高考生物一轮总复习 第6单元 遗传的分子基础 第1讲 人类对遗传物质的探索过程学案.docx

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高考生物一轮总复习第6单元遗传的分子基础第1讲人类对遗传物质的探索过程学案

第1讲　人类对遗传物质的探索过程

考纲考情

考查内容

等级要求

考查详情

人类对遗传物质的探索过程

B

17年—单选—T2据遗传物质实验的相关叙述，考查人类对遗传物质的探索过程

16年—单选—T1据遗传物质实验的相关叙述，考查理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力

15年—单选—T4以文字叙述考查噬菌体侵染细菌的实验

14年—单选—T6病毒侵染细菌实验

13年—单选—T2肺炎双球菌转化实验的作用

知识整合

一、肺炎双球菌转化实验

体内转化实验

体外转化实验

时间、人物

1928年，英国科学家________

1944年，美国科学家________和他的同事

实验材料

R型细菌

菌体________多糖荚膜，菌落表面

________，

________毒性

S型细菌

菌体________多糖荚膜，菌落表面

________，

________毒性

R型活菌、S型细菌（DNA、蛋白质、多糖荚膜）

实验过程,

Ⅰ,将R型活菌注射到小鼠体内→________,R型活菌和SDNA混合培养→________

Ⅱ,将S型活菌注射到小鼠体内→________,R型活菌和

S蛋白质混合培养

→________

Ⅲ,将加热杀死的S型菌注射到小鼠体内→________,R型活菌和

S多糖荚膜混合培养

→________

Ⅳ,将R型活菌和S死菌混合注射到小体内→________,R型活菌与用DNA酶处理的SDNA混合培养→________

结论,加热杀死的S型细菌内含有使R型菌转化为S型菌的________,SDNA是促进R型细菌转化为S型细菌的物质，即____________

二、噬菌体侵染细菌的实验

时间和人物

1952年________

实验思路

________________________，直接地、单独地去观察DNA和蛋白质的作用

实验材料

T2噬

菌体

结构：

没有细胞结构，

只有________和________

生活习性：

专门________在大肠杆菌体内

侵染过程,吸附→注入→合成→组装→释放

对比

实验,

用35S标记

噬菌体,让其侵染大肠杆菌后搅拌并离心，上清液中含________，即________________，沉淀中无________，即________

用32P标记

噬菌体,让其侵染大肠杆菌后搅拌并离心，上清液中无________，即________________，沉淀中有________，即________

结论,在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是________，而不是________，即________________________

三、RNA也是遗传物质的实验

1．实验材料：

烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的组成物质是________________。

2．实验过程及结果

3．实验结果分析与结论：

烟草花叶病毒的________能自我复制，并控制生物的遗传性状，因此________是它的遗传物质。

四、生物的遗传物质

1．连线

2．规律

大多数生物以DNA为遗传物质，一般来说只有在生物体内不存在DNA时，RNA才成为这种生物的遗传物质。

病毒的遗传物质是DNA或RNA。

对于具有细胞结构的生物而言，无论是真核生物，还是原核生物，遗传物质均为DNA。

生物类型

真核

生物如：

人、动物、

植物、真菌

原核

生物如：

细菌、蓝藻

噬菌体

烟草花

叶病毒

艾滋病

病毒

遗传物质

考点突破

考点1　肺炎双球菌的转化实验

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.体内转化实验与体外转化实验区别与联系

体内转化实验

体外转化实验

操作人

格里菲思

艾弗里及其同事

培养细菌

的场所

小鼠体内

培养基（体外）

实验对照

R型细菌与S型细菌的毒性对照

S型细菌各组成成分作用的相互对照

实验结果

加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化成S型细菌

S型细菌的

DNA使R型活

细菌转化成S型细菌

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

联系

①所用的材料相同，都是肺炎双球菌（R型和S型）；②体内转化实验是基础，仅说明S型活细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA；两实验都遵循单一变量对照原则

　　3.并非所有的R型细菌都能被转化

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，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都能被转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。

4．肺炎双球菌的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型细菌与R型细菌混合培养时，S型细菌的DNA进入R型细菌体内。

结果在S型细菌DNA的控制下，利用R型细菌体内的化学成分合成了S型细菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型细菌。

例1　（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

1．（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

考点2　噬菌体侵染细菌的实验

1．分析噬菌体侵染细菌实验的结果

分组

结果

结果分析

对比

实验

（相互

对照）

含32P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

含35S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

2．噬菌体侵染细菌实验的误差分析

（1）32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌

①培养时间短⇒部分噬菌体还未吸附、侵染至大肠杆菌细胞⇒离心后未吸附至大肠杆菌细胞的噬菌体分布在上清液⇒32P标记的一组上清液中放射性也较高。

②培养时间过长⇒噬菌体在大肠杆菌内大量繁殖⇒大肠杆菌裂解死亡，释放出子代噬菌体⇒离心后噬菌体将分布在上清液⇒32P标记的一组上清液中放射性也较高。

（2）搅拌后离心，将吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌细胞分离

①搅拌不充分⇒留在大肠杆菌细胞表面的噬菌体蛋白质外壳随大肠杆菌细胞分布在沉淀物中⇒35S标记的一组沉淀物放射性较高。

②搅拌过于剧烈⇒大肠杆菌细胞被破坏⇒释放出其中的噬菌体⇒32P标记的一组上清液中放射性较高。

肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同

比较项目

肺炎双球菌体外

转化实验

噬菌体侵染

细菌实验

不同点

方法

不同

直接分离：

分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养

同位素标记：

分别用32P和35S标记DNA和蛋白质

结论

不同

证明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

证明DNA是遗传物质

相同点,①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用；②都遵循了对照原则；③都能证明DNA是遗传物质，但都不能证明DNA是主要的遗传物质

例2　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

2．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对此过程的有关叙述，正确的是（　　）

A．选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和DNA

B．被35S标记的噬菌体是通过将其接种在含有35S的培养基中培养而获得的

C．若混合保温时间偏短，且其他操作正常，会使得上清液放射性偏高

D．该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质

考点3　生物的遗传物质

1．RNA也是遗传物质的实验

（1）实验材料：

烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的组成物质是蛋白质和RNA。

（2）实验过程及结果

实验一：

侵染实验　让烟草花叶病毒的RNA和蛋白质分别单独侵染烟草，观察烟草是否患病。

结果：

烟草花叶病毒的RNA能使烟草患病，而烟草花叶病毒的蛋白质不能使烟草患病。

实验二：

RNA病毒重建实验

（3）实验结果分析与结论：

烟草花叶病毒的RNA能自我复制，并控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。

2．不同生物遗传物质的比较

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

DNA和

RNA

体内碱基种类

4种

5种

5种

体内核苷酸种类

4种

8种

8种

遗传物质

DNA或RNA

DNA

DNA

实例

噬菌体、

烟草花叶病毒

乳酸菌、

蓝藻

猪、玉米、

小麦、人

探究遗传物质的思路和方法

（1）探究思路

①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。

②若探究未知病毒遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性，破坏其一，看其二。

（2）探究方法

①分离提纯法：

艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保证100%。

②同位素标记法：

噬菌体侵染细菌的实验。

方法：

分别标记两者的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。

目的：

把DNA与蛋白质区分开。

③病毒重组法：

烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。

方法：

将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。

④酶解法：

利用酶的专一性，如加入DNA水解酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”其遗传物质不是DNA，若“否”其遗传物质可能是DNA。

例3　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

3．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。

请根据下列关键词的提示，归纳构建本课时知识体系

噬菌体侵染细菌的实验　肺炎双球菌转化实验　烟草花叶病毒侵染烟草实验

随堂演练

1．利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。

各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。

下列说法不正确的是（　　）

第1题图

A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

B．F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌

C．F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果

D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组

2．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→注射入小鼠

②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠

③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠

④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠

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

3．（2017·扬州三模）下列有关肺炎双球菌转化实验的叙述，正确的是（　　）

A．将R型活菌与加热杀死的S型菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，从小鼠体内只能分离出S型活菌

B．格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了加热杀死的R型菌中存在“转化因子”，能将无毒的R型活菌转化为有毒的S型活菌

C．在R型活菌的培养基中分别加入S型菌的蛋白质、多糖，培养一段时间后，培养基中都会出现S型活菌的菌落

D．艾弗里将DNA和蛋白质等物质分开，单独观察它们的作用，得出了DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质

4．1952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，下列说法不正确的是（　　）

第4题图

A．图中被侵染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

B．通过用含有放射性同位素35S和32P的培养基分别培养噬菌体，再用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的变化

C．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，或者是侵染时间过长部分子代噬菌体从细菌中释放出来

D．本实验证明噬菌体传递和复制遗传特性的过程中DNA起着重要作用

5．（多选）噬菌体侵染细菌实验能够直接证实DNA作为遗传物质具有的特点是（　　）

A．分子结构具有相对的稳定性

B．能够自我复制，保持前后代的连续性

C．能通过指导蛋白质合成，控制生物性状

D．能产生可遗传的变异

6．在遗传物质的科学探究中，格里菲思的肺炎球菌体内转化实验说明加热杀死的S型球菌可以使R型球菌发生转化，但不能证明转化因子（遗传物质）是DNA，艾弗里等人的肺炎球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌的实验都证明了DNA是遗传物质。

请分析回答这些科学家实验中的相关问题：

（1）艾弗里和赫尔希与蔡斯这两个实验在设计思路上的共同点有________________________。

（2）艾弗里和同事的实验中能说明S型球菌的DNA是转化因子的一组对照实验是________。

实验组号

接种菌型

加入S型球菌物质

培养皿长菌

情况

①

R

蛋白质

R型

②

R

荚膜多糖

R型

③

R

DNA

R型和S型

④

R

经DNA酶处理的DNA

R型

　　（3）赫尔希和蔡斯选用T2噬菌体作为实验材料的主要优点是____________________。

（4）赫尔希和蔡斯采用放射性同位素示踪技术首先用分别含有32P和35S的培养基培养获得分别含有32P和35S的________，再用它们分别培养获得分别含有32P和35S的________。

在图中32P和35S所在部位依次是________（填序号）。

第6题图

（5）两组侵染实验，一段时间后都需要用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液、沉淀物中的放射性。

搅拌的目的是________________________________________________________________________。

用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验组，如果保温培养时间过长，在搅拌离心后上清液也会出现较强的放射性，原因是________________________________________________________________________。