第13讲 DNA是主要的遗传物质 高考生物一轮复习 （新教材）

第八单元

基因的本质与表达实验证据基因DNA是遗传物质染色体位于成分蛋白质DNA功能肺炎双球菌的转化实验噬菌体侵染细菌实验脱氧核苷酸章节知识体系双螺旋结构基本单位结构通常有遗传效应的DNA片段半保留复制复制方式基因形成模板化学组成磷酸脱氧核糖碱基A、T、G、C种类碱基互补配对遗传信息排列顺序蕴藏多样性携带传递排列顺序具有蛋白质的合成某些RNA的合成基因的表达指导与性状的关系中心法则遵循基因控制性状的途径细胞分化的本质表观遗传第1课时DNA是主要的遗传物质第八单元

基因的本质与表达CONTENT目录01考点分析能阐明科学家探索DNA是遗传物质的过程；能说明DNA是主要遗传物质；能通过艾弗里实验理解自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息推测推测蛋白质是遗传物质20世纪30年代，人们认识到了DNA的化学组成，但不清楚DNA的结构。认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位能力训练1、探索遗传物质的过程是漫长的。直到20世纪初，人们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成可以贮存大量遗传信息C二、DNA是遗传物质的证据1、肺炎双球菌的转化实验

（1）格里菲思的体内转化实验光滑有致病性粗糙无S型活细菌不死亡死亡转化因子④③②①能力训练

（2）体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？

加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。（1）根据肺炎链球菌的结构特点和人体免疫系统的功能，分析S型细菌能使人患病而R型细菌则不能的原因。2、分析格里菲思的体内转化实验。

人体免疫系统具有防卫功能，S型细菌具有荚膜可以抵抗吞噬细胞的吞噬等，在人体内生活并繁殖导致人患病，而R型细菌没有荚膜容易被人体的免疫系统清除。

（3）从第4组实验的小鼠尸体中分离出有致病性的S型活细菌，它们的后代也是有致病性的S型细菌。这说明了什么？S型细菌的致病性是可以遗传，该性状是由遗传物质控制的。能力训练

（4）R型细菌转化为S型细菌的转化率高吗？转化是基因突变引起的吗？

转化率极低。转化是基因重组造成的。（5）格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：①ab段R型细菌数量减少的原因是

。②bc段R型细菌数量增多的原因是

。③后期出现的大量S型细菌是由

而来的小鼠体内产生抗R型细菌的抗体以及吞噬细胞的作用，致使R型细菌数量减少b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖R型细菌转化成的S型细菌繁殖二、DNA是遗传物质的证据1、肺炎双球菌的转化实验

（2）艾弗里的体外转化实验对照组实验组能力训练

（1）各实验组中分别加入不同的酶，目的是什么？这种自变量的控制原理是什么？3、分析艾弗里的体外转化实验。

除去相应的物质，以确定这种物质是否是转化因子，同时纯化转化因子。

减法原理。

在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。

（2）从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)

（3）艾弗里的体外转化实验是否能说明转化因子就是DNA？

不能。艾弗里等人进一步分析了纯化后的转化因子的理化特性，发现与DNA极为相似，于是提出：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。能力训练4、(2021·衡水中学二调)为研究使肺炎链球菌发生转化的物质，某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述错误的是(

)A．该实验的假设是“使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质或DNA”B．甲组实验作对照，培养皿中应当有两种菌落C．该实验控制自变量用到了“加法原理”D．若乙组培养皿中有两种菌落，丙组培养皿中有一种菌落，则说明使肺炎链球菌发生转化的物质是DNAC能力训练5、(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是(

)A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌D二、DNA是遗传物质的证据2、噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体（1）主要实验材料DNA蛋白质噬菌体是一类感染细菌的病毒。噬菌体的类型很多，多数噬菌体含有DNA(双链或单链均有)，也有少数噬菌体含有RNA。T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内，由蛋白质外壳和DNA(双链)组成。①结构②增殖

T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。T2噬菌体的遗传物质是什么？进入大肠杆菌中的是噬菌体的蛋白质还是DNA？

法，用35S、32P分别标记噬菌体的

。放射性同位素标记蛋白质和DNA二、DNA是遗传物质的证据2、噬菌体侵染细菌的实验（2）实验方法DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？

选择什么元素的放射性同位素来标记？相关信息

在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。C、H、O、N、PC、H、O、N、S含35S的培养基二、DNA是遗传物质的证据2、噬菌体侵染细菌的实验（3）实验过程

如何用35S、32P分别标记噬菌体的DNA和蛋白质？①标记噬菌体含32P的培养基大肠杆菌培养培养获得获得被35S标记的大肠杆菌被32P标记的大肠杆菌培养培养噬菌体获得获得蛋白质被35S标记的噬菌体DNA被35P标记的噬菌体二、DNA是遗传物质的证据2、噬菌体侵染细菌的实验（3）实验过程

①标记噬菌体

②噬菌体侵染细菌搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心的目的：让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌短时间保温的作用：保温是为噬菌体的繁殖提供适宜的温度；短时间是因为离心必须保证是在菌体裂解之前进行。

③检测放射性（4）实验结果及结论组别上清液放射性沉淀物放射性子代噬菌体放射性情况35S标记组高低无放射性32P标记组低高部分有放射性二、DNA是遗传物质的证据2、噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在细胞外噬菌体的DNA在亲、子代具有连续性子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的DNA才是噬菌体的遗传物质能力训练组别上清液放射性沉淀物放射性子代噬菌体放射性情况35S标记组高低无放射性32P标记组低高部分有放射性6、分析蔡斯和赫尔希实验。

（1）放射性结果的原因分析搅拌不充分保温时间过短或过长DNA复制是半保留复制。复制时，一条被32P标记的亲代DNA链参与子代DNA的组成，新合成的子链因大肠杆菌中的原料没有被32P标记而无标记。这样，经过多次复制，只有部分子代DNA因含有32P而具有放射性。

（2）能否同时用32P和35S标记

噬菌体去侵染大肠杆菌？不能，因为放射性检测时，只能检测到放射性的存在部位，不能区分是何种元素发生的放射性。能力训练6、分析蔡斯和赫尔希实验。

（3）T2噬菌体的增殖吸附

注入DNA合成DNA和蛋白质组装释放①增殖过程吸附→注入→合成→组装→释放②增殖条件噬菌体提供：模板(DNA)大肠杆菌提供：原料、酶、核糖体、ATP、tRNA等能力训练7、艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，这些材料有哪些优点？

（1）个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。（2）繁殖快，细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。8、结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。

（1）在生长和繁殖的过程中，能够精确地复制自己，使前后代具有一定的连续性。（2）能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和代谢过程。（3）具有储存大量遗传信息的潜在能力。（4）结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。能力训练搅拌时间(min)12345上清液35S百分比(%)5070758080上清液32P百分比(%)2125283030被侵染细菌成活率(%)1001001001001009、(2021·山东二模)为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是(

)A．通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3minC．搅拌5min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32PB能力训练

10、(2020·浙江1月选考)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是(

)A．甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，但不产生含32P的子代噬菌体B．甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体

C．乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体D．乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体C11、科研人员用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，探究保温时间与沉淀物中放射性强度的关系，结果如图。有关叙述不正确的是(

)A．用含32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，标记噬菌体DNAB．b点时离心速度减慢会导致沉淀物放射性强度降低C．保温时间过长、过短都会导致上清液中放射性增强D．若用35S标记的T2噬菌体进行实验，结果将相似能力训练D12、某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：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌④用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌以上4个实验，经过一段时间后离心，检测到放射性的主要部位是(

)A．沉淀物、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、沉淀物和上清液C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液能力训练D三、RNA是遗传物质的证据1、烟草花叶病毒感染烟草的实验正常RNA患病RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是。TMVHRV蛋白质RNA蛋白质RNA⑤①②③④？？？？三、RNA是遗传物质的证据2、重建烟草花叶病毒感染烟草的实验

重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。结论：四、DNA是主要的遗传物质1、不同生物的遗传物质分析生物类型病毒原核生物真核生物核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA碱基种类4种5种5种核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝细菌玉米、小麦、人2、DNA是主要的遗传物质DNA是主要的遗传物质结论：？13、研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。（1）酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入

酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。（2）侵染法：将

培养在含有放射性标记的

的培养基中繁殖数代，之后接种

，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为

病毒。能力训练（3）碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U