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第1講　人類對遺傳物質的探索過程 考綱考情 考查內容 等級要求 考查詳情 人類對遺傳物質的探索過程 B 17年—單選—T2據遺傳物質實驗的相關敘述，考查人類對遺傳物質的探索過程 16年—單選—T1據遺傳物質實驗的相關敘述，考查理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系的能力 15年—單選—T4以文字敘述考查噬菌體侵染細菌的實驗 14年—單選—T6病毒侵染細菌實驗 13年—單選—T2肺炎雙球菌轉化實驗的作用 知識整合 一、肺炎雙球菌轉化實驗 體內轉化實驗 體外轉化實驗 時間、人物 1928年，英國科學家________ 1944年，美國科學家________和他的同事 實驗材料 R型細菌 菌體________多糖莢膜，菌落表面 ________， ________毒性 S型細菌 菌體________多糖莢膜，菌落表面 ________， ________毒性 ,R型活菌、S型細菌(DNA、蛋白質、多糖莢膜) 實驗過程, Ⅰ,將R型活菌注射到小鼠體內→________,R型活菌和SDNA混合培養(yǎng)→________ Ⅱ,將S型活菌注射到小鼠體內→________,R型活菌和 S蛋白質混合培養(yǎng) →________ Ⅲ,將加熱殺死的S型菌注射到小鼠體內→________,R型活菌和 S多糖莢膜混合培養(yǎng) →________ Ⅳ,將R型活菌和S死菌混合注射到小體內→________,R型活菌與用DNA酶處理的SDNA混合培養(yǎng)→________ 結論,加熱殺死的S型細菌內含有使R型菌轉化為S型菌的________,SDNA是促進R型細菌轉化為S型細菌的物質，即____________ 二、噬菌體侵染細菌的實驗 時間和人物 1952年________ 實驗思路 ________________________，直接地、單獨地去觀察DNA和蛋白質的作用 實驗材料 T2噬 菌體 結構：沒有細胞結構， 只有________和________ 生活習性：專門________在大腸桿菌體內 侵染過程,吸附→注入→合成→組裝→釋放 對比 實驗, 用35S標記 噬菌體,讓其侵染大腸桿菌后攪拌并離心，上清液中含________，即________________，沉淀中無________，即________ 用32P標記 噬菌體,讓其侵染大腸桿菌后攪拌并離心，上清液中無________，即________________，沉淀中有________，即________ 結論,在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質是________，而不是________，即________________________ 三、RNA也是遺傳物質的實驗 1．實驗材料：煙草花葉病毒和煙草，煙草花葉病毒的組成物質是________________。 2．實驗過程及結果 3．實驗結果分析與結論：煙草花葉病毒的________能自我復制，并控制生物的遺傳性狀，因此________是它的遺傳物質。 四、生物的遺傳物質 1．連線 2．規(guī)律 大多數生物以DNA為遺傳物質，一般來說只有在生物體內不存在DNA時，RNA才成為這種生物的遺傳物質。病毒的遺傳物質是DNA或RNA。對于具有細胞結構的生物而言，無論是真核生物，還是原核生物，遺傳物質均為DNA。 生物類型 真核 生物如： 人、動物、 植物、真菌 原核 生物如： 細菌、藍藻 噬菌體 煙草花 葉病毒 艾滋病 病毒 遺傳物質 考點突破 考點1　肺炎雙球菌的轉化實驗 1．肺炎雙球菌類型的比較 　　　特點 類型　　　 菌落 莢膜 毒性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 無 無 　　2.體內轉化實驗與體外轉化實驗區(qū)別與聯系 體內轉化實驗 體外轉化實驗 操作人 格里菲思 艾弗里及其同事 培養(yǎng)細菌 的場所 小鼠體內 培養(yǎng)基(體外) 實驗對照 R型細菌與S型細菌的毒性對照 S型細菌各組成成分作用的相互對照 實驗結果 加熱殺死的S型細菌能使R型細菌轉化成S型細菌 S型細菌的 DNA使R型活 細菌轉化成S型細菌 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 聯系 ①所用的材料相同，都是肺炎雙球菌(R型和S型)；②體內轉化實驗是基礎，僅說明S型活細菌體內有“轉化因子”，體外轉化實驗進一步證明“轉化因子”是DNA；兩實驗都遵循單一變量對照原則 　　3.并非所有的R型細菌都能被轉化 由于轉化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態(tài)等因素的影響，因此轉化過程中并不是所有的R型細菌都能被轉化成S型細菌，而只是小部分R型細菌被轉化成S型細菌。 4．肺炎雙球菌的體內轉化實驗不能簡單地說成S型細菌的DNA可使小鼠死亡 S型細菌與R型細菌混合培養(yǎng)時，S型細菌的DNA進入R型細菌體內。結果在S型細菌DNA的控制下，利用R型細菌體內的化學成分合成了S型細菌的DNA和蛋白質，從而組裝成了具有毒性的S型細菌。 例1　(2017江蘇高考)下列關于探索DNA是遺傳物質的實驗，敘述正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．格里菲思實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀 B．艾弗里實驗證明從S型肺炎雙球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡 C．赫爾希和蔡斯實驗中離心后細菌主要存在于沉淀中 D．赫爾希和蔡斯實驗中細菌裂解后得到的噬菌體都帶有32P標記 1．(2016江蘇高考)下列關于探索DNA是遺傳物質實驗的相關敘述，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉化為S型是基因突變的結果 B．格里菲思實驗證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質 C．赫爾希和蔡斯實驗中T2噬菌體的DNA是用32P直接標記的 D．赫爾希和蔡斯實驗證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質 考點2　噬菌體侵染細菌的實驗 1．分析噬菌體侵染細菌實驗的結果 分組 結果 結果分析 對比 實驗 (相互 對照) 含32P噬菌體＋細菌 上清液中幾乎無 32P，32P主要分布在宿主細胞內 32P—DNA進入了宿主細胞內 含35S噬菌體＋細菌 宿主細胞內無 35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白質外殼未進入宿主細胞，留在外面 2．噬菌體侵染細菌實驗的誤差分析 (1)32P標記的噬菌體侵染未被標記的細菌 ①培養(yǎng)時間短?部分噬菌體還未吸附、侵染至大腸桿菌細胞?離心后未吸附至大腸桿菌細胞的噬菌體分布在上清液?32P標記的一組上清液中放射性也較高。 ②培養(yǎng)時間過長?噬菌體在大腸桿菌內大量繁殖?大腸桿菌裂解死亡，釋放出子代噬菌體?離心后噬菌體將分布在上清液?32P標記的一組上清液中放射性也較高。 (2)攪拌后離心，將吸附在大腸桿菌表面的噬菌體蛋白質外殼與大腸桿菌細胞分離 ①攪拌不充分?留在大腸桿菌細胞表面的噬菌體蛋白質外殼隨大腸桿菌細胞分布在沉淀物中?35S標記的一組沉淀物放射性較高。 ②攪拌過于劇烈?大腸桿菌細胞被破壞?釋放出其中的噬菌體?32P標記的一組上清液中放射性較高。 肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的異同 比較項目 肺炎雙球菌體外 轉化實驗 噬菌體侵染 細菌實驗 不同點 方法 不同 直接分離：分離S型細菌的DNA、多糖、蛋白質等，分別與R型細菌混合培養(yǎng) 同位素標記：分別用32P和35S標記DNA和蛋白質 結論 不同 證明DNA是遺傳物質、蛋白質不是遺傳物質 證明DNA是遺傳物質 相同點,①均使DNA和蛋白質分開，單獨處理，觀察它們各自的作用；②都遵循了對照原則；③都能證明DNA是遺傳物質，但都不能證明DNA是主要的遺傳物質 例2　在證明DNA是遺傳物質的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關的敘述，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．T2噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復制和增殖 B．T2噬菌體病毒顆粒內可以合成mRNA和蛋白質 C．培養(yǎng)基中的32P經宿主攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中 D．人類免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程相同 2．下面是噬菌體侵染細菌實驗的部分步驟示意圖，對此過程的有關敘述，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．選用噬菌體作為實驗材料的原因之一是其成分只有蛋白質和DNA B．被35S標記的噬菌體是通過將其接種在含有35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而獲得的 C．若混合保溫時間偏短，且其他操作正常，會使得上清液放射性偏高 D．該實驗證明了噬菌體的遺傳物質是DNA而不是蛋白質 考點3　生物的遺傳物質 1．RNA也是遺傳物質的實驗 (1)實驗材料：煙草花葉病毒和煙草，煙草花葉病毒的組成物質是蛋白質和RNA。 (2)實驗過程及結果 實驗一：侵染實驗　讓煙草花葉病毒的RNA和蛋白質分別單獨侵染煙草，觀察煙草是否患病。 結果：煙草花葉病毒的RNA能使煙草患病，而煙草花葉病毒的蛋白質不能使煙草患病。 實驗二：RNA病毒重建實驗 (3)實驗結果分析與結論：煙草花葉病毒的RNA能自我復制，并控制生物的遺傳性狀，因此RNA是它的遺傳物質。 2．不同生物遺傳物質的比較 生物類型 病毒 原核生物 真核生物 體內核酸種類 DNA或RNA DNA和RNA DNA和 RNA 體內堿基種類 4種 5種 5種 體內核苷酸種類 4種 8種 8種 遺傳物質 DNA或RNA DNA DNA 實例 噬菌體、 煙草花葉病毒 乳酸菌、 藍藻 豬、玉米、 小麥、人 探究遺傳物質的思路和方法 (1)探究思路 ①若探究哪種物質是遺傳物質——設法將物質分開，單獨看作用。 ②若探究未知病毒遺傳物質是DNA還是RNA——利用酶的專一性，破壞其一，看其二。 (2)探究方法 ①分離提純法：艾弗里及其同事做的肺炎雙球菌的體外轉化實驗，缺點是物質純度不能保證100%。 ②同位素標記法：噬菌體侵染細菌的實驗。方法：分別標記兩者的特有元素；將病毒的化學物質分開，單獨、直接地觀察它們各自的作用。目的：把DNA與蛋白質區(qū)分開。 ③病毒重組法：煙草花葉病毒的遺傳物質驗證實驗。方法：將一種病毒的遺傳物質與另一種病毒的蛋白質外殼重新組合，得到雜種病毒。 ④酶解法：利用酶的專一性，如加入DNA水解酶，將DNA水解，觀察起控制作用的物質是否還有控制作用，若“是”其遺傳物質不是DNA，若“否”其遺傳物質可能是DNA。 例3　如圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質”的實驗過程，由此可以判斷(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNA B．TMV的蛋白質不能進入煙草細胞中 C．侵入煙草細胞的RNA進行了逆轉錄過程 D．RNA是TMV的主要遺傳物質 3．下面是興趣小組為探究某種流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA設計的實驗步驟，請將其補充完整。 (1)實驗目的：略 (2)材料用具：顯微注射器，該流感病毒的核酸提取液，豬胚胎干細胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。 (3)實驗步驟： 第一步：把該流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三組， ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 第二步：取等量的豬胚胎干細胞分成三組，用顯微注射技術分別把A、B、C三組處理過的核酸提取物注射到三組豬胚胎干細胞中。 第三步：將三組豬胚胎干細胞放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間，然后從培養(yǎng)好的豬胚胎干細胞中抽取樣品，檢測是否有該流感病毒產生。 (4)請預測結果及結論： ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③若A、B、C三組均出現該流感病毒，則該流感病毒的遺傳物質既不是DNA也不是RNA。 請根據下列關鍵詞的提示，歸納構建本課時知識體系 噬菌體侵染細菌的實驗　肺炎雙球菌轉化實驗　煙草花葉病毒侵染煙草實驗 隨堂演練 1．利用兩種類型的肺炎雙球菌進行相關轉化實驗。各組肺炎雙球菌先進行圖示處理，再培養(yǎng)一段時間后注射到不同小鼠體內。下列說法不正確的是(　　) 第1題圖 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．通過E、F對照，能說明轉化因子是DNA而不是蛋白質 B．F組可以分離出S型和R型兩種肺炎雙球菌 C．F組產生的S型肺炎雙球菌可能是基因重組的結果 D．能導致小鼠死亡的是A、B、C、D四組 2．某研究人員模擬肺炎雙球菌轉化實驗，進行了以下4個實驗： 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→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注射入小鼠 ④S型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注射入小鼠 以上4個實驗中小鼠存活的情況依次是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 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揚州三模)下列有關肺炎雙球菌轉化實驗的敘述，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．將R型活菌與加熱殺死的S型菌混合后注射到小鼠體內，小鼠死亡，從小鼠體內只能分離出S型活菌 B．格里菲思的肺炎雙球菌體內轉化實驗證明了加熱殺死的R型菌中存在“轉化因子”，能將無毒的R型活菌轉化為有毒的S型活菌 C．在R型活菌的培養(yǎng)基中分別加入S型菌的蛋白質、多糖，培養(yǎng)一段時間后，培養(yǎng)基中都會出現S型活菌的菌落 D．艾弗里將DNA和蛋白質等物質分開，單獨觀察它們的作用，得出了DNA才是使R型菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質 4．1952年“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯研究了噬菌體的蛋白質和DNA在侵染細菌過程中的功能，攪拌離心后的實驗數據如圖所示，下列說法不正確的是(　　) 第4題圖 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．圖中被侵染細菌的存活率基本保持在100%，本組數據的意義是作為對照組，以證明細菌未裂解 B．通過用含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)噬菌體，再用標記的噬菌體侵染細菌，從而追蹤在侵染過程中蛋白質和DNA的變化 C．細胞外的32P含量有30%，原因是有部分標記的噬菌體還沒有侵染細菌，或者是侵染時間過長部分子代噬菌體從細菌中釋放出來 D．本實驗證明噬菌體傳遞和復制遺傳特性的過程中DNA起著重要作用 5．(多選)噬菌體侵染細菌實驗能夠直接證實DNA作為遺傳物質具有的特點是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．分子結構具有相對的穩(wěn)定性 B．能夠自我復制，保持前后代的連續(xù)性 C．能通過指導蛋白質合成，控制生物性狀 D．能產生可遺傳的變異 6．在遺傳物質的科學探究中，格里菲思的肺炎球菌體內轉化實驗說明加熱殺死的S型球菌可以使R型球菌發(fā)生轉化，但不能證明轉化因子(遺傳物質)是DNA，艾弗里等人的肺炎球菌轉化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染大腸桿菌的實驗都證明了DNA是遺傳物質。請分析回答這些科學家實驗中的相關問題： (1)艾弗里和赫爾希與蔡斯這兩個實驗在設計思路上的共同點有________________________。 (2)艾弗里和同事的實驗中能說明S型球菌的DNA是轉化因子的一組對照實驗是________。 實驗組號 接種菌型 加入S型球菌物質 培養(yǎng)皿長菌 情況 ① R 蛋白質 R型 ② R 莢膜多糖 R型 ③ R DNA R型和S型 ④ R 經DNA酶處理的DNA R型 　　(3)赫爾希和蔡斯選用T2噬菌體作為實驗材料的主要優(yōu)點是____________________。 (4)赫爾希和蔡斯采用放射性同位素示蹤技術首先用分別含有32P和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)獲得分別含有32P和35S的________，再用它們分別培養(yǎng)獲得分別含有32P和35S的________。在圖中32P和35S所在部位依次是________(填序號)。 第6題圖 (5)兩組侵染實驗，一段時間后都需要用攪拌機攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液、沉淀物中的放射性。攪拌的目的是________________________________________________________________________。 用32P標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗組，如果保溫培養(yǎng)時間過長，在攪拌離心后上清液也會出現較強的放射性，原因是________________________________________________________________________。