資源簡介

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人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
6.1 DNA是主要的遺傳物質
知識點(一)　肺炎鏈球菌的轉化實驗
(一)肺炎鏈球菌的類型
項目 S型細菌 R型細菌
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌體
有無致病性 有 無
(二)格里菲思的體內轉化實驗
(三)艾弗里的體外轉化實驗
1．實驗過程及結果
2．結論
DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
3．減法原理
在對照實驗中，與常態比較，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化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
【知識點考法訓練】
考法(一)　考查格里菲思的體內轉化實驗
1．為研究促使R型肺炎鏈球菌轉化為S型肺炎鏈球菌的轉化物質是DNA還是蛋白質，進行了肺炎鏈球菌體外轉化實驗，其基本過程如圖所示。
下列敘述正確的是(　 )
A．甲組培養皿中只有S型菌落，推測加熱不會破壞轉化物質的活性
B．乙組培養皿中有R型及S型菌落，推測轉化物質是蛋白質
C．丙組培養皿中只有R型菌落，推測轉化物質是DNA
D．該實驗能證明肺炎鏈球菌的主要遺傳物質是DNA
解析：選C　DNA能夠耐受較高的溫度，加熱冷卻后DNA的活性能夠恢復，甲組培養皿中應該有R型和S型兩種菌落，A錯誤；乙組中S型細菌提取物中的蛋白質被蛋白酶催化水解，所以轉化物質不是蛋白質，B錯誤；丙組培養皿中只有R型菌落，更能進一步確定轉化物質是DNA，C正確；該實驗能證明肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNA，D錯誤。
2．某科研人員為了驗證格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗，對實驗小鼠進行了4次注射實驗，如圖所示。
下列相關敘述正確的是(　 )
A．活菌甲是有莢膜的R型細菌，而活菌乙是無莢膜的S型細菌
B．由注射②和④的結果可知，活的或死的S型細菌都能使小鼠死亡
C．在死亡的小鼠2的體內應有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲轉化而來
D．死菌乙未導致小鼠3死亡，由此說明小鼠體內未發生特異性免疫
解析：選C　肺炎鏈球菌的R型細菌沒有莢膜、無毒性，S型細菌有莢膜、有毒性。實驗結果顯示：將活菌甲注射到小鼠1體內，小鼠1不死亡，而將活菌乙注射到小鼠4體內，小鼠4死亡，說明活菌甲是無莢膜的R型細菌，活菌乙是有莢膜的S型細菌，A錯誤；注射②將活菌甲與死菌乙混合后注射到小鼠2體內后小鼠2死亡，注射④將從死亡的小鼠2體內分離出的活菌乙注射到小鼠4體內后小鼠4死亡，說明死菌乙的體內有“轉化因子”，促使活菌甲轉化為活菌乙，進而導致實驗小鼠死亡，B錯誤；死菌乙對實驗小鼠而言屬于抗原，進入實驗小鼠體內會引起特異性免疫，D錯誤。
(1)轉化的實質是基因重組而非基因突變。
肺炎鏈球菌轉化實驗中S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發生了基因重組。
(2)S型細菌死亡的實質。
加熱使蛋白質變性，表現為細菌生命活動的終止；加熱時可以破壞DNA雙鏈間的氫鍵，使DNA的雙螺旋結構被破壞，在溫度降低后可恢復原結構，保持其作為遺傳物質的功能。　　
考法(二)　考查艾弗里的體外轉化實驗
3．科學家利用R型和S型肺炎鏈球菌進行了下圖所示的實驗，試管中添加R型菌、S型菌提取物及細菌培養液。下列敘述正確的是(　 )
A．E組試管中可觀察到光滑型菌落，其余各組試管中只能觀察到粗糙型菌落
B．應該用研磨方法殺死S型菌，不能用加熱方法，否則實驗結果將發生改變
C．實驗結果證明DNA能進入R型菌體內，而蛋白質等無法進入R型菌體內
D．若要使實驗結果更加有效、可靠，可以采取提高各物質的分離純度等措施
解析：選D　A、B、C、D、E試管均加入S型菌的細胞提取物，只有E試管中的DNA是轉化因子，試管中會出現R型菌和S型菌，F試管中DNA被DNA酶水解，不能將R型細菌轉化為S型菌。菌落的特征在固體培養基上才能觀察到，A錯誤；該實驗不能破壞S型菌的化學成分，因此不能用研磨法，應該用分離提純技術，B錯誤；實驗結果證明DNA能將R型菌轉化為S型菌，而蛋白質等不能將R型菌轉化為S型菌，但是不能證明S型菌的各種成分是否能進入R型菌，C錯誤。
4．(2022·聊城模擬)對S型菌株分別進行如下處理：①利用脫氧核糖核酸酶降解DNA成分；②利用核糖核酸酶降解RNA成分；③利用蛋白酶降解蛋白質組分。然后分別與R型菌株混合培養，檢測R型菌株轉化為S型菌株的能力。結果發現，RNA和蛋白質發生降解后菌株的轉化能力不受影響，而脫氧核糖核酸酶處理后的S型菌株幾乎完全喪失了轉化R型菌株的能力。下列說法錯誤的是(　 )
A．該實驗自變量是對S型菌株分別進行的①②③處理
B．該實驗中R型菌株轉化為S型菌株的原理是基因重組
C．該實驗證明DNA是不同肺炎鏈球菌之間傳遞的轉化因素
D．加熱致死的S型菌株轉化R型菌株的情況與①相同
解析：選D　R型和S型肺炎鏈球菌的區別是前者沒有莢膜，菌落表面粗糙，后者有莢膜，菌落表面光滑。該實驗自變量是對S型菌株進行的①②③處理，因變量是轉化為R型菌株的能力，A正確；脫氧核糖核酸酶處理后的S型菌株，幾乎完全喪失了轉化R型菌株的能力，說明DNA是不同肺炎鏈球菌之間的轉化因素，C正確；加熱致死的S型菌株轉化R型菌株的情況與②③相同，D錯誤。
[歸納拓展]　肺炎鏈球菌體內和體外轉化實驗的比較
項目 體內轉化實驗 體外轉化實驗
科學家 格里菲思 艾弗里及其同事
培養場所 小鼠體內 培養基(體外)
實驗構思 用加熱致死的S型細菌注射到小鼠體內作為對照實驗來說明確實發生了轉化 利用不同的酶，每一實驗組特異性地去除一種物質，從而觀察這種物質對轉化的影響
結果觀察 小鼠是否死亡 培養基中菌落類型
實驗結論 S型細菌體內有轉化因子 S型細菌的DNA是遺傳物質，蛋白質等不是遺傳物質
聯系 ①所用的材料相同：都巧妙選用R型和S型兩種肺炎鏈球菌；②體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，僅說明S型細菌體內有“轉化因子”；體外轉化實驗則是前者的延伸，進一步證明了“轉化因子”是DNA；③實驗設計都遵循對照原則和單一變量原則
知識點(二)　噬菌體侵染細菌實驗
1．實驗材料
T2噬菌體和大腸桿菌。
(1)噬菌體的結構及生活方式。
(2)噬菌體的增殖。
2．實驗方法
同位素標記法。該實驗中用35S、32P分別標記蛋白質和DNA(不能用3H、14C和18O)。
3．實驗過程及結果
(1)標記噬菌體：T2噬菌體屬于病毒，專門寄生在大腸桿菌體內，不能直接用培養基培養。若要標記T2噬菌體，需先標記大腸桿菌。
(2)噬菌體侵染細菌：對比實驗(相互對照)
4．實驗結論
DNA是噬菌體的遺傳物質。
【連接教材資料】1．(必修2 P46“思考·討論”)艾弗里與赫爾希等人以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些優點？
提示：①個體小；②結構簡單；③繁殖快。
2．(必修2 P47“拓展應用”T2)結合肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗，分析DNA作為遺傳物質所具備的特點。
提示：①具有相對的穩定性；②能夠精確地自我復制，使親代與子代間保持遺傳的連續性；③能夠指導蛋白質合成，控制新陳代謝過程和性狀發育；④在特定條件下產生可遺傳的變異。
[知識梳理]
分析噬菌體侵染細菌的實驗
1．明辨噬菌體侵染細菌實驗的3個易錯點
T2噬菌體的培養 T2噬菌體是病毒，只能寄生在活細胞內，不能利用含35S和32P的培養基直接培養
T2噬菌體的標記 不能用35S和32P標記同一T2噬菌體。放射性檢測時只能檢測到放射性的存在部位，不能確定是何種元素的放射性
兩次噬菌體侵染 該實驗涉及兩次噬菌體的侵染。標記噬菌體的過程是未標記的噬菌體侵染已標記的大腸桿菌的過程；侵染細菌的實驗過程是已標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌的過程
2.噬菌體侵染細菌實驗的兩個關鍵環節——“保溫”與“攪拌”
(1)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌。
(2)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌。
[典例1]　噬菌體侵染細菌是研究DNA是遺傳物質的經典實驗，其中的部分實驗如圖所示(②為離心機)。下列敘述正確的是(　 )
A．①中噬菌體DNA復制的模板、原料、能量、酶均由細菌提供
B．適當時間保溫后進行②操作，使細菌外的噬菌體與細菌分離
C．③后進行放射性檢測，懸浮液中有少量放射性是由于攪拌不充分
D．細菌最終裂解后釋放的子代噬菌體中，大多數含有放射性32P
[解析]　①中噬菌體DNA復制的模板由噬菌體自身提供，A錯誤。③后進行放射性檢測，懸浮液中有少量放射性，可能是由于保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，上清液中出現放射性；也可能是由于保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后，細菌裂解釋放出子代噬菌體，經離心后分布于上清液中，也會使上清液中出現放射性，C錯誤。由于DNA的半保留復制，細菌最終裂解后釋放的子代噬菌體中，大多數不含放射性32P，D錯誤。
[答案]　B
　　
[對點練習]
1．(2022·滄州模擬)如果用3H、15N、35S標記噬菌體后，讓其侵染細菌(無放射性)，下列分析正確的是(　 )
A．只有噬菌體的蛋白質被標記了，DNA沒有被標記
B．子代噬菌體的外殼中可檢測到3H、15N、35S
C．子代噬菌體的DNA分子中可檢測到3H、15N
D．子代噬菌體的DNA分子中部分含有3H、15N、35S
解析：選C　DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S標記噬菌體后，噬菌體的蛋白質和DNA都被標記了，A錯誤；由于子代噬菌體蛋白質外殼是以無放射性的細菌中的物質為原料合成的，所以子代噬菌體的外殼中沒有放射性，B錯誤；由于3H、15N標記了噬菌體DNA分子，DNA復制方式是半保留復制，所以子代噬菌體的DNA分子中可檢測到3H、15N，C正確；子代噬菌體的DNA分子中不含有S元素，D錯誤。
[知識梳理]
肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的比較
項目 肺炎鏈球菌體外轉化實驗 噬菌體侵染細菌實驗
設計思路 設法將DNA與其他物質分開，單獨、直接地研究它們各自不同的遺傳功能
處理方法 酶解法：將細胞提取物分別用蛋白酶、酯酶、DNA酶、RNA酶等處理后再與R型細菌混合培養 同位素標記法：分別用同位素35S、32P標記噬菌體蛋白質和DNA
檢測方式 觀察菌落類型 檢測放射性同位素存在位置
結論 證明DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質 證明DNA是遺傳物質，但不能直接證明蛋白質不是遺傳物質
[典例2]　(2022·湖北名校聯考)下列關于肺炎鏈球菌體外轉化實驗以及噬菌體侵染細菌實驗的分析，錯誤的是(　 )
A．R型活菌與S型菌的DNA混合培養，培養皿中出現R型菌落和S型菌落
B．噬菌體侵染細菌的實驗，在新形成的噬菌體中檢測到32P，證明噬菌體的DNA是遺傳物質
C．在噬菌體侵染細菌的實驗中，離心的目的是使病毒的DNA和蛋白質分離
D．肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的思路相同而實驗技術不同
[解析]　R型活菌與S型菌的DNA混合培養，部分R型菌轉化為S型菌，培養皿中出現R型菌落和S型菌落，A正確；噬菌體侵染細菌的實驗，在新形成的子代噬菌體中檢測到放射性32P，證明噬菌體的DNA是遺傳物質，B正確；噬菌體侵染細菌的實驗中，攪拌的目的是使吸附在大腸桿菌表面的噬菌體外殼與大腸桿菌分離，C錯誤；肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的思路相同：均是設法將DNA和蛋白質分開，單獨觀察它們的作用。二者實驗技術不同：肺炎鏈球菌體外轉化實驗采用了物質提純的技術，而噬菌體侵染細菌實驗采用了放射性同位素標記技術和離心技術，D正確。
[答案]　C
[對點練習]
2．圖甲是將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌混合注射到小鼠體內后兩種細菌的含量變化；圖乙是噬菌體侵染細菌實驗的部分操作步驟。下列有關敘述錯誤的是(　 )
A．圖甲中，AB對應時間段內，小鼠體內還沒有形成大量抗R型細菌的抗體
B．圖甲中，后期出現的大量S型細菌是由R型細菌轉化并增殖而來的
C．圖乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌體完全沒有放射性
D．圖乙中，若用32P標記親代噬菌體，裂解后子代噬菌體中大部分具有放射性
解析：選D　小鼠產生抗體需要經過體液免疫過程，要一定的時間，所以甲圖中AB時間段內，小鼠體內還沒形成大量抗R型細菌的抗體，導致R型細菌數目增多，A正確；由于是將殺死的S型細菌與R型活細菌混合注射到小鼠體內，所以甲圖中最初的S型細菌是由R型細菌轉化來的，但之后產生的S型細菌有的是由轉化形成的S型細菌增殖而來，B正確；乙圖中噬菌體被標記的成分是蛋白質，蛋白質不能進入細菌，所以新形成的子代噬菌體完全沒有放射性，C正確；由于DNA分子的半保留復制，所以用32P標記親代噬菌體，裂解后子代噬菌體中少部分具有放射性，D錯誤。
知識點(三)　煙草花葉病毒感染實驗及遺傳物質
(一)煙草花葉病毒對煙草葉細胞的感染實驗
1．實驗過程及現象
2．實驗結論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質，蛋白質不是煙草花葉病毒的遺傳物質。
(二)DNA是主要的遺傳物質
絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有極少數生物的遺傳物質是RNA。因此，DNA是主要的遺傳物質。
【
知識點考法訓練】
1．如圖為煙草花葉病毒的感染和病毒重建實驗部分示意圖，下列相關敘述正確的是(　 )
A．圖中的兩種煙草花葉病毒具有相同的RNA和蛋白質
B．圖中重組病毒子代的感染實驗，證明了該病毒的遺傳物質是核糖核苷酸
C．單用病毒的RNA就能在煙草中產生多個遺傳信息相同的子代病毒
D．圖中B型煙草花葉病毒子代的組成是RNA B和蛋白質A
解析：選C　圖中的兩種煙草花葉病毒(TMV A、TMV B)具有不同的RNA和蛋白質，A錯誤；圖中重組病毒子代的感染實驗，證明了該病毒的遺傳物質是核糖核酸，而核糖核苷酸是RNA的基本單位，B錯誤；RNA是遺傳物質，圖中B型煙草花葉病毒子代的組成是RNA B和蛋白質B，D錯誤。
2．(2022·蚌埠聯考)某科研機構發現了一種新型病毒，并對該病毒的遺傳物質做了進一步研究。請思考并回答下列相關問題：
(1)據研究人員介紹，該病毒的遺傳物質比HIV的遺傳物質更加穩定。據此可初步推測，該病毒的遺傳物質是________，理由是_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)通過化學分析的方法對該病毒的遺傳物質種類進行研究，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)也可以用同位素標記技術研究其遺傳物質種類，將宿主細胞置于含有放射性標記核苷酸的培養基中培養，再用病毒感染該宿主細胞，一段時間后搜集病毒并檢測其放射性。培養基中的各種核苷酸是否都需要標記？________，理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)HIV的遺傳物質是RNA，易發生變異，而題中病毒的遺傳物質比HIV的遺傳物質穩定，說明其遺傳物質是DNA，DNA具有獨特的雙螺旋結構，不易發生變異。(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)如果對各種核苷酸都進行標記，則該病毒的核酸無論是DNA還是RNA，在病毒中均能檢測到放射性，因此培養基中的核苷酸不需要都標記。
答案：(1)DNA　DNA是雙鏈而RNA是單鏈，DNA的結構相比RNA更穩定，不易發生變異　(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　如果對各種核苷酸都進行標記，則該病毒的核酸無論是DNA還是RNA，在病毒中均能檢測到放射性
[歸納拓展]　“遺傳物質”探索的4種方法
[課時驗收評價]
1．下列有關遺傳物質探索實驗的說法，錯誤的是(　 )
A．格里菲思的實驗建立在艾弗里實驗基礎之上，證實了“轉化因子”的存在
B．艾弗里的實驗創造性地引入了DNA酶，說明開闊的思路與嚴謹的思維是成功的必要條件
C．赫爾希和蔡斯根據病毒的組成及獨特的增殖方式完成了遺傳物質的實驗證明，充分體現了實驗選材的重要性
D．證明煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA，是對遺傳物質內涵的補充，體現了理論的發展和創新
解析：選A　艾弗里的實驗建立在格里菲思實驗基礎之上，證實了“轉化因子”的存在，A錯誤。
2．關于生物的遺傳物質有兩種說法：①DNA和RNA均可作遺傳物質；②DNA是主要遺傳物質。下列對①②的相關分析，正確的是(　 )
A．就真核細胞而言，①②的敘述均正確
B．綜合格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯的實驗結果，可得出結論②
C．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可自我復制但RNA不能，且絕大多數生物的遺傳物質是DNA
解析：選C　真核細胞的遺傳物質為DNA，而不能說DNA是主要遺傳物質，A錯誤；格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯的實驗結果，可得出DNA是遺傳物質的結論，不能得出DNA是主要遺傳物質的結論，B錯誤；DNA和RNA均可儲存遺傳信息是其作為遺傳物質的條件，但不能作為DNA是主要遺傳物質的條件，C正確；絕大多數生物的遺傳物質是DNA，DNA和RNA均可自我復制，D錯誤。
3.如圖所示，煙草花葉病毒(TMV)與車前草病毒(HRV)的結構如A、B。侵染作物葉片癥狀如C、D。下列相關敘述錯誤的是(　 )
A．用E去侵染F時，F的患病癥狀與D相同
B．F上的病毒蛋白質在F細胞的中心體中合成
C．E病毒子代的各項特性都由HRV的RNA決定
D．本實驗證明了RNA是某些病毒的遺傳物質
解析：選B　圖中E是由煙草花葉病毒(TMV)的蛋白質外殼和車前草病毒(HRV)的RNA重組形成的重組病毒，E的遺傳物質來自HRV，子代的各項特征都由其RNA決定，故用E去侵染葉片F時，F的患病癥狀與D相同，A、C正確；F上的病毒蛋白質在F細胞的核糖體中合成，B錯誤。
4．某人利用兩種類型的肺炎鏈球菌進行轉化實驗，先將各組肺炎鏈球菌進行如圖所示處理，在培養一段時間后注射到不同小鼠體內。下列相關敘述正確的是(　 )
A．將a、b、c、f四組中的細菌注射到小鼠體內均會引起小鼠死亡
B．f組中的R型細菌都會轉化為S型細菌
C．將a和e組試管混合后也會出現部分S型細菌
D．該實驗可以證明R型細菌中含有轉化因子
解析：選C　a中是加熱殺死的S型細菌，失去感染能力，不能使小鼠死亡，A錯誤；細菌的轉化率并非100%，故f中只有部分R型細菌轉化為S型細菌，B錯誤；a中是加熱殺死的S型細菌，其DNA未被破壞，e中是R型細菌＋S型細菌的蛋白質，故將a和e混合后也會出現部分S型細菌，C正確；該實驗可以證明S型細菌中含有轉化因子，可將R型細菌轉化成S型細菌，D錯誤。
5．為了探索一種新發現病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，在已知堿基不會相互轉化的情況下，采用同位素標記的方法進行研究。下列有關說法中正確的是(　 )
A．將病毒分別培養在含有放射性標記胸腺嘧啶或尿嘧啶的培養基中，獲得被特定堿基標記的病毒
B．將宿主細胞培養在含有放射性標記胸腺嘧啶或尿嘧啶的培養基中，之后接種新病毒，獲得被特定堿基標記的病毒
C．培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性，若子代病毒含有胸腺嘧啶，不含尿嘧啶，則該病毒的遺傳物質是RNA，反之則為DNA
D．用同位素標記的化合物，物理性質和化學性質不會改變，所以可用來標記化學反應中原子的去向
解析：選B　病毒沒有細胞結構，不能獨立生存，只有寄生在活細胞中利用宿主細胞的原料合成核酸和蛋白質才能增殖，因此將宿主細胞培養在含有放射性標記胸腺嘧啶或尿嘧啶的培養基中，之后接種新病毒，可獲得被特定堿基標記的病毒，B正確，A錯誤；培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性，若子代病毒含有胸腺嘧啶，不含尿嘧啶，則該病毒的遺傳物質是DNA，反之則是RNA，C錯誤；用同位素標記的化合物的化學性質不會改變，但物理性質發生改變，D錯誤。

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