
第16講 DNA是主要的遺傳物質(zhì)【課標(biāo)要求】 概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。
考點(diǎn)一 肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
1.兩種肺炎鏈球菌的比較
2.格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
提醒:①僅能證明S型細(xì)菌中含有某種轉(zhuǎn)化因子,但轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)不清楚。②發(fā)生轉(zhuǎn)化的只是少部分R型細(xì)菌。3.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)方法:依次用不同的酶處理S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物后,觀察其轉(zhuǎn)化活性。(2)過程與現(xiàn)象。
(3)結(jié)果分析。a.實(shí)驗(yàn)①為不加酶,是對(duì)照組,②③④⑤是實(shí)驗(yàn)組。b.實(shí)驗(yàn)②③④分別說明蛋白質(zhì)、RNA、脂質(zhì)沒有轉(zhuǎn)化作用。c.實(shí)驗(yàn)①⑤說明DNA有轉(zhuǎn)化作用。(4)結(jié)論:DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。(5)減法原理:在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,與常態(tài)比較,人為去除某種影響因素稱為“減法原理”。例如,在艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì),從而鑒定出DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。
提醒:①轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而非基因突變:肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是指S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中,使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信息,即發(fā)生了基因重組(屬于廣義上的)。②加熱并沒有使DNA完全失去活性:加熱致死S型細(xì)菌的過程中,其蛋白質(zhì)變性失活,但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨著溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性。
1.肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較
2.肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)誤區(qū)(1)誤以為所有的R型細(xì)菌都發(fā)生轉(zhuǎn)化。由于轉(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,因此轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,只是少部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。(2)誤以為加熱導(dǎo)致DNA完全失活。加熱致死S型細(xì)菌的過程中,其蛋白質(zhì)變性失活,但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性。
考向1 圍繞肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),考查科學(xué)探究1.(2022·江西贛州)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的部分過程如圖所示。下列敘述正確的是( )
A.S型肺炎鏈球菌的菌落表面粗糙,R型肺炎鏈球菌的菌落表面光滑B.S型肺炎鏈球菌的DNA經(jīng)加熱后失活,因而注射加熱致死的S型肺炎鏈球菌的小鼠仍存活C.從病死小鼠中分離得到的只有S型肺炎鏈球菌而無R型肺炎鏈球菌D.該實(shí)驗(yàn)未證明R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎鏈球菌是由S型肺炎鏈球菌的DNA引起的
解析:有莢膜的S型肺炎鏈球菌的菌落表面光滑,無莢膜的R型肺炎鏈球菌的菌落表面粗糙,A項(xiàng)錯(cuò)誤;注射加熱致死的S型肺炎鏈球菌后的小鼠仍存活的原因是S型肺炎鏈球菌的蛋白質(zhì)經(jīng)加熱后變性失活,B項(xiàng)錯(cuò)誤;從病死小鼠中分離得到的有S型肺炎鏈球菌也有R型肺炎鏈球菌,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)證明存在轉(zhuǎn)化因子,但沒有證明R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎鏈球菌是由S型肺炎鏈球菌的DNA引起的,D項(xiàng)正確。
考向2 結(jié)合肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)拓展分析,考查科學(xué)探究2.(2022·江西吉安)某科研小組在格里菲思實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了相關(guān)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程如圖所示,下列敘述正確的是( )
A.該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)B.從鼠2血液中分離出來的活菌都能使小鼠死亡C.活菌甲與死菌乙混合后能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生活菌乙的原理是基因突變D.從鼠5體內(nèi)分離出活菌在培養(yǎng)基上培養(yǎng),都會(huì)產(chǎn)生光滑菌落
解析:由圖可知,活菌乙能導(dǎo)致小鼠死亡,為S型細(xì)菌,活菌甲不能使小鼠死亡,為R型細(xì)菌。該實(shí)驗(yàn)?zāi)荏w現(xiàn)S型死細(xì)菌的某種物質(zhì)能讓R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌,但不能證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)②過程中R型細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi),少數(shù)R型細(xì)菌能轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌,小鼠體內(nèi)仍存在R型細(xì)菌,所以從小鼠血液中能分離出兩種菌,其中R型細(xì)菌不能使小鼠死亡,B項(xiàng)錯(cuò)誤;活菌甲與死菌乙混合后能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生活菌乙的原理是基因重組,C項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)⑤過程中,R型死細(xì)菌與S型活細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi),鼠5體內(nèi)只能分離出S型活細(xì)菌,S型細(xì)菌的菌體有多糖類的莢膜,在培養(yǎng)基上形成的菌落表面光滑,D項(xiàng)正確。
考點(diǎn)二 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)
1.實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料:T2噬菌體和大腸桿菌。(1)噬菌體的結(jié)構(gòu)及生活方式。
提醒:只有DNA進(jìn)入大腸桿菌體內(nèi),蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入。
2.實(shí)驗(yàn)方法利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù),用35S、32P分別標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA。
提醒:不能用14C和18O去標(biāo)記,也不能用35S、32P去標(biāo)記同一個(gè)噬菌體。
3.實(shí)驗(yàn)過程(1)標(biāo)記噬菌體。注: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)用已標(biāo)記的T2噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌。注:兩組實(shí)驗(yàn)為對(duì)比實(shí)驗(yàn)(相互對(duì)照)。
提醒:①攪拌的目的是把吸附在細(xì)菌上的噬菌體外殼和細(xì)菌分開。②離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒,而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),其DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中,而蛋白質(zhì)外殼留在外面。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過親代DNA遺傳的。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。
1.關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中的“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。
2.肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較
考向1 圍繞噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn),考查科學(xué)探究1.(2022·廣東佛山)為研究攪拌時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,科研人員用35S和32P分別標(biāo)記的T2噬菌體與未標(biāo)記的大腸桿菌混合保溫,一段時(shí)間后攪拌并離心,得到上清液和沉淀物并檢測(cè)放射性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。下列敘述正確的是( )
A.通過攪拌可使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌完全分離B.進(jìn)行噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí),攪拌時(shí)間不能短于3 minC.?dāng)嚢? min時(shí),上清液含32P的原因是大腸桿菌裂解釋放噬菌體D.32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌后產(chǎn)生的子代噬菌體都含32P
解析:上清液35S百分比都沒有達(dá)到100%,說明通過攪拌不可能使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌完全分離,A項(xiàng)錯(cuò)誤;進(jìn)行噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí),攪拌時(shí)間短于3 min,上清液35S百分比會(huì)減?。贿_(dá)到4 min后,上清液35S百分比不再增大,說明攪拌時(shí)間不能短于3 min,B項(xiàng)正確;被侵染細(xì)菌成活率100%,說明被侵染的細(xì)菌沒有裂解釋放子代噬菌體,放射性物質(zhì)還在沉淀物中;攪拌5 min時(shí),上清液含32P的原因是有部分含有32P標(biāo)記的噬菌體沒有侵入細(xì)菌中,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于DNA具有半保留復(fù)制的特點(diǎn),母鏈含32P,新合成的子鏈含31P,所以32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌后產(chǎn)生的子代噬菌體中只有少數(shù)含32P,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
考向2 結(jié)合兩大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)及其拓展分析,考查科學(xué)思維2.(2022·中原名校聯(lián)盟檢測(cè))用T4噬菌體侵染大腸桿菌,一段時(shí)間后,在培養(yǎng)基中加入放射性元素標(biāo)記的物質(zhì)X。提取菌體內(nèi)的RNA、T4噬菌體DNA及大腸桿菌DNA,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)只有RNA具有放射性。將放射性RNA分別與上述DNA雜交,結(jié)果見下表。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.物質(zhì)X可能為放射性物質(zhì)標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸B.菌體內(nèi)的放射性RNA轉(zhuǎn)錄自大腸桿菌DNAC.在雜交帶的雙鏈區(qū)存在A-U、A-T堿基配對(duì)方式D.大腸桿菌被T4噬菌體侵染后,自身基因的表達(dá)受到抑制
解析:只有RNA具有放射性,而堿基U是RNA特有的堿基,因此物質(zhì)X可能為放射性物質(zhì)標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸,A項(xiàng)正確;菌體內(nèi)的放射性RNA可與噬菌體的DNA形成雜交帶,不能與大腸桿菌的DNA形成雜交帶,說明其轉(zhuǎn)錄自噬菌體DNA,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在RNA和DNA雜交帶的雙鏈區(qū)存在A-U、A-T堿基配對(duì)方式,C項(xiàng)正確;菌體內(nèi)的放射性RNA可與噬菌體的DNA形成雜交帶,不能與大腸桿菌的DNA形成雜交帶,說明大腸桿菌被T4噬菌體侵染后,自身基因的表達(dá)受到抑制,D項(xiàng)正確。
考點(diǎn)三 煙草花葉病毒感染實(shí)驗(yàn)及遺傳物質(zhì)
1.煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象。
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。
提醒:煙草花葉病毒TMV的增殖方式與噬菌體增殖方式類似,TMV裸露的RNA可以通過植物葉片摩擦形成的微傷口進(jìn)入植物細(xì)胞。沒有蛋白質(zhì)衣殼的保護(hù),感染的頻率比較低。一旦TMV的RNA能順利進(jìn)入煙草的細(xì)胞內(nèi),就能像噬菌體一樣繁殖,產(chǎn)生新的TMV,從而讓煙草植株感染。
2.生物體內(nèi)的核酸種類及遺傳物質(zhì)
3.不同生物的遺傳物質(zhì)
提示:常見的RNA病毒有:新型冠狀病毒、煙草花葉病毒、HIV、禽流感病毒等。
探索遺傳物質(zhì)的思路和方法(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。(2)探究方法。
考向 結(jié)合遺傳物質(zhì)的探究,考查科學(xué)探究能力1.(2022·廣州二模)煙草花葉病毒(TMV)和車前草花葉病毒(HRV)是兩種親緣關(guān)系較近的RNA病毒。將TMV和HRV的RNA與蛋白質(zhì)分離后,用兩種RNA分別感染煙草植株的葉片,葉片上出現(xiàn)不同形狀病灶,用兩類蛋白質(zhì)分別感染則葉片上均不出現(xiàn)病灶。將一種RNA與另一種病毒的蛋白質(zhì)重組,得到兩種雜交體,再用雜交體分別感染煙葉,煙葉上也出現(xiàn)病灶,病灶類型與雜交體的RNA種類有關(guān)而與蛋白質(zhì)種類無關(guān)。下列敘述正確的是( )A.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明病毒RNA也可獨(dú)立完成完整的生命活動(dòng)B.因兩種病毒RNA的親緣關(guān)系較近,故二者的核苷酸含量相同C.在被雜交體感染的煙葉上所形成的病灶中能收集到子代雜交體D.實(shí)驗(yàn)證明了RNA是TMV和HRV的遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是
解析:病毒沒有獨(dú)立生存能力,其生存離不開細(xì)胞,所以病毒的RNA不能獨(dú)立完成完整的生命活動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;TMV和HRV雖然親緣關(guān)系較近,但二者遺傳物質(zhì)不同,所以無法判斷二者核苷酸的含量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于病灶類型與雜交體的RNA種類有關(guān)而與蛋白質(zhì)種類無關(guān),所以從被雜交體感染的煙葉上所形成的病灶中不能收集到子代雜交體,只能收集到TMV或HRV,取決于RNA的來源,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題干信息可知RNA是TMV和HRV的遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是,D項(xiàng)正確。
2.(2022·安徽五校聯(lián)考)某科研機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)了一種新型病毒,并對(duì)該病毒的遺傳物質(zhì)做了進(jìn)一步研究。請(qǐng)思考并回答下列相關(guān)問題:(1)據(jù)研究人員介紹,該病毒的遺傳物質(zhì)比HIV的遺傳物質(zhì)更加穩(wěn)定。據(jù)此可初步推測(cè),該病毒的遺傳物質(zhì)是__________,理由是_____________________________________________________________________________________________________。(2)通過化學(xué)分析的方法對(duì)該病毒的遺傳物質(zhì)種類進(jìn)行研究,分析其五碳糖或堿基種類均可作出判斷,如果____________________________________,則為DNA,如果____________________________________,則為RNA。(3)也可以用同位素標(biāo)記技術(shù)研究其遺傳物質(zhì)種類,將宿主細(xì)胞置于含有放射性標(biāo)記核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng),再用病毒感染該宿主細(xì)胞,一段時(shí)間后搜集病毒并檢測(cè)其放射性。培養(yǎng)基中的各種核苷酸是否都需要標(biāo)記?________,理由是______________________________________________________________________________。
解析:(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA,易發(fā)生變異,而題中病毒的遺傳物質(zhì)比HIV的遺傳物質(zhì)穩(wěn)定,說明其遺傳物質(zhì)是DNA,DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),不易發(fā)生變異。(2)兩種核酸中,DNA特有的成分是脫氧核糖和胸腺嘧啶,RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶。(3)如果對(duì)各種核苷酸都進(jìn)行標(biāo)記,則該病毒的核酸無論是DNA還是RNA,在病毒中均能檢測(cè)到放射性,因此培養(yǎng)基中的核苷酸是不需要都標(biāo)記的。
答案:(1)DNA DNA是雙鏈,而RNA是單鏈,DNA的結(jié)構(gòu)相比RNA更穩(wěn)定,不易發(fā)生變異 (2)五碳糖是脫氧核糖或含堿基T 五碳糖是核糖或含堿基U (3)不需要 如果對(duì)各種核苷酸都進(jìn)行標(biāo)記,則該病毒的核酸無論是DNA還是RNA,在病毒中均能檢測(cè)到放射性
高考真題體驗(yàn)1.(2022·廣東卷)下列關(guān)于遺傳學(xué)史上重要探究活動(dòng)的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.孟德爾用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律B.摩爾根等基于性狀與性別的關(guān)聯(lián)證明基因在染色體上C.赫爾希和蔡斯用對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)D.沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對(duì)方式
解析:孟德爾用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析雜合子自交子代的表現(xiàn)型及比例,發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律,A項(xiàng)正確;摩爾根等基于果蠅眼色與性別的關(guān)聯(lián),證明了基因在染色體上,B項(xiàng)正確;赫爾希和蔡斯分別用32P和35S標(biāo)記T2噬菌體DNA和蛋白質(zhì),通過對(duì)比兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明了DNA是遺傳物質(zhì),C項(xiàng)正確;沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出了DNA的螺旋結(jié)構(gòu),進(jìn)而得出堿基配對(duì)方式是通過化學(xué)分析的方法,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2022·浙江卷)下列關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述,正確的是( )A.需用同時(shí)含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌B.?dāng)嚢枋菫榱耸勾竽c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(yàn)證明了大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNA
解析:實(shí)驗(yàn)過程中需單獨(dú)用32P標(biāo)記噬菌體的DNA,用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)過程中攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體外殼與細(xì)菌分離,B項(xiàng)錯(cuò)誤;大腸桿菌的質(zhì)量大于噬菌體,離心的目的是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌,C項(xiàng)正確;該實(shí)驗(yàn)證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
這是一份備戰(zhàn)高考生物一輪復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件 第16講 DNA是主要的遺傳物質(zhì),共46頁。PPT課件主要包含了轉(zhuǎn)化因子是什么,肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),肺炎鏈球菌的類型,表面粗糙Rough,多糖莢膜,說明R型菌無毒性,說明S型菌有毒性,實(shí)驗(yàn)結(jié)論,基因重組等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)教案配套課件ppt,共32頁。PPT課件主要包含了本節(jié)聚焦,誰才是遺傳物質(zhì),問題探討,思考討論等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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