高考生物一轮复习第六单元第20讲.docx
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高考生物一轮复习第六单元第20讲
[考纲要求] 人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
考点一 肺炎双球菌转化实验的分析
1.肺炎双球菌类型的比较
特点
类型
菌落
荚膜
毒性
S型
光滑
有
有
R型
粗糙
无
无
2.格里菲思的体内转化实验过程和结论
3.艾弗里的体外转化实验
(1)过程与结果
(2)结论:
DNA是“转化因子”,是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
1.判断常考语句,澄清易混易错
(1)肺炎双球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律( × )
(2)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”( × )
(3)艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质( × )
(4)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化( √ )
2.分析命题热图,明确答题要点
如图为肺炎双球菌的转化实验中的一部分图解,请分析:
(1)在对R型细菌进行培养之前,必须首先进行的工作是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。
(2)依据上述实验,可作出DNA是遗传物质的假设。
1.肺炎双球菌两个转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
科学家
格里菲思
艾弗里及其同事
细菌培养场所
小鼠体内
培养基(体外)
实验原理
S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症
对S型细菌中的物质进行提取、分离,分别单独观察各种物质的作用
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性进行对照
S型细菌各成分的作用进行对照
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实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后,直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
结果观察
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
实验结论
S型细菌体内有转化因子
S型细菌的DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质
联系
①所用的材料相同:
都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌
②体内转化实验是体外转化实验的基础,仅说明S型细菌体内有“转化因子”,体外转化实验则是前者的延伸,进一步证明了“转化因子”是DNA
③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则
2.S型细菌和R型细菌转化的实质
(1)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。
(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,即实现了基因重组。
(3)一般情况下,转化率很低,形成的S型细菌很少,转化后形成的S型细菌可以遗传下去,快速繁殖形成大量的S型细菌,说明S型细菌的DNA是遗传物质。
命题点一 肺炎双球菌体内转化实验分析
1.如图表示肺炎双球菌的转化实验,下列说法中正确的是( )
A.该实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则
B.a、d组小鼠死亡是小鼠免疫功能丧失的结果
C.从d组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而成的
D.从变异的角度看,细菌的转化属于基因突变
答案 A
解析 对照原则和单一变量原则是生物实验设计的基本原则,图中的实验是肺炎双球菌的体内转化实验,四组实验的处理方法不同并相互对照,A正确。
a、d两组小鼠是由于感染了S型活细菌后患败血症死亡的,B错误。
d组小鼠体内出现的S型活细菌是由R型活细菌转化而来的,C错误。
从变异的角度看,细菌的转化属于基因重组,D错误。
2.在肺炎双球菌的转化实验中,将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡,则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是( )
答案 B
解析 加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后,能使R型细菌转化为S型细菌,由于R型菌转化为S型细菌以及S型细菌在小鼠体内的繁殖,小鼠体内的S型细菌会表现为“S”型增长。
R型细菌在小鼠体内由于开始时大部分被小鼠免疫系统所消灭,导致R型细菌减少,随着小鼠免疫系统的破坏,R型细菌也表现出“S”型增长。
命题点二 肺炎双球菌的体外转化实验分析
3.在艾弗里及其同事利用肺炎双球菌证明遗传物质是DNA的实验中,用DNA酶处理从S型菌中提取的DNA后与R型活菌混合培养,结果发现培养基上仅有R型菌生长。
设置本实验步骤的目的是( )
A.直接证明S型菌的DNA不是促进R型菌转化的因素
B.补充R型菌生长所需要的营养物质
C.证明R型菌生长不需要DNA
D.与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
答案 D
解析 “用DNA酶处理从S型菌中提取的DNA”的目的是与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照,说明DNA的水解产物不是“转化因子”,从而证明了DNA是遗传物质,D项正确。
4.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射到小鼠体内
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射到小鼠体内
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射到小鼠体内
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射到小鼠体内
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是( )
A.存活,存活,存活,死亡
B.存活,死亡,存活,死亡
C.死亡,死亡,存活,存活
D.存活,死亡,存活,存活
答案 D
解析 对4个实验的分析如下:
①中DNA酶能将S型细菌的DNA水解为脱氧核苷酸,脱氧核苷酸不能引起R型细菌的转化,无S型细菌的形成,小鼠存活;②中DNA酶
能水解R型细菌的DNA,但小鼠体内注入了有毒性的S型细菌,小鼠死亡;③中高温处理之后,R型细菌已经死亡,且DNA酶已经失活,注入小鼠体内的只有S型细菌的DNA和R型细菌的DNA,没有活的S型细菌,小鼠存活;④中最终注入小鼠体内的只有S型细菌的DNA和R型细菌的DNA,小鼠存活。
体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠死亡:
S型细菌的DNA与R型细菌混合培养,S型细菌的DNA进入R型细菌体内,进而在R型细菌体内控制合成了S型细菌的蛋白质,使之具有相应的毒性,因而导致小鼠死亡。
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
1.实验方法
同位素标记法,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和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:
活细胞寄生。
3.实验过程
(1)标记噬菌体
(2)侵染细菌
4.实验结果分析
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
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
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
35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞,留在外面
5.结论:
DNA是遗传物质。
1.判断常考语句,澄清易混易错
(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等( × )
(2)噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力( √ )
(3)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖,使该细菌裂解( × )
(4)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质( × )
(5)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中( √ )
2.分析命题热图,明确答题要点
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,搅拌离心后的实验数据如图所示,请分析:
(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是作为对照组,以证明细菌未裂解。
(2)细胞外的32P含量有30%,原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。
1.噬菌体增殖的条件
(1)场所:
大肠杆菌。
(2)蛋白质的合成
(3)DNA的合成
2.噬菌体侵染细菌的实验中应注意的三个关键点
(1)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,所以应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体。
(2)不能标记C、H、O、N,因这些元素是蛋白质和DNA共有的,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个噬菌体上,因为放射性检测时,只能检测到存在部位,不能确定是何种元素的放射性。
3.噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较
比较项目
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,单独研究它们各自不同的功能
处理方法
放射性同位素标记法:
分别标记DNA和蛋白质的特殊元素
直接分离法:
分离S型细菌的多种组成物质,分别与R型细菌混合培养
检测结果的方式
检测放射性位置
观察菌落类型
结论
DNA是遗传物质
DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质
命题点一 分析噬菌体侵染细菌实验的标记问题
1.赫尔希和蔡斯于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。
这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )
A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C.DNA可用15N放射性同位素标记
D.蛋白质可用32P放射性同位素标记
答案 B
解析 噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA,对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P,不能用共有元素15N,C项错误;蛋白质的组成元素中一般没有P,D项错误;噬菌体侵染细菌时将DNA注入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,这一特性将蛋白质和DNA分离开,使实验结果更科学、更准确,故B项正确。
2.(2017·忻州一中第一次月考)如果用32P、35S、15N标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体组成结构中,能够找到的放射性元素为( )
A.可在外壳中找到35S、15N
B.可在DNA中找到32P、15N
C.可在外壳中找到32P、15N
D.可在DNA中找到32P、35S、15N
答案 B
解析 用32P、35S、15N标记后,亲代噬菌体的DNA中含有32P、15N,蛋白质外壳中含有35S、15N。
噬菌体侵染细菌过程中,噬菌体外壳留在外面,DNA进入细菌中。
子代噬菌体的蛋白质外壳完全由细菌体内的氨基酸为原料合成,无放射性,A、C错误;子代噬菌体的DNA只有一部分含有亲代链(含32P、15N),B正确;DNA中不含有S元素,D错误。
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
命题点二 噬菌体侵染细菌的实验分析
3.(2016·武汉新起点调考)下列有关噬菌体侵染细菌的实验的说法,错误的是( )
A.赫尔希和蔡斯的实验是以T2噬菌体为材料,采用了同位素标记技术
B.用含32P的培养基直接培养噬菌体,将获得DNA含有32P标记的噬菌体
C.噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开,单独观察它们各自的作用
D.用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心,结果沉淀物的放射性很高
答案 B
解析 噬菌体属于病毒,没有细胞结构,不能在培养基上独立生存,因此不能用含32P的培养基直接培养噬菌体,B错误。
4.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心,检测上清液的放射性占10%,沉淀物的放射性占90%。
上清液带有放射性的原因可能是( )
A.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌
B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中
答案 C
解析 噬菌体侵染大肠杆菌时,经过搅拌、离心,上清液是质量较轻的噬菌体外壳
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