考點(diǎn)一　肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗
1.肺炎鏈球菌的類型
2.轉(zhuǎn)化實(shí)驗的兩個階段(1)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗
R型活細(xì)菌無致病性,S型活細(xì)菌有致病性
加熱致死的S型細(xì)菌無致病性
R型細(xì)菌可轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌
(2)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗
分別加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中
鏈高考·前掛后連(1)將S型細(xì)菌的DNA經(jīng)DNA酶處理后與R型細(xì)菌混合,可以得到S型細(xì)菌。[2021·全國乙卷](　　)(2)格里菲思實(shí)驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀。[2017·江蘇卷](　　)(3)艾弗里實(shí)驗證明從S型肺炎鏈球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。[2017·江蘇卷](　　)
1.肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗的比較
2.理解“轉(zhuǎn)化”的兩個關(guān)鍵點(diǎn)
考向一 結(jié)合肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗,考查科學(xué)探究能力1.某科研小組在格里菲思實(shí)驗的基礎(chǔ)上增加了相關(guān)實(shí)驗,實(shí)驗過程如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.活菌甲在培養(yǎng)基上形成的菌落表面光滑B.加熱致死菌乙中的某種物質(zhì)能使活菌甲轉(zhuǎn)化成活菌乙C.通過實(shí)驗②,鼠2的血液中只能分離出活菌乙D.鼠5死亡的原因是死菌甲中的某種物質(zhì)能使死菌甲轉(zhuǎn)化成活菌乙
解析 由實(shí)驗①可知,活菌甲不會導(dǎo)致小鼠死亡,由實(shí)驗④可知,活菌乙會導(dǎo)致小鼠死亡,因此活菌甲、乙分別對應(yīng)R型細(xì)菌和S型細(xì)菌,所以活菌甲在培養(yǎng)基上形成的菌落表面粗糙,A項錯誤;實(shí)驗②是將活菌甲和加熱致死菌乙混合后注射到鼠2體內(nèi),活菌甲不具有致死效應(yīng),因此可推知加熱致死菌乙中的某種物質(zhì)能使部分活菌甲轉(zhuǎn)化成活菌乙,從而導(dǎo)致鼠2死亡,B項正確;實(shí)驗②中加熱致死菌乙的某種物質(zhì)使活菌甲轉(zhuǎn)化成活菌乙的效率并不高,還有大部分活菌甲沒有被轉(zhuǎn)化,因此鼠2的血液中既能分離出活菌乙,也能分離出活菌甲,C項錯誤;鼠5死亡的原因是活菌乙本身就具有致死效應(yīng), D項錯誤。
2.(2023·廣東深圳一模)如圖為肺炎鏈球菌不同品系間的轉(zhuǎn)化,在R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的過程中,下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A.加熱致死的S型細(xì)菌DNA氫鍵被破壞,因而斷裂為多個較短的DNA片段B.由R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化得到的S型細(xì)菌與原S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)完全相同C.S型細(xì)菌中的capS進(jìn)入R型細(xì)菌,使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,屬于基因重組D.capS基因控制多糖類莢膜的形成體現(xiàn)了基因可以直接控制生物性狀
解析 氫鍵被破壞不會導(dǎo)致DNA鏈斷裂,磷酸二酯鍵被破壞導(dǎo)致DNA鏈斷裂,A項錯誤;由R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化得到的S型細(xì)菌與原S型細(xì)菌相比,遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,B項錯誤;轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型細(xì)菌是S型細(xì)菌中的capS進(jìn)入R型細(xì)菌并與R型細(xì)菌的DNA重組形成的,C項正確;capS基因控制多糖類莢膜的形成體現(xiàn)了基因可以通過控制酶的合成控制代謝過程間接控制生物性狀,D項錯誤。
考向二 考查肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗的拓展應(yīng)用3.肺炎鏈球菌S型與R型菌株,都對青霉素敏感(青霉素能抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的形成,從而抑制其增殖)。在多代培養(yǎng)的S型細(xì)菌中分離出一種抗青霉素的S型細(xì)菌,記為PenrS型?，F(xiàn)用PenrS型細(xì)菌和R型細(xì)菌進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗。下列分析不正確的是(　 　)A.若組1甲中部分小鼠患敗血癥,通過注射青霉素治療后可康復(fù)B.組2培養(yǎng)基中可能會出現(xiàn)R型和S型兩種菌落C.組3培養(yǎng)基中出現(xiàn)菌落是因為PenrS型細(xì)菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型細(xì)菌中D.組4培養(yǎng)基中觀察不到R型菌落和S型菌落
解析 在組1中,將加熱殺死的PenrS型細(xì)菌與活的R型細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi),部分活的R型細(xì)菌會轉(zhuǎn)化為PenrS型細(xì)菌,若甲中部分小鼠患敗血癥,則是由于部分小鼠體內(nèi)含PenrS型細(xì)菌所致,注射青霉素治療后,小鼠不能康復(fù),A項錯誤;PenrS型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成PenrS型細(xì)菌,所以組2培養(yǎng)基中可能會出現(xiàn)R型和S型兩種菌落,B項正確;組3培養(yǎng)基中出現(xiàn)菌落是因為PenrS型細(xì)菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型細(xì)菌中,轉(zhuǎn)化為PenrS型細(xì)菌,能在含有青霉素的培養(yǎng)基中生長,C項正確;組4中因為PenrS型細(xì)菌的DNA被DNA酶催化水解,且活的R型細(xì)菌不抗青霉素,所以培養(yǎng)基中無菌落生長,觀察不到R型菌落和S型菌落,D項正確。
考點(diǎn)二　噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗
1.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(1)噬菌體①T2噬菌體的結(jié)構(gòu)及生活方式
(2)實(shí)驗方法　　　　　　法。該實(shí)驗中用35S、32P分別標(biāo)記　　　　　　　　　。?
(3)實(shí)驗過程及結(jié)果①標(biāo)記噬菌體。T2噬菌體屬于病毒,專門寄生在大腸桿菌體內(nèi),不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)。若要標(biāo)記T2噬菌體,需先標(biāo)記大腸桿菌。
②噬菌體侵染細(xì)菌(對比實(shí)驗,為相互對照)。
(5)結(jié)論:　　　　　是遺傳物質(zhì)。?
含32P的DNA進(jìn)入了宿主細(xì)胞內(nèi)
含35S的蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞,留在外面
2.DNA是主要的遺傳物質(zhì)(1)煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗
(2)生物體內(nèi)的核酸種類及遺傳物質(zhì)
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
鏈高考·前掛后連(1)赫爾希和蔡斯用對比實(shí)驗證明DNA是遺傳物質(zhì)。[2022·廣東卷](　　)(2)赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗中可用15N代替32P標(biāo)記DNA。[2019·江蘇卷](　　)(3)T2噬菌體可感染肺炎鏈球菌導(dǎo)致其裂解。[2018·全國Ⅱ卷](　　)(4)赫爾希和蔡斯實(shí)驗中離心后細(xì)菌主要存在于沉淀中。[2017·江蘇卷](　　)(5)赫爾希和蔡斯實(shí)驗中細(xì)菌裂解后得到的噬菌體都帶有32P標(biāo)記。[2017·江蘇卷](　　)
1.實(shí)驗中“三次”涉及大腸桿菌
2.實(shí)驗的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”(1)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌
(2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌
3.探究遺傳物質(zhì)的思路與方法(1)探究思路①若探究哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)——設(shè)法將物質(zhì)分開,單獨(dú)看作用。②若探究未知病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA——利用酶的專一性或同位素標(biāo)記法。
練思維·考教銜接某科研小組利用噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗中,經(jīng)攪拌、離心后的實(shí)驗數(shù)據(jù)如圖所示。
(1)分別用35S和32P標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA,被標(biāo)記的部位分別是下圖中的　　　　(填字母編號)。?
(2)圖中被侵染的細(xì)菌的存活率基本保持在100%,本組數(shù)據(jù)的意義是　　　　　　　　　　 　　　。?(3)能否同時用32P和35S標(biāo)記噬菌體去侵染大腸桿菌?為什么?提示 不能,因為放射性檢測時,只能檢測到放射性的存在部位,不能區(qū)分是何種元素發(fā)生的放射性。
作為對照組,以證明細(xì)菌未裂解
(4)實(shí)驗過程中攪拌的目的是　　　　 　　　　　　　　　 　　　,離心的目的是　?　 。?讓上清液中析出質(zhì)量較輕的T2噬菌體顆粒,而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌(5)在用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時,若保溫時間過短或過長,會對實(shí)驗結(jié)果造成什么影響呢?提示 保溫時間過短,部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中;保溫時間過長,噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代,經(jīng)離心后分布于上清液中,造成上清液放射性也較高。
使吸附在細(xì)菌上的噬菌體蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌分離
(6)在用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時,若攪拌不充分,會對實(shí)驗結(jié)果造成什么影響呢?提示 攪拌不充分,有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面,隨細(xì)菌離心到沉淀物中。
考向一 圍繞考查噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗過程,考查科學(xué)探究1.(2023·湖北武漢模擬)赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗材料,證明DNA是遺傳物質(zhì),下圖是赫爾希和蔡斯實(shí)驗的部分步驟。下列關(guān)于該圖示實(shí)驗的說法,錯誤的是(　　)A.實(shí)驗中被標(biāo)記的是T2噬菌體的DNAB.如果保溫時間過短,上清液的放射性會變高C.離心的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離D.該圖示實(shí)驗無法證明蛋白質(zhì)不是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)
解析 由題圖沉淀物放射性很高可知,被標(biāo)記的是T2噬菌體的DNA,A項正確;如果保溫時間過短,噬菌體未完全侵染,上清液的放射性會變高,B項正確;攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離,C項錯誤;沒有用被標(biāo)記蛋白質(zhì)的噬菌體做另一組實(shí)驗,無法對照得出蛋白質(zhì)不是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)的結(jié)論,D項正確。
2.(2023·廣東東莞統(tǒng)考)將充分稀釋的T2噬菌體稀釋液接種到長滿大腸桿菌(黑色)的固體培養(yǎng)基上,一個T2噬菌體侵染并裂解大腸桿菌后,最終可形成一個不長細(xì)菌的透明區(qū)域——噬菌斑,由噬菌斑數(shù)量即可檢測出噬菌體數(shù)量。利用相關(guān)實(shí)驗材料進(jìn)行如表所示實(shí)驗,
下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.甲組培養(yǎng)基上的噬菌斑數(shù)量會隨恒溫培養(yǎng)時間的延長而不斷增加B.因一個大腸桿菌可被多個噬菌體侵染,故測得的噬菌體數(shù)比實(shí)際值偏小C.恒溫培養(yǎng)一段時間后,甲組部分子代噬菌體中能檢測出放射性D.乙組子代噬菌體均能檢測出放射性,表明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)
解析 由題意可知,在固體培養(yǎng)基上長滿黑色大腸桿菌,噬菌體可侵染大腸桿菌進(jìn)行增殖并裂解大腸桿菌,最終可形成噬菌斑,由于接種的噬菌體數(shù)量有限,故甲組培養(yǎng)基上的噬菌斑數(shù)量不會一直增加,A項錯誤;據(jù)題意可知,噬菌體數(shù)量是通過噬菌斑數(shù)量進(jìn)行檢測的,而噬菌斑是由大腸桿菌裂解后形成的,由于一個大腸桿菌可被多個噬菌體侵染,即多個噬菌體侵染一個細(xì)菌后仍只形成一個噬菌斑,故測得的噬菌體數(shù)比實(shí)際值偏小,B項正確;甲組是用35S標(biāo)記的T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,而進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是噬菌體的DNA,故甲組子代噬菌體沒有放射性,C項錯誤;乙組是用32P標(biāo)記的T2噬菌體(標(biāo)記的是噬菌體的DNA)侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌,由于DNA的半保留復(fù)制,故乙組子代噬菌體只有部分含有放射性,D項錯誤。
考向二 圍繞DNA是主要的遺傳物質(zhì),考查生命觀念3.關(guān)于生物的遺傳物質(zhì)有兩種說法:①DNA和RNA均可作遺傳物質(zhì);②DNA是主要遺傳物質(zhì)。下列對①②的相關(guān)分析,正確的是(　　)A.就真核細(xì)胞而言,①②的敘述均正確B.綜合格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯的實(shí)驗結(jié)果,可得出結(jié)論②C.DNA和RNA均可儲存遺傳信息可作為①的條件,但不能作為②的條件D.②正確,因為DNA可自我復(fù)制但RNA不能,且絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA
解析 真核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)為DNA,而不能說DNA是主要遺傳物質(zhì),A項錯誤;格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯的實(shí)驗結(jié)果,可得出“DNA是遺傳物質(zhì)”的結(jié)論,不能得出“DNA是主要遺傳物質(zhì)”的結(jié)論,B項錯誤;DNA和RNA均可儲存遺傳信息是其作為遺傳物質(zhì)的條件,但不能作為DNA是主要遺傳物質(zhì)的條件,C項正確;絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,DNA和RNA均可自我復(fù)制,D項錯誤。
1.(2022·湖南卷)T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程中,下列哪一項不會發(fā)生?(　　)A.新的噬菌體DNA合成B.新的噬菌體蛋白質(zhì)外殼合成C.噬菌體在自身RNA聚合酶作用下轉(zhuǎn)錄出RNAD.合成的噬菌體RNA與大腸桿菌的核糖體結(jié)合
解析 當(dāng)噬菌體侵入大腸桿菌細(xì)胞中時,以自身DNA為模板,利用大腸桿菌細(xì)胞中的脫氧核苷酸為原料合成子代噬菌體的DNA,A項不符合題意;子代噬菌體的DNA合成后,再利用大腸桿菌細(xì)胞中的氨基酸合成噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,B項不符合題意;噬菌體先形成DNA,再轉(zhuǎn)錄形成mRNA,轉(zhuǎn)錄過程需要的RNA聚合酶是由宿主細(xì)胞提供的,C項符合題意;噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是由自身DNA轉(zhuǎn)錄形成的RNA與大腸桿菌的核糖體結(jié)合,經(jīng)過翻譯過程形成的,D項不符合題意。
2.(2022·浙江卷)下列關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗”的敘述,正確的是(　　)A.需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌B.攪拌是為了使大腸桿菌內(nèi)的噬菌體釋放出來C.離心是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌D.該實(shí)驗證明了大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNA
解析 若用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌,沉淀物和上清液均含有較強(qiáng)的放射性,無法判斷是哪種物質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),應(yīng)該用分別含有32P和含有35S的噬菌體侵染大腸桿菌,A項錯誤;攪拌是為了使大腸桿菌與吸附在細(xì)胞表面的噬菌體蛋白質(zhì)外殼分離,B項錯誤;離心是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌,C項正確;該實(shí)驗證明了噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,D項錯誤。
3.(2022·海南卷)某團(tuán)隊從如表①~④實(shí)驗組中選擇兩組,模擬T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗,驗證DNA是遺傳物質(zhì)。結(jié)果顯示:第一組實(shí)驗檢測到放射性物質(zhì)主要分布在沉淀物中,第二組實(shí)驗檢測到放射性物質(zhì)主要分布在上清液中。該團(tuán)隊選擇的第一、二組實(shí)驗分別是(　　)
A.①和④　　B.②和③C.②和④D.④和③
解析 T2噬菌體侵染大腸桿菌時僅將DNA注入大腸桿菌,蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)胞外,沉淀物為含有T2噬菌體DNA的大腸桿菌。32P標(biāo)記DNA、35S標(biāo)記新合成的子代T2噬菌體的外殼,故②組的放射性物質(zhì)主要分布在沉淀物中;3H既可標(biāo)記DNA又可標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼,所以③組的上清液和沉淀物中均有放射性物質(zhì);35S標(biāo)記噬菌體外殼,因此④組的放射性物質(zhì)主要分布在上清液中;15N為穩(wěn)定同位素,①組中檢測不到放射性。故第一、二組實(shí)驗分別是②和④。
4.(2020·浙江卷)某研究小組用放射性同位素32P、35S分別標(biāo)記T2噬菌體,然后將大腸桿菌和被標(biāo)記的噬菌體置于培養(yǎng)液中培養(yǎng),如圖所示。一段時間后,分別進(jìn)行攪拌、離心,并檢測沉淀物和懸浮液中的放射性。下列分析錯誤的是(　　)A.甲組的懸浮液含極少量32P標(biāo)記的噬菌體DNA,但不產(chǎn)生含32P的子代噬菌體B.甲組被感染的細(xì)菌內(nèi)含有32P標(biāo)記的噬菌體DNA,也可產(chǎn)生不含32P的子代噬菌體C.乙組的懸浮液含極少量35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì),也可產(chǎn)生含35S的子代噬菌體D.乙組被感染的細(xì)菌內(nèi)不含35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì),也不產(chǎn)生含35S的子代噬菌體
解析 甲組用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,由于P存在于DNA中,懸浮液含極少量32P標(biāo)記的噬菌體DNA,說明這一部分DNA沒有和蛋白質(zhì)外殼組裝在一起,不會產(chǎn)生含32P的子代噬菌體,A項正確;甲組用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,由于P存在于DNA中,在侵染過程中,DNA進(jìn)入大腸桿菌體內(nèi),由于噬菌體繁殖所需原料來自未被標(biāo)記的大腸桿菌,且DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,所以可產(chǎn)生含32P的子代噬菌體和不含32P的子代噬菌體,B項正確;由于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會進(jìn)入大腸桿菌,所以乙組的懸浮液含較多35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì),不會產(chǎn)生含35S的子代噬菌體,C項錯誤;由于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會進(jìn)入大腸桿菌,乙組被感染的細(xì)菌內(nèi)不含35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì),也不產(chǎn)生含35S的子代噬菌體,D項正確。
1.(必修2第44頁圖3-3)(1)實(shí)驗中設(shè)置“用DNA酶處理S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物”實(shí)驗組的作用是? 　。?提示 起對照作用,用DNA酶分解S型細(xì)菌中的DNA后不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化,進(jìn)一步說明DNA才是使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)(2)實(shí)驗結(jié)果表明,S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,但轉(zhuǎn)化率為什么達(dá)不到100%?提示 轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素的影響。
2.(必修2第45頁“相關(guān)信息”)T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗中,用14C和18O同位素標(biāo)記噬菌體可行嗎?為什么?提示 不可行。因為T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA中都含有這兩種元素3.(必修2第46頁“思考·討論”)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗中,以細(xì)菌或病毒作為探索遺傳物質(zhì)的實(shí)驗材料的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　。?提示 ①個體很小,結(jié)構(gòu)簡單,容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。②繁殖快,大多數(shù)細(xì)菌20~30 min就可繁殖一代,病毒短時間內(nèi)可大量繁殖

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高考生物一輪復(fù)習(xí)第6單元遺傳的分子基礎(chǔ)第1講DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件

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