这与教材中描述的不一致。请你帮该同学分析他操作 中可能出现的错误。(至少两条) 提示：①保温培养时间短，大多数噬菌体没有侵入细菌体内；②搅拌过度或保温培养时间太 长，导致大多数细菌裂解。 (2)T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了 DNA(填“DNA”或“蛋白质”)是遗传物质。 1.(2020·皖江模拟)如图所示为“T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验”的部分实验流程。下列相关叙 述错误的是 ( ) - 6 - A.根据检测结果可得出进入大肠杆菌的是 T2 噬菌体的 DNA B.标记 T2 噬菌体时，T2 噬菌体侵染的是含放射性的大肠杆菌 C.该实验与肺炎双球菌体内转化实验的设计思路是一致的 D.若检测到上清液中有少量放射性，则可能与保温时间较短有关 【解析】选 C。根据检测结果可知，进入大肠杆菌的是 T2 噬菌体的 DNA，而蛋白质外壳没有进 入大肠杆菌，A 项正确；病毒没有细胞结构，其生命活动必须依赖于细胞，因此标记 T2 噬菌体 时，T2 噬菌体侵染的是含放射性的大肠杆菌，B 项正确；肺炎双球菌的体内转化实验是格里菲 思将完整细菌感染小鼠，艾弗里的体外转化实验中将 S 型细菌中的物质进行了提纯，然后将 提纯的物质分别加入培养 R 型细菌的培养基中，因此该实验与肺炎双球菌体外转化实验的设 计思路是一致的，C 项错误；若检测到上清液中有少量放射性，则可能与保温时间较短有关， 部分噬菌体的 DNA 还没有来得及注入大肠杆菌就被离心到上清液中，D 项正确。 “两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题 【加固训练】 下列关于 T2 噬菌体和细菌的叙述，正确的是 ( ) A.T2 噬菌体和细菌的遗传物质都是 DNA B.T2 噬菌体和细菌共有的细胞器是核糖体 C.T2 噬菌体和细菌都可以在普通培养基中培养 D.T2 噬菌体和细菌都属于生命系统中的个体层次 【解析】选 A。T2 噬菌体是病毒，由蛋白质和 DNA 构成，细菌属于原核细胞，其遗传物质是 DNA。 T2 噬菌体和细菌的遗传物质都是 DNA，A 正确；T2 噬菌体没有细胞结构，没有细胞器，B 错误； - 7 - T2 噬菌体不能在普通培养基中培养，需要寄生在大肠杆菌体内，C 错误；T2 噬菌体是病毒，不 属于生命系统层次，D 错误。 2.肺炎双球菌体外转化实验和 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验是人类探索遗传物质史中的经典实 验，两个实验都涉及 ( ) A.微生物培养技术 B.同位素标记技术 C.DNA 分离提纯技术 D.差速离心分离技术 【解析】选 A。肺炎双球菌体外转化实验和 T2 噬菌体侵染大肠杆菌分别利用微生物培养技术培 养肺炎双球菌和大肠杆菌，A 正确；肺炎双球菌体外转化实验没有用到放射性同位素标记技术， B 错误；T2 噬菌体侵染大肠杆菌没有用到 DNA 分离提纯技术，C 错误；肺炎双球菌体外转化实 验没有用到差速离心分离技术，D 错误。