2025届高三生物一轮复习讲义：DNA是主要的遗传物质

第17讲 DNA是主要的遗传物质 考点一　肺炎链球菌的转化实验 1、实验材料:两种肺炎链球菌 2、 格里菲思的体内转化实验 (1)实验①、②对比说明 R型细菌无毒性，S型细菌有毒性 。 (2)实验②、③对比说明 被加热致死的S型细菌无毒性 。 (3)实验②、③、④对比说明 R型细菌转化成了S型细菌 。 (4)结论： 已经加热致死的S型细菌中，含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子” 。 3、艾弗里的体外转化实验 (1)实验过程 (2)结论： DNA 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 注意： (1)格里菲思与艾弗里实 验的3个不同 (2)S型细菌死亡实质：加热使蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；加热时可以破坏DNA双链间的氢键，使DNA的双螺旋结构被破坏，但在温度降低后可恢复原结构，保持其作为遗传物质的功能。 (3)转化的实质是：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。 (4)并非所有的R型细菌都被转化。由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是一小部分R型细菌被转化成S型细菌，转化后形成的S型细菌可以遗传下去,快速繁殖形成大量的S型细菌,说明S型细菌的DNA是遗传物质。 (5)加热致死的S型细菌与R型细菌混合培养时，S型细菌的DNA进入R型细菌体内。结果在S型细菌DNA的控制下，R型细菌体内合成了S型细菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型细菌。 (6)体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？ 起对照作用，用DNA酶分解从S型细菌中提取的DNA，结果不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。 (7)作为遗传物质具备的条件有哪些？ ①在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。 ②能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。 ③具有储存大量遗传信息的潜在能力。 ④结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。 考点二 噬菌体侵染细菌实验 1、实验材料: T2噬菌体和大肠杆菌 (1)T2噬菌体的结构及生活方式 (2)T2噬菌体的复制式增殖 （重点理解过程的第2步和第3步）：①吸附（噬菌体利用未端吸附在细菌的表面）；②注入（噬菌体的DNA注入细菌体内，蛋白质外壳留在表面）；③生物合成（Ⅰ合成的物质：噬菌体的DNA和蛋白质；Ⅱ原料、条件及场所：由细菌提供（氨基酸、核苷酸、酶、能量等）；Ⅲ起作用的物质：噬菌体的DNA）；④组装（DNA和蛋白质结合形成 子代噬菌体）；⑤释放（ 释放出来的子代噬菌体和原侵入的噬菌体相同）； 2、实验方法:同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。 3、实验过程及结果 (1)标记噬菌体 (2)噬菌体侵染细菌 注意：噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”；搅拌的目的是把吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分开;离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 ①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 ②用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (3)实验结果分析 组别 现象 分析原因 35S标记T2噬菌体→细菌 上清液放射性很高 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中 沉淀物放射性很低 搅拌不充分，有少量含35S的T2噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中 32P标记T2噬菌体→细菌 沉淀物放射性很高 DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中 上清液放射性很低 (1)保温时间过短，有一部分T2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内；(2)保温时间过长，T2噬菌 体在大肠杆菌内增殖后释放出子代T2噬菌体　　　　　　　　　 (1)噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。 (2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。 (4)结论:DNA是遗传物质。 热图导析: 某科研小组搅拌离 心后的实验数据如图所示,则: ①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是作为对照组,以证明细菌未裂解。 ②细胞外的32P含量有30%,原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。 ③上清液中的35S先增大后保持在80%左右,原因是有20%的噬菌体没有与细菌脱离。 注意： (1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。 (2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。 (3) 肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计 思路 设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自不同的遗传功能 处理 方法 酶解法:将某种物质用酶解法去除,直接、单独观察这种物质在实验中所起作用 同位素标记法:分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA 结论 ①证明DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质 ②说明了遗传物质可发生可遗传的变异 ①证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质 ②说明DNA能控制蛋白质的合成 ③说明DNA能自我复制 (4)“二看法”判断子代噬菌体标记情况 考点三　烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 (1)实验过程及现象。 (2)实验结论。 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 (3)生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 有细胞结 构的生物 真核生物 DNA和 RNA DNA 酵母菌、小麦、人 原核生物 乳酸菌、蓝细菌 无细胞结 构的生物 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒 注意： 1、DNA是主要的遗传物质,因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少部分生物的遗传物质是RNA。 2、生物遗传物质的规律总结： (1)一种生物的遗传物质只能是DNA、RNA中的一种； (2)一个单独的实验不能证明DNA是主要的遗传物质； (3)细胞生物的遗传物质是DNA。 补充：1、“遗传物质”探索的4种方法 2、高中生物其他常用同位素示踪举例 同位素 标记物质 研究内容 结论(结果) 14C CO2 暗反应中碳的转移途径 发现卡尔文循环 3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成分泌过程 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 18O H2O和CO2 光合作用中O2的来源 产生的O2来自H2O，而不是CO2 15N DNA DNA的复制 DNA半保留复制 3、本节网络 4、重点例题 1、科学家用去污剂裂解被加热杀死的S型肺炎链球菌细胞，然后抽取裂解产物依次进行如图所示的肺炎链球菌转化实验(S型菌有荚膜且具有毒性，能使小鼠患败血症，R型菌无荚膜也无毒性)。回答下列问题： (1)上述实验中，________对照能说明S型细菌的DNA是转化因子。 (2)除了通过观察注射后小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌外，还可以通过什么方法区别R型和S型细菌？________________________________________。 (3)上述实验利用了酶具有________的特点。与“设法将物质分开，单独、直接地观察它们各自作用”的实验思路相比，本实验的优势在于__________________________________。 答案：(1)①和⑤　(2)显微镜下观察细菌有无荚膜(或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若菌落表面光滑，则为S型；若菌落表面粗糙，则为R型)　(3)专一性　避免物质纯度不足带来的干扰 2、科研工作者做噬菌体侵染细菌的实验时，分别用同位素32P、35S、18O和14C对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记。请回答下列问题： 标记对象 第一组 第二组 第三组 噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记 大肠杆菌成分 用32P标记 用18O标记 未标记 (1)“噬菌体侵染细菌的实验”与艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验在设计思路上的共同点是_____。 (2)第二组实验中，子代噬菌体蛋白质外壳中存在的氧元素是________。一般地说，第三组实验中，子代噬菌体的DNA中________________(填“一定含有”、“一定不含有”或“不一定含有”)14C。 (3)假设在第一组实验中，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，那么从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有32P的噬菌体和35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的________。 (4)第二组与第三组实验经过一段时间培养后离心，检测到放射性的主要部位分别是________、______________。 (5)若第一组和第三组的噬菌体标签脱落，无法辨别，请设计实验进行鉴别，写出实验设计思路： ___________________________________________________________________。 答案：(1)设法将DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA和蛋白质的作用　(2)18O　不一定含有　(3)100%、0　(4)沉淀物　沉淀物和上清液　(5)让第一组和第三组的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，保温、离心，比较沉淀物中放射性强度大小，放射性强度很低的是第一组噬菌体，放射性强度较高的是第三组噬菌体； 3、某研究小组在南极冰层中发现一种全新的动物病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验。回答下列问题： (1)材料用具：该病毒核酸提取物，DNA酶，RNA酶，小白鼠，生理盐水，注射器等。 (2)实验步骤： ①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。 ②将下表补充完整，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。 组别 A B C D 注射溶液 该病毒核酸提取物和RNA酶 该病毒核酸提取物和 该病毒核酸提取物 ______________ ③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。 (3)结果预测及结论： ①A、C组发病，______________，说明DNA是该病毒的遗传物质； ②______________________，说明________________________。 (4)从注射的物质看，该探究实验所依据的生物学原理是______________；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是_____________________________。 (5)若该病毒的遗物物质为DNA，则其彻底水解产物有________种。 答案：(2)②DNA酶　生理盐水　(3)①B、D组未发病　②B、C组发病，A、D组未发病　RNA是该病毒的遗传物质　(4)酶具有专一性　核酸控制生物的性状　(5)6 第 4 页 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $$