版高考生物大一轮复习第6单元遗传的分子基础第17讲人类对遗传物质的探索过程学案Word文档格式.docx

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3.肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？

提示　起对照作用，用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。

4.两个转化实验有哪些相同点及联系？

提示　

（1）相同点：

所用材料相同；

两实验都遵循对照原则、单一变量原则。

（2）联系：

体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸。

1.（2017·

南通一模）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.同位素示踪技术

C.DNA分离提纯技术

D.差速离心分离技术

解析　肺炎双球菌体外转化实验涉及微生物培养技术；

T2噬菌体侵染大肠杆菌实验涉及微生物培养技术、同位素示踪技术。

答案　A

2.（2017·

无锡一模）关于肺炎双球菌的体内转化和噬菌体侵染细菌实验的叙述，错误的是（　　）

A.R型细菌转化成S型细菌的原因是基因重组

B.少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败

C.标记噬菌体需要利用分别含有35S和32P的细菌

D.实验中保温时间过短或过长，上清液的放射性都会变强

解析　R型细菌转化成S型细菌的原因是S型细菌的DNA进入R型细菌体内，属于基因重组；

少量噬菌体未侵入细菌，离心后会在试管上层，绝大多数仍然在试管下层，不影响实验结果；

标记噬菌体需要利用分别含有35S和32P的细菌外壳和DNA；

实验中保温时间过短噬菌体未侵入细菌，过长细菌裂解释放噬菌体，上清液的放射性都会变强。

答案　B

关注格里菲思实验（实验一）与艾弗里实验（实验二）3个“不同”

【即学即练】

扬州一模）下列有关“肺炎双球菌的转化实验”及“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述中，正确的是（　　）

A.格里菲思体内转化实验证明了DNA是转化因子

B.艾弗里体外转化实验成功的关键与提取物的纯度有关

C.选取T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其分裂速度较快

D.用32P标记T2噬菌体进行实验时，上清液中有少量放射性与搅拌不充分有关

解析　格里菲思体内转化实验证明了S型细菌中必然含有转化因子；

选取T2噬菌体作为实验材料的原因之一是DNA和蛋白质天然分离；

用32P标记T2噬菌体进行实验时，上清液中有少量放射性由T2噬菌体未侵入或细菌裂解造成。

苏北四市一模）（多选）图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；

图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤.有关叙述正确的是（　　）

A.图甲中，AB对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌的抗体

B.图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的

C.图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性

D.图乙中，若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性

解析　小鼠产生抗体需要经过体液免疫过程，要一定的时间，所以甲图中AB时间段内，小鼠体内还没形成大量的免疫R型细菌的抗体，导致R型细菌数目增多；

由于是将杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内，所以甲图中最初的S型细菌是由R型细菌转化来的，但之后产生的S型细菌有的是由转化形成的S型细菌增殖而来；

乙图中噬菌体被标记的成分是蛋白质，蛋白质不能进入细菌，所以新形成的子代噬菌体完全没有放射性；

由于DNA分子的半保留复制，所以用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性。

答案　ABC

考点二　噬菌体侵染细菌实验

1.实验材料

T2噬菌体和大肠杆菌。

（1）噬菌体的结构及生活方式

（2）噬菌体的复制式增殖

2.实验方法

同位素标记法。

该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。

3.实验过程及结果

（1）标记噬菌体

（2）噬菌体侵染细菌

提醒　

（1）噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。

（2）不能标记C、H、O、N等蛋白质和DNA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个噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，而不能确定是何种元素的放射性。

4.实验结果分析

（1）噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌细胞中，而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DNA遗传的。

5.结论

DNA是遗传物质。

■助学巧记

“二看法”判断子代噬菌体标记情况

1.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？

提示　可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。

2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是什么？

提示　

（1）保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。

（2）从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高。

1.真题重组　判断正误

（1）赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中（2017·

江苏卷，2C）（√）

（2）噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力（2012·

江苏卷，2B）（√）

（3）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（2017·

江苏卷，2D）（×

）

（4）T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中。

（2013·

海南卷，13B）（×

（5）T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖（2013·

海南卷，13D）（√）

“遗传物质的探索过程”的高考命题主要聚焦两大经典实验设计的思路、实施的过程、结果及相应结论等；

关注实验方法的考查，如细菌的培养、噬菌体的同位素标记等；

重视实验结论的提炼。

考查主要以选择题为主，涉及细菌、病毒的结构和生活方式等相应的知识储备。

2.教材P46“思考与讨论”改编

（1）以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？

提示　细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：

（1）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。

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。

（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。

（2）尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出？

提示　最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。

南京、盐城一模）下列有关32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，错误的是（　　）

A.培养时间过长或过短都会影响实验结果

B.培养温度、离心时间等是本实验的无关变量

C.该实验结果表明，噬菌体的DNA进入大肠杆菌

D.用含32P的大肠杆菌作实验材料不影响本实验结果

解析　培养时间过长（噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中）或过短（噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内）都会导致上清液放射性含量升高，A正确；

培养噬菌体的时间、温度等是本实验的无关变量，所以时间长短和温度高低要适宜，B正确；

噬菌体侵染细菌的实验说明了噬菌体的DNA进入大肠杆菌，从而证明DNA是遗传物质，C正确；

用含32P的大肠杆菌作实验材料，会导致上清液和沉淀物都有很强的放射性，得不到应有的实验现象，会影响本实验结果，D错误。

答案　D

2.赫尔希和蔡斯做噬菌体侵染细菌实验时，分别用35S、32P标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，若噬菌体在细菌体内复制了三次，下列叙述正确的是（　　）

A.用32P和35S标记同一噬菌体的DNA和蛋白质

B.噬菌体侵染细菌时，只将35S注入细菌细胞中

C.在子代噬菌体中，含32P的噬菌体占总数的1/4

D.该实验可以证明DNA是噬菌体的主要遗传物质

解析　为了能分开观察到DNA和蛋白质在遗传中的作用，应用32P和35S分别标记不同噬菌体，A错误；

噬菌体侵染细菌的过程中，进入细胞内部的是噬菌体的DNA（含P），蛋白质（含S）外壳留在外部，B错误；

由于DNA的复制是半保留复制，复制三代，含有32P的子代噬菌体占全部噬菌体的比例为2/8＝1/4，C正确；

噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是遗传物质，不能证明DNA是主要的遗传物质，D错误。

答案　C

关注噬菌体侵染细菌实验的3次涉及大肠杆菌2个关键环节

1.三次涉及大肠杆菌

2.两个关键环节——“保温”与“搅拌”

（1）侵染时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。

原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。

（2）“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。

【方法体验】

1.赫尔希和蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无32P标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。

下列叙述正确的是（　　）

A.用含32P的培养基培养T2噬菌体可获得被32P标记的T2噬菌体

B.搅拌的目的是使噬菌体的蛋白质外壳与噬菌体的DNA分开

C.如果离心前保温时间过长，会导致上清液中的放射性升高

D.该实验结果说明DNA是主要遗传物质

解析　T2噬菌体是一种细菌性病毒，不能用培养基直接培养，A错误；

搅拌的目的是使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分开，B错误；

离心前保温时间过长，部分细菌裂解释放出子代噬菌体，导致上清液中的放射性升高，C正确；

该实验结果说明DNA是遗传物质，不能证明DNA是主要遗传物质，D错误。

2.下列有关“用32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验的叙述，错误的是（　　）

A.本实验使用的大肠杆菌应不含32P

B.培养噬菌体的时间、温度等是本实验的无关变量

C.本实验的结果是上清液的放射性强，沉淀物中放射性弱

D.本实验还不足以证明DNA是噬菌体的遗传物质

解析　32P标记T2噬菌体的DNA，结果是沉淀物的放射性强，上清液放射性弱。

3.（2017·

启东中学高三10月）（多选）噬菌体是一类细菌病毒。

下列关于噬菌体侵染细菌实验的相关叙述中，正确的是（　　）

A.侵染过程的“合成”阶段，噬菌体DNA作为模板，而原料、ATP、酶、场所等条件均由细菌提供

B.为确认何种物质注入细菌体内，可用32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质

C.用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，由于保温时间过长所以上清液中出现少量的放射性

D.若用32P对噬菌体双链DNA标记，再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次，则含32P的DNA应占子代DNA总数的1/2n－1

解析　噬菌体进入细菌的只有DNA，所以侵染过程中以噬菌体DNA作为模板，而原料、ATP、酶、场所等条件均由细菌提供，A正确；

DNA的特征元素是P，蛋白质外壳的特征元素是S，可用32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，通过检测上清液和沉淀物中的放射性来确定是何种物质进入细菌内，B正确；

用35S标记的是噬菌体的蛋白质，由于噬菌体的蛋白质没有进入大肠杆菌，所以上清液中出现大量的放射性，C错误；

若用32P对噬菌体双链DNA标记，再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次得到2n个DNA，根据DNA半保留复制特点，子代中只有2个DNA含有32P，因此含32P的DNA应占子代DNA总数的1/2n－1，D正确。

答案　ABD

考点三　DNA是主要的遗传物质

1.烟草花叶病毒感染烟草的实验

（1）实验过程及结果

（2）实验结论：

RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质

2.探索遗传物质的经典实验总结

（1）DNA是主要的遗传物质

真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。

生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。

（2）不同生物的遗传物质

生物类型

病毒

原核生物

真核生物

体内核酸种类

DNA或RNA

DNA和RNA

体内碱基种类

4种

5种

体内核苷酸种类

8种

遗传物质

DNA

实例

噬菌体、烟草

花叶病毒

乳酸菌、蓝藻

玉米、小麦、人

1.某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。

其中预测正确的是（　　）

“杂合”噬菌体的组成

实验预期结果

预期结果序号

子代表现型

甲的DNA＋乙的蛋白质

1

与甲种一致

2

与乙种一致

乙的DNA＋甲的蛋白质

3

4

A.1、3B.1、4

C.2、3D.2、4

解析　因为DNA是噬菌体的遗传物质，所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；

组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。

2.下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RNA

B.TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中

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

解析　从图示分析，TMV放入水和苯酚中后，RNA和蛋白质分离，A正确；

通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；

此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；

此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。

探索“遗传物质”的4种方法

科学家从烟草花叶病毒（TMV）中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。

下列4组实验结果（见下表）中，不可能出现的是（　　）

实验

实验结果

编号

实验过程

病斑类型

病斑中分离出的病毒类型

1

a型TMV感染植物

a型

②

b型TMV感染植物

b型

2

组合病毒（a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA）→感染植物

④

组合病毒（b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA）→感染植物

A.实验①B.实验②

C.实验③D.实验④

解析　因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。

③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。

易错·

防范清零

[易错清零]

易错点1　误认为格里菲思实验证明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA或误认为艾弗里实验运用了“同位素标记”技术

点拨　

（1）格里菲思实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但并未具体证明转化因子是何种物质。

（2）艾弗里实验所用方法为“化学分离提取法”而不是放射性同位素标记法，噬菌体侵染细菌实验所利用的才是放射性同位素标记法（32P、35S）。

易错点2　不能正确理解肺炎双球菌转化实验的“转化”

点拨　

（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。

易错点3　未明确“标记”对象与实验结果的对应关系

点拨　“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题

易错点4　误认为原核生物或真核生物细胞质中的遗传物质为RNA或认为某一生物遗传物质“主要是DNA”

点拨　

（1）真核生物（包括细胞质、细胞核中）和原核生物的遗传物质一定是DNA。

（2）病毒的遗传物质是DNA或RNA。

（3）绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。

【注意】　常见的错误说法：

“×

×

（具体的某种生物名称）的遗传物质主要是DNA”“×

（具体的某种生物名称）的主要遗传物质是DNA”等。

对于具体的生物而言，其遗传物质是确定的，要么是DNA，要么是RNA，只能是其中的一种，因此对于具体的某种生物而言，“DNA”“RNA”或“遗传物质”的前面不能加“主要”两个字。

[纠错小练]

湖南六校联考）如图是关于肺炎双球菌的转化实验，分析错误的是（　　）

A.肺炎双球菌转化的实质是基因重组

B.结果1中全部为S型肺炎双球菌

C.该实验证明DNA是遗传物质

D.结果2中全部为R型肺炎双球菌

解析　肺炎双球菌转化的实质是基因重组，A正确；

结果1中有S型细菌，也有R型细菌，因为只有部分R型细菌会转化为S型细菌，B错误；

该实验证明了DNA是遗传物质，C正确；

S型细菌的DNA被DNA酶降解后将不会使R型细菌发生转化，因此，结果2中全部为R型细菌，D正确。

江西四校联考）用32P或35S标记T2噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养，保温一定时间后经搅拌、离心得到上清液和沉淀物，并测量放射性。

对此实验的叙述，不正确的是（　　）

A.实验目的是研究遗传物质是DNA还是蛋白质

B.保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏低

C.搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高

D.实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P

解析　32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，可单独分析DNA或蛋白质在遗传中的作用，通过比较两组实验中上清液和沉淀物中放射性的差异，可以确定DNA是遗传物质，A正确；

保温时间过长会使32P标记组大肠杆菌裂解，经过离心后含有放射性的噬菌体进入上清液中，从而使上清液的放射性偏高，B错误；

若搅拌不充分，35S标记组噬菌体的蛋白质外壳仍附着在大肠杆菌表面，离心后蛋白质外壳随同大肠杆菌一同出现在沉淀物中，使沉淀物的放射性偏高，C正确；

合成子代噬菌体蛋白质外壳的原料来自大肠杆菌，故子代噬菌体均不含35S，但由于DNA的半保留复制，部分子代噬菌体可含有32P，D正确。

3.（多选）在人类对生物遗传的探究历程中，众多学者通过实验逐步揭示了生物性状遗传的本质。

下列相关叙述，正确的是（　　）

A.肺炎双球菌的体外转化实验表明DNA是细菌内的“转化因子”

B.T2噬菌体侵染细菌的实验表明DNA是生物主要的遗传物质

C.伞藻的嫁接与核移植实验表明细胞核控制着生物体性状的遗传

D.转入荧光蛋白基因的小鼠出现荧光现象，表明基因具有遗传效应

解析　肺炎双球菌的体外转化实验证明DNA是转化因子，A正确；

T2噬菌体侵染细菌的实验只表明DNA是遗传物质，B错误；

伞藻的嫁接与核移植实验表明生物的性状是由细胞核控制的，C正确；

转入荧光蛋白基因，出现荧光现象，表明基因控制蛋白质的合成，具有遗传效应，D正确。

答案　ACD

课堂小结

思维导图

晨读必背

1.格里菲思的体内转化实验得出的结论是：

2.艾弗里的体外转化实验得出的结论是：

DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。

3.肺炎双球菌转化的实质是：

基因重组。

4.噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质。

5.实验设计思路：

将DNA与蛋白质分开，单独实验，观察各自的作用。

6.细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。

随堂·

真题演练

1.（2016·

江苏卷，1）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　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型细菌中存在一种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，B错误；

T2噬菌体只能寄生在活细菌中，需先标记细菌，再标记噬菌体，C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正确。

江苏卷，2）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

解析　格里菲思的体内转化实验提出了转化因子改变生物体的遗传性状，并没有证明转化因子就是DNA，A错误；

艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使R型肺炎双球菌转化成S型肺炎双球菌，单独的S型肺炎双球菌中提取的DNA无毒，不能使小鼠死亡，B错误；

赫尔希和蔡斯实验离心后，上清液主要是蛋白质外壳和游离的T2噬菌体，沉淀物主要是细菌，C正确；

赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体中只有含有母链DNA的才带有32P标记，D错误。

3.（2013·

新课标Ⅱ，5）在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是（　　）

①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验　③肺炎双球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

⑤DNA的X光衍射实验