2021新高考生物选择性考试B方案一轮复习学案第6单元第19讲DNA是主要的遗传物质

必修2第六单元遗传的物质基础第19讲DNA是主要的遗传物质[考纲明细]人类对遗传物质的探索过程课前自主检测判断正误并找到课本原文1．S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症，具有毒性。(必修2P43—正文)(√)2．格里菲思证明了将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型细菌的物质是DNA。(必修2P43—正文)(×)3．艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行提纯和鉴定，将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别与R型菌混合培养。(必修2P43—正文)(√)4．艾弗里证明了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(必修2P44—正文)(√)5．T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。(必修2P44—正文)(√)6．T2噬菌体的化学组成中60%是蛋白质，40%是DNA，仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。(必修2P45—相关信息)(√)7．赫尔希和蔡斯在分别含有放射性同位素35S和32P的培养基中直接培养T2噬菌体。(必修2P45—正文)(×)8．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒。(必修2P45—正文)(√)9．赫尔希和蔡斯的实验表明，DNA才是大肠杆菌的遗传物质。(必修2P45—正文)(×)10．因为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。(必修2P46—正文)(√)(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噬菌体的遗传物质答案D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型肺炎双球菌中含有转化因子，艾弗里实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的，该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，C错误，D正确。知识自主梳理一肺炎双球菌转化实验1．体内转化实验——格里菲思(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。S型细菌R型细菌菌落eq\x(\s\up1(01))光滑eq\x(\s\up1(02))粗糙荚膜eq\x(\s\up1(03))有多糖类荚膜eq\x(\s\up1(04))无多糖类荚膜毒性eq\x(\s\up1(05))有毒性，使小鼠患败血症死亡eq\x(\s\up1(06))无毒性(2)实验过程及结果(3)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒性的R型活细菌转化为eq\x(\s\up1(10))有毒性的S型活细菌。2．体外转化实验——艾弗里(1)实验思路：将组成eq\x(\s\up1(11))S型活细菌的各种物质分离提纯，并使其分别与eq\x(\s\up1(12))R型活细菌混合培养，单独观察各种物质的作用。(2)方法：直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，将它们分别与eq\x(\s\up1(13))R型活细菌混合培养，研究它们各自的遗传功能。(3)实验过程及结果(4)实验结论：S型细菌的eq\x(\s\up1(18))DNA分子是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。二噬菌体侵染细菌实验1．实验方法eq\x(\s\up1(01))同位素标记法，用35S、32P分别标记eq\x(\s\up1(02))噬菌体的蛋白质和DNA。2．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌(1)噬菌体的结构(2)噬菌体的生活方式：eq\x(\s\up1(09))活细胞寄生。(3)噬菌体的增殖增殖需要的条件内容模板eq\x(\s\up1(10))噬菌体的DNA合成噬菌体DNA原料eq\x(\s\up1(11))大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料eq\x(\s\up1(12))大肠杆菌的氨基酸场所大肠杆菌的eq\x(\s\up1(13))核糖体3.实验思路设法将DNA和蛋白质分开，单独研究它们各自的功能。4．实验过程及结果(1)标记噬菌体(2)噬菌体侵染细菌①搅拌的目的：使吸附在细菌上的eq\x(\s\up1(22))噬菌体与eq\x(\s\up1(23))细菌分离。②离心的目的：让上清液中析出重量较轻的eq\x(\s\up1(24))T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的eq\x(\s\up1(25))大肠杆菌。③上清液和沉淀物中放射性结果分析分组结果结果分析对比实验(相互对照)被32P标记的噬菌体＋细菌32P主要分布在宿主细胞内，上清液中几乎无32Peq\x(\s\up1(26))32P－DNA进入了宿主细胞内被35S标记的噬菌体＋细菌宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中eq\x(\s\up1(27))35S－蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在了外面(3)细菌裂解，释放出子代噬菌体，并检测子代噬菌体放射性。可以检测到eq\x(\s\up1(28))32P标记的eq\x(\s\up1(29))DNA，但却不能检测到eq\x(\s\up1(30))35S标记的eq\x(\s\up1(31))蛋白质。5．结论(1)噬菌体侵染细菌时eq\x(\s\up1(32))DNA进入细菌细胞，而eq\x(\s\up1(33))蛋白质外壳留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代eq\x(\s\up1(34))DNA遗传的——eq\x(\s\up1(35))DNA才是噬菌体真正的遗传物质。三RNA是遗传物质的实验1．过程及结果(1)烟草花叶病毒eq\o(→,\s\up7(感染烟草),\s\do5())烟草叶出现病斑(2)eq\o(\s\up7(烟草花),\s\do5(叶病毒))eq\x(\s\up1(01))RNAeq\o(→,\s\up7(感染烟草),\s\do5())烟草叶出现病斑eq\x(\s\up1(02))蛋白质eq\o(→,\s\up7(感染烟草),\s\do5())烟草叶未出现病斑2．结论：eq\x(\s\up1(03))RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。四DNA是主要的遗传物质生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNAeq\x(\s\up1(01))DNA动物、植物、真菌原核生物eq\x(\s\up1(02))DNA细菌、蓝藻非细胞生物DNA病毒仅有DNAeq\x(\s\up1(03))DNAT2噬菌体、乙肝病毒RNA病毒仅有RNAeq\x(\s\up1(04))RNA烟草花叶病毒、HIV病毒总结：eq\x(\s\up1(05))DNA为主要的遗传物质。1．格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有证明具体哪种物质是遗传物质。最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。2．格里菲思实验第四组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。1．DNA＋DNA水解酶＋R型活菌培养的结果只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但这不是该实验的实验目的。2．转化过程中只是少部分R型细菌转化为S型细菌，且转化实质为基因重组。(必修2P46—思考与讨论)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料的优点是：①细菌是单细胞生物，个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳且在侵染过程中，核酸和蛋白质会分开。②都繁殖快。细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。1．噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内，除噬菌体的DNA做模板起指导作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。2．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和蛋白质区分开。3．35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。4．肺炎双球菌体外转化实验和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设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的功能处理方法直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA结论证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质1．有细胞结构的生物遗传物质都是DNA。(√)2．无细胞结构的生物遗传物质都是RNA。(×)3．人体内核酸彻底水解得到8种核苷酸。(×)4．一切生物的遗传物质是核酸。(√)考点题型突破考点1肺炎双球菌转化实验题型肺炎双球菌转化实验1．1928年，英国科学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验。第1组第2组第3组第4组实验处理注射活的R型菌注射活的S型菌注射加热杀死的S型菌注射活的R型菌与加热杀死的S型菌实验结果小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌下列关于此实验的分析不正确的是()A．实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离出S型活细菌B．分析第4组实验时必须是以第1～3组的实验为参照C．本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化D．本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”答案D解析实验中没有从S型菌体内提取DNA，单独直接地观察DNA的作用，故不能证明DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子。2．艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知()实验组号接种菌型加入S型菌物质培养皿长菌情况①R蛋白质？②R荚膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA(经DNA酶处理)R型A．①的培养皿只出现光滑的菌落B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子D．①～④说明DNA是主要的遗传物质答案C解析①的培养皿中只出现粗糙的菌落，A错误；②中加入S型菌的荚膜多糖，没有S型菌生长，不能说明S型菌的荚膜多糖有酶活性，B错误；③中加入S型菌的DNA，培养皿中长出了S型菌，④中加入经DNA酶处理的DNA，DNA酶催化DNA水解，培养皿中无S型菌，因此，③④证明DNA是转化因子，C正确；①～④说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。关于“转化”的两点提醒转化的实质是基因重组而非基因突变说明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，即发生了基因重组发生转化的只是少部分R型细菌说明由于转化受到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型细菌考点2噬菌体侵染细菌的实验题型一噬菌体侵染细菌的实验分析1．(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N在噬菌体外壳蛋白与DNA中都存在，本实验要标记DNA的特有元素，故不能用15N代替32P，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体的遗传物质编码的，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，以自身DNA为模板，以大肠杆菌中的4种脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，C正确；本实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。2．关于“噬菌体侵染细菌”的实验的叙述，正确的是()A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养C．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D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是主要的遗传物质答案C解析病毒只能寄生在活细胞中，培养基不能培养噬菌体，A错误；该实验分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行保温培养，但时间不能过长，也不能过短，B错误；用35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入细菌内，离心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分，少数蛋白质外壳未与细菌分离所致，C正确；噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌(2)35S标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌题型二子代噬菌体被标记情况分析3．若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体()A．一定有35S，其中有1个含有32PB．一定有35S，其中有2个含有32PC．一定有32P，其中有1个含有35SD．一定有32P，其中有2个含有35S答案B解析1个噬菌体侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内部的是1个32P标记的DNA，蛋白质外壳留在大肠杆菌外面。DNA侵入内部后，利用大肠杆菌中的原料(无标记的脱氧核苷酸、35S标记的氨基酸)合成噬菌体的DNA和蛋白质。另外，DNA复制为半保留复制，因此，子代噬菌体的DNA中有2个含有32P，子代噬菌体的蛋白质一定有35S。4．某研究性学习小组做了两组实验：甲组用3H、35S标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌；乙组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌。下列有关分析正确的是()A．短时间保温、搅拌、离心后，甲组上清液放射性很强而沉淀物几乎无放射性B．短时间保温、搅拌、离心后，乙组上清液与沉淀物放射性都很强C．甲组子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、35SD．乙组子代噬菌体的蛋白质与DNA分子中都可检测到3H答案D解析甲组用3H、35S标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌时，由于T2噬菌体的蛋白质含3H、35S，DNA含3H、不含35S，短时间保温、搅拌、离心后，上清液因含有T2噬菌体的蛋白质外壳(含3H、35S)而放射性强，而沉淀物因含有T2噬菌体的DNA(含3H)也具有放射性，A错误；乙组用无放射性的T2噬菌体去侵染3H、35S标记的大肠杆菌，短时间保温、搅拌、离心后，由于T2噬菌体的蛋白质外壳没有放射性，离心后的上清液应几乎没有放射性，但沉淀物因含3H、35S标记的大肠杆菌放射性很强，B错误；甲组子代T2噬菌体的DNA分子是以亲代T2噬菌体的DNA分子为模板进行复制得到的，故可以检测到3H，但不能检测到35S(因亲代噬菌体的蛋白质外壳不进入大肠杆菌)，C错误；乙组子代T2噬菌体利用来自用3H、35S标记的大肠杆菌的氨基酸(含有3H、35S)、脱氧核苷酸(含有3H)分别合成子代噬菌体的蛋白质、DNA分子，前者可检测到3H、35S，后者可检测到3H，D正确。“两看法”判断子代噬菌体被标记情况考点3生物体内遗传物质的分析题型一RNA是遗传物质的有关实验1．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是()A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用C．c、d过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质答案D解析由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA单独侵染烟草叶片，因此没有证明烟草花叶病毒的RNA是否为遗传物质。2．如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断()A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNAB．TMV的蛋白质能感染烟草细胞C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D．RNA是TMV的主要遗传物质答案A解析由于TMV放在水和苯酚中振荡后，其组成成分RNA和蛋白质能分开，所以可判断水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA，A正确；TMV的蛋白质不能使正常烟草感染病毒，B错误；图中接种RNA的正常烟草感染病毒，说明侵入烟草细胞的RNA指导合成了自身的蛋白质，不能证明其进行了逆转录过程，C错误；RNA是TMV的遗传物质，没有体现它是TMV的主要遗传物质，D错误。题型二生物体内遗传物质的判断3．下列关于遗传物质的说法，错误的是()①真核生物的遗传物质是DNA②原核生物的遗传物质是RNA③细胞核的遗传物质是DNA④细胞质的遗传物质是RNA⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNAA．①②③ B．②③④C．②④⑤ D．③④⑤答案C解析真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA，①正确，②错误；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA，③正确，④错误；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA，⑤错误。4．下面是兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。(1)实验目的：略。(2)材料用具：显微注射器，该流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。(3)实验步骤第一步：把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，___________________________________________________________________。第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。(4)请预测结果及结论：①______________________________________________________________；②_______________________________________________________________；③若A、B、C三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。答案(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，用等量生理盐水处理C组核酸提取液(4)①若A、C两组出现该流感病毒，B组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是RNA②若B、C两组出现该流感病毒，A组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是DNA解析病毒中只含有一种核酸(DNA或RNA)，含有哪种核酸，哪种就为此病毒的遗传物质。根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。“遗传物质”探索的4种方法方向真题体验1．(2019·浙江4月选考)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错误；乙组培养皿中加入了蛋白酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，B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错误。2．(2017·江苏高考)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标记答案C解析格里菲思实验证明加热杀死的S型细菌中，含有某种可使无毒性的R型活细菌转化为有毒性S型活细菌的“转化因子”，A错误；艾弗里实验证明S型细菌体内的DNA能使R型细菌转化为S型菌，转化成的S型菌使小鼠死亡，B错误；赫尔希和蔡斯实验中，细菌比重较大，离心后存在于沉淀中，C正确；赫尔希和蔡斯实验中，以32P标记的亲代噬菌体DNA为模板，利用大肠杆菌中无放射性的脱氧核苷酸为原料，以半保留复制方式合成子代DNA，所以子代DNA中少数含32P，大多数不含32P，D错误。3．(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答案C解析T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌中复制和增殖，A错误；T2噬菌体只有在宿主细胞内才能合成mRNA和蛋白质，B错误；培养基中的32P经宿主摄取后进入宿主细胞内部，在宿主细