【生物】2020届一轮复习人教版DNA是主要的遗传物质学案(1) 15页

‎2020届 一轮复习 人教版 DNA是主要的遗传物质 学案 ‎【最新考纲】　人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。‎ 考点一　肺炎双球菌的转化实验 见学生用书P096‎ ‎1．肺炎双球菌的类型 特点 类型 菌落 荚膜 毒性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 无 无 ‎2.格里菲思体内转化实验 ‎(1)过程 ‎(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。‎ ‎3．艾弗里体外转化实验 ‎(1)过程 ‎(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。‎ ‎　诊断辨析 ‎(1)格里菲思实验中，死亡的小鼠体内分离出的细菌均是S型菌。(　×　)‎ ‎(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。(　√　)‎ ‎　热图解读 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______________________________________________________________。‎ ‎(2)依据上述实验，可作出____________的假设。‎ 提示　(1)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质 ‎(2)DNA是遗传物质 考向一　肺炎双球菌体内转化实验 ‎1．1928年，英国细菌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”‎ 解析　肺炎双球菌转化实验的关键实验是向小鼠注射活的R型菌与加热杀死的S型菌，小鼠死亡，且从小鼠体内分离出了S型活细菌；该实验表明了R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化；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。‎ 答案　D ‎2．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 解析　从d组死亡小鼠身上分离得到的S型细菌是由R型细菌转化而成的，C错误；细菌的转化属于基因重组，D错误。‎ 答案　A 特别提醒 细菌体内转化实验的两点提醒 ‎1．体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA 可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌使小鼠致死。 ‎ ‎2．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。 ‎ 考向二　肺炎双球菌体外转化实验 ‎3．科学家为探究转化因子的本质，进行了如图所示的一组实验。该组实验不能得到的结果或结论是(　　)‎ A．实验2只出现R型菌落 B．实验1、3均出现R型和S型菌落 C．DNA是转化因子 D．DNA纯度越高转化效率就越高 解析　三组实验中，自变量是培养基加入的酶的种类，实验1中加入RNA酶，由于R型菌的遗传物质是DNA，加入的是杀死的S型菌的DNA，所以RNA酶不起作用，R型菌可能发生转化，出现R型和S型菌落，同理推出实验3也出现R型和S型菌落。实验2中加入DNA酶，破坏了DNA，R型菌不发生转化，只出现R型菌落。三个实验说明DNA是转化因子。本实验不能说明DNA纯度越高转化效率就越高的结论。‎ 答案　D ‎4．如图是“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是(　　)‎ A．①②④ B．①②③‎ C．①③④ D．①②③④‎ 解析　①活的R型菌在S型菌的DNA作用下，转化为S型菌，这说明S型菌的DNA肯定进入了R型菌细胞中，实现对其性状的控制，可说明DNA是遗传物质，而②③④R型菌在S型菌的其他物质，如蛋白质、RNA、荚膜多糖等作用下，都不发生这种转化，这正好说明蛋白质等其他物质不是遗传物质，因此①②③④共同说明题干的问题。‎ 答案　D 考点二　噬菌体侵染细菌实验的分析 见学生用书P097‎ ‎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(营寄生)。‎ ‎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)‎ 含32P噬菌体＋细菌 上清液中放射性很低，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 ‎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 ‎　诊断辨析 ‎(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。(　√　)‎ ‎　热图解读 ‎　下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图 实验利用了同位素标记法，由实验结果可知，此次实验的标记元素是________，根据该组实验结果可以说明________进入了细菌。该组实验能否说明蛋白质不是遗传物质？________(填“能”或“不能”)。‎ 解析　实验过程中，沉淀物的放射性很高，所以标记元素是32P。根据该组实验结果可以说明DNA进入了细菌。该组实验不能说明蛋白质不是遗传物质。‎ 提示　32P　DNA　不能 考向一　噬菌体侵染细菌实验分析 ‎　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．某同学重复噬菌体侵染细菌的实验，由于对其中一组噬菌体进行同位素标记时有误(其他操作正确)，导致两组实验结果如下：‎ 组别 同位素分布情况 一 沉淀物中放射性很高，上清液中放射性很低 二 沉淀物和上清液中放射性均较高 以上两组实验对噬菌体进行标记的元素分别是(　　)‎ A．32P、35S　　　　　　B．35S、32P C．32P、‎14C D．32P、32P 解析　解答本题首先要清楚教材相关实验中两组实验的结果：用32‎ P标记的一组放射性主要出现在沉淀物中，用35S标记的一组放射性主要出现在上清液中。然后对比表格中的实验结果可知，第一组是正常的，该组是用32P标记的一组。另一组应为用35S标记的一组，但因对同位素标记时有误出现了异常。将第二组正常的实验结果与异常的实验结果进行对比并分析可知：沉淀物和上清液中均有较高的放射性，其原因一定是用蛋白质和DNA共有的元素对噬菌体进行了标记，如‎14C或18O或3H或15N。‎ 答案　C ‎2．(2018·湖北重点中学联考)下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是(　　)‎ A．本实验所使用的被标记的噬菌体是直接接种在含有35S的培养基中获得的 B．选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA C．采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性 D．实际操作中只能在上清液中检测到放射性，下层沉淀物中不可能检测到 解析　噬菌体是病毒，无细胞结构，不能在培养基上生存，应该先用含有35S的培养基培养细菌，再用被35S标记的细菌去培养噬菌体；选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA，便于分离；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性；本实验的结果是放射性主要集中在上清液中，沉淀物中有少量放射性。‎ 答案　B 整合提升 关注噬菌体侵染细菌实验的2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。‎ 考向二　噬菌体侵染实验与艾弗里实验的比较 ‎3．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质。对这两个实验的研究方法可能有：①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．两者都运用了①和②‎ B．前者运用了①，后者运用了②‎ C．前者只运用了②，后者运用了①和②‎ D．前者只运用了①，后者运用了①和②‎ 解析　题中两个实验的设计思路都是把DNA和蛋白质分开，研究各自的效应；但艾弗里的肺炎双球菌转化实验没有用放射性同位素标记法，故D正确。‎ 答案　D 整合提升 艾弗里肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计思路的比较 实验名称 艾弗里肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 实验思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的作用 设计原则 对照原则和单一变量原则 处理方式的区别 直接分离法：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型活细菌混合培养 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)‎ 实验结论 DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质 考点三　聚焦生物的遗传物质 见学生用书P099‎ ‎1．根据烟草花叶病毒感染烟草的实验，探究实验结论 实验过 程与实 验结果 ‎①烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组)‎ ‎②烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)‎ ‎③烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)‎ 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.判断下表中生物体内核酸种类及遗传物质 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 有细胞结 构的生物 真核生物 DNA、‎ RNA DNA 玉米、小麦、人 原核生物 乳酸菌、蓝藻 无细胞结 构的生物 DNA病毒 DNA DNA 噬菌体 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒 ‎　诊断辨析 ‎(1)生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。(　√　)‎ ‎(2)所有生物的遗传物质都是DNA。(　×　)‎ ‎(3)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(　×　)‎ ‎(4)小麦的遗传物质主要是DNA。(　×　)‎ ‎(5)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。(　×　)‎ ‎　热图解读 如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程，请分析：‎ ‎(1)该病原体的生活方式是________。‎ ‎(2)该实验证明了该病原体的遗传物质是________，而不是________。‎ 提示　(1)活细胞寄生　(2)RNA　蛋白质 ‎1．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中的蛋白质和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　据图示分析，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。‎ 答案　A ‎2．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DNA ‎②原核生物的遗传物质是RNA ‎③细胞核的遗传物质是DNA ‎④细胞质的遗传物质是RNA ‎⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA A．①②③ B．②③④ ‎ C．②④⑤ D．③④⑤‎ 解析　‎ 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。‎ 答案　C 微专题·素养达成 见学生用书P099‎ 实验设计的解题思路 ‎1．明确实验目的和原理(验证的生物学事实是什么？所依据的生物学原理是什么？)。‎ ‎2．找出实验变量、反应变量和无关变量(见第三单元第01讲有关内容)。‎ ‎3．构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。‎ ‎4．明确实验对象和实验条件(实验对象：实验所用的生物学材料；实验条件：完成这一实验必需的理化条件及生物学处理方法)。‎ ‎5．设计实验方法和步骤 ‎(1)材料是否要制取或处理。有些实验中，题干所给予的材料与设计的要求有一定的差距，如果我们直接利用题干中所给予的材料而不加以处理的话，那么不能达到实验目的，这就要求我们对实验材料进行适当的处理。‎ ‎(2)是否要分组编号。这一步目的明确，就是要使自己的实验结果令人信服，就需要排除一些无关变量造成的影响。因此分组对照是一个在设计实验时，用来抵消非实验因素对实验结果造成影响的常用方法。‎ ‎(3)对不同(或同一)对象施加不同的处理。这是实验设计中的关键一步，基本上所有的实验设计题都要求学生完成这一步工作，只要我们在分析过程中做好了前面的工作，这一步也就是顺理成章的事了。‎ ‎6．实验结果和结论的获取 ‎(1)预测实验结果 ‎①“照抄法”述实验结果。对于验证性实验：依据实验原理写出实验结果，且实验结果唯一。‎ ‎②“倒推正写法”述实验结果。对于探究性实验：先分析实验可能的结果，再由结果推导该结果所对应的实验现象，而在书写时先书写实验现象，后书写实验结果。‎ ‎③‎ 探究性实验的结果不是唯一的，大多有三种可能。变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关或全肯定、全否定、一肯定一否定等。有时也会出现“预测最可能的结果”，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。‎ ‎(2)得出实验结论 ‎①“照抄法”述实验结论。验证性实验的实验结论直接照抄实验目的。‎ ‎②提炼实验结论。对于探究性实验，书写实验结论时应将对现象的观察，转换为对本质的描述。 ‎ ‎　典例剖析 ‎(2017·全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。‎ 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)‎ ‎[考查目的]　本题考查DNA和RNA碱基上的差异、病毒的生活方式、放射性同位素标记等，要求考生具备较高的实验探究能力、信息获取能力、综合运用能力、文字表达能力等。‎ ‎[审题突破]　该实验的目的是确定一种新病毒为RNA病毒还是DNA病毒，利用的方法为同位素标记法，材料为体外培养的宿主细胞等。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，要求实验包含相互印证的甲、乙两个组，即设置对照实验。该实验为探究性实验，结果不确定。‎ ‎(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA为胸腺嘧啶，RNA为尿嘧啶)带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，之后接种新病毒，培养一段时间后，收集病毒并检测其放射性。(2)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。‎ ‎[答案]　(1)思路 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。‎ 乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。‎ ‎(2)结果及结论 若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。‎ ‎　典题演练 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。‎ 解析　病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸为DNA或RNA其中一种，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。‎ 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，C组不做处理 ‎(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RNA ‎②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 微平台·通关必备 ‎【答题术语】‎ ‎1．格里菲思的体内转化实验得出的结论是加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。‎ ‎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．细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。‎ ‎【误区警示】‎ 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 ‎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。‎