内容正文:
第16讲 DNA是主要的遗传物质
考点一 肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)过程与现象
(2)结果分析
(3)结论
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(3)减法原理:在对照实验中,与常态比较,人为去除某种影响因素称为“减法原理”。例如,在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
[特别提醒] (1)转化的实质是基因重组而非基因突变:肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组(属于广义上的)。
(2)加热并没有使DNA完全失去活性:加热致死S型细菌的过程中,其代表作变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。
【易错辨析】
(1)从格里菲思第四组实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。(×)
(2)S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化。(×)
(3)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(×)
(4)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验是通过观察菌落的形态来判断是否发生转化。(√)
(5)加热杀死的S型细菌,其蛋白质变性失活。DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键断开,但缓慢冷却时,其结构可恢复。(√)
【长句应答】
1.体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性?
提示:加热杀死的S型细菌,其蛋白质变性失活,DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键断裂,但缓慢冷却时,其结构可恢复。
2.格里菲思第四组实验中,小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示,则:
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体,致使R型细菌数量减少。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是b之前,已有少量R型细菌转化为S型细菌,S型细菌能降低小鼠的免疫力,造成R型细菌大量繁殖。
(3)后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。
肺炎链球菌体内和体外转化实验的“三个”不同特点
考向一 肺炎链球菌转化实验的分析
1.(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
解析:选D 与R型菌相比,S型菌具有荚膜多糖,S型菌有毒,故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A合理;S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状,可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成,B合理;加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡,说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失,而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化,可知其DNA功能不受影响,C合理;将S型菌的DNA经DNA酶处理后,DNA被水解为小分子物质,故与R型菌混合,不能得到S型菌,D不合理。
2.(2023·徐州模拟)下图为肺炎链球菌不同品系间的转化,在R型菌转化为S型菌的过程中,有关叙述错误的是( )
A.加热杀死的S型菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B.转化产生的S型菌中的capS是由R型菌中的capR发生基因突变产生
C.S型菌因有荚膜的保护,所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D.若将R型菌的DNA与S型菌混合,荚膜的存在不利于S型菌转化为R型活菌
解析:选B 据图可知,加热杀死的S型菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段,与R型菌混合后,其中一个片段与R型菌DNA重组;转化产生的S型菌中的capS是由基因重组产生的;S型菌因有荚膜的保护,所以小鼠的免疫系统不易将其清除;S型菌外有荚膜的保护,若将R型菌的DNA与S型菌混合,荚膜的存在不利于S型菌转化为R型活菌。
考向二 肺炎链球菌转化实验拓展分析
3.某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验,实验过程如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
B.从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡
C.活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变
D.从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养,都会产生光滑菌落
解析:选D 由图可知,活菌乙能导致小鼠死亡,为S型细菌,活菌甲不能使小鼠死亡