2025届高三生物一轮复习课件 第18讲 DNA是主要的遗传物质

第六单元 遗传的分子基础 大家都知道：孟德尔是遗传学之父，他的厉害之处在于，当时不清楚谁是真正的遗传物质时，就发现了遗传规律。那么遗传物质究竟是谁？今天复习第六单元 遗传的分子基础。 科学史上关于探究或证明（DNA是）遗传物质的实验很多，课本选择了其中3个经典的关键实验，这3个实验是要大家掌握下来的。好，我们就进入第18讲 复习下证明DNA是遗传物质的3个经典实验 证明DNA是遗传物质的3个经典实验 格里菲斯——肺炎链球菌的体内转化实验 ——加热致死的S型细菌体内存 在“转化因子” 艾弗里及其同事——肺炎链球菌的体外转化实验 ——DNA是“转化因子”。DNA是 遗传物质，蛋白质等不是 遗传物质。 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ——DNA是遗传物质。 DNA是遗传物质 第18讲 DNA是主要的遗传物质 大家都知道：孟德尔是遗传学之父，他的厉害之处在于，当时不清楚谁是真正的遗传物质时，就发现了遗传规律。那么遗传物质究竟是谁？今天复习第六单元 遗传的分子基础。 科学史上关于探究或证明（DNA是）遗传物质的实验很多，课本选择了其中3个经典的关键实验，这3个实验是要大家掌握下来的。好，我们就进入第18讲 复习下证明DNA是遗传物质的3个经典实验。 ……最终证明了DNA是遗传物质。而对于有些不含DNA的病毒，经过“烟草花叶病毒感染烟叶的实验”证明了RNA是遗传物质。好，我们围绕这这几个实验进行第18讲 DNA是主要遗传物质的复习。先看证明DNA是遗传物质的3个经典实验。首先，先说下当时的情境： 证明DNA是遗传物质的3个经典实验 格里菲斯——肺炎链球菌的体内转化实验 ——加热致死的S型细菌体内存 在“转化因子” 艾弗里及其同事——肺炎链球菌的体外转化实验 ——DNA是“转化因子”。DNA是 遗传物质，蛋白质等不是 遗传物质。 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ——DNA是遗传物质。 DNA是遗传物质 第18讲 DNA是主要的遗传物质 种类 细菌结构 致病性 菌落 S型 R型 有多糖类荚膜（抗吞噬） 光滑 无多糖类荚膜 粗糙 人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 无 很明显。格里菲斯和艾弗里都是做了肺炎链球菌的转化实验，只是一个在体内，一个在体外实现转化。谁转化成谁？——R-S。说明两类型。看它们的区别……格里菲斯用R、S型进行了肺炎链球菌的体内转化实验。 点致病性的原因即可，有可能与免疫联合考查 第18讲 DNA是主要的遗传物质 格里菲斯——肺炎链球菌的体内转化实验 实验过程和结果 实验结果分析 实验结论 加热致死的S型细菌含有某种“转化因子”，使R型活菌转化为S型活菌。 R型活菌无毒 S型活菌有毒 加热致死的S菌无毒 R活菌→S活菌 还原格里菲斯如何分析实验结果得出结论的。 强调：当时格里菲斯仅仅提出S型中存在“转化因子”，对其是啥也是啥都不知道。接下来，科学家想搞清楚转化因子是谁？于是乎，艾弗里及其同事设计了肺炎链球菌的体外转化实验。证实了谁转化因子？谁是遗传物质？ 艾弗里及其同事——肺炎链球菌的体外转化实验 第18讲 DNA是主要的遗传物质 ①实验过程和结果 加热致死的S型细菌的细胞提取物 不处理 蛋白酶 RNA酶 酯酶 DNA酶 分别与R型活菌混合培养 均既有R型细菌 ，又有S型细菌 R型细菌 ②实验分析： 利用“减法原理”，通过分别处去S型细菌的蛋白质、脂质、RNA和DNA，以分别验证各物质对细菌转化的影响。 ③实验结论： DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA才是遗传物质，其他不是。 S型细菌 R型活菌→感受态细胞→S型DNA整合→基因重组→转化/变异 ④实验拓展： 变异、基因工程、育种 据图，思考以下几个问题： （1）此实验自变量的处理上，应用了什么原理？ （2）实验结论？ （3）R型活菌→S型活菌→S型菌，此为可遗传变异，哪种变异类型？ （4）最后的菌落既有R型又有S型，说明R菌并没有全部转化，转化多还是少？ 基因重组 途中此过程很像基因工程的哪个步骤？——目的基因导入受体细胞，能容易接受外源DNA片段的为感受态细胞 R型转化为S型的原理/实质是？R型吸收S型DNA的概率受多方因素的影响，如R型菌的状态、外源DNA的浓度等，使得R型菌转化具有一定的概率，相对比较少的，并不全部转化。强调广义的基因重组。 艾弗里结论不被接受的原因：……必须找更具说服力的实验，能直观的观察到DNA和蛋白质的作用就更好了。哎，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向1 考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验 例1．在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，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 D 171页1 例2．（2022·浙江·高考真题）S型肺炎双球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示 下列叙述正确的是（     ） A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解 B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果 C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向1 考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验 D 175页1 艾弗里结论不被接受的原因：……必须找更具说服力的实验，能直观的观察到DNA和蛋白质的作用就更好了。哎，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验 第18讲 DNA是主要的遗传物质 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ①实验材料： 噬菌体、大肠杆菌 ②实验方法： 同位素标记法 （ 32P→DNA； 35S→蛋白质 ） 据图，思考以下几个问题： （1）选择噬菌体作为遗传实验材料的好处？ （2）据噬菌体侵染细菌的过程图，噬菌体往里注入？合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳的原料来自？它们 的合成场所？指导/编码子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳合成的是？ （3）赫尔希和蔡斯就是利用侵染过程中的哪个步骤，来直观地确定谁是遗传物质？ （4）通过什么方法检测DNA和蛋白质有没进入大肠杆菌？ （5）用什么放射性同位素标记？能否标记它们的共有元素？同时标记？如何标记噬菌体？ 结构和成分简单，只含DNA和蛋白质。 按理艾弗里的实验结果应该是可以证明DNA是遗传物质的，……怎奈蛋白质的遗传物质的思想根深蒂固，且其实验的确还存在一些漏洞…… 艾弗里结论不被接受的原因：……必须找更具说服力的实验，能直观的观察到DNA和蛋白质的作用就更好了。哎，赫尔希和蔡斯还真的设计出了这样的实验。使用噬菌体病毒和大肠杆菌为实验材料。的噬菌体侵染细菌的实验 如何标记？相当于追踪DNA和蛋白质的去路 第18讲 DNA是主要的遗传物质 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ①实验材料： 噬菌体、大肠杆菌 ②实验方法： 同位素标记法（32P→DNA；35S→蛋白质） ③实验过程及现象： 搅拌 离心 上清液 沉淀物（菌） ④实验结论： DNA是遗传物质 连续性，子代检测到32P的噬菌体多还是少？ 短时间保温，说明是有时间要求的。达到怎样一个时间标准？——足够时间让所有噬菌体全都感染细菌，将遗传物质注入菌体内。且不释放出子代噬菌体。 例3．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（     ） A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来 C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA C 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向2 考查噬菌体侵染细菌实验 例4．赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是( ) A．实验中可用15N代替32P标记DNA B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的 C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌 D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA C 例5．（2022·海南·高考真题）某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（     ） A．①和④ B．②和③ C．②和④ D．④和③ C 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向2 考查噬菌体侵染细菌实验 第18讲 DNA是主要的遗传物质 烟草花叶病毒感染实验 ①实验过程及现象： 提取出烟草花叶病毒 ②实验结论： RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 DNA是主要的遗传物质 第18讲 DNA是主要的遗传物质 思考：由表可见，DNA和RNA都可以作为遗传物质，那么哪些生物以DNA为遗传物质，哪些生物以RNA为遗传物质，你是如何确定的？ 问某位学生：你的遗传物质主要是DNA，是吗？ 例6．（2024·甘肃·高考真题）科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是（     ） A．肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B．肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子 C．噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制 D．烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 D 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向3 综合考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒感染烟叶实验 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向3 综合考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒感染烟叶实验 例7．（2023·河北衡水·三模）人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，如图表示相关实验。下列相关叙述错误的是（     ）    A．图1中加热杀死的S型细菌的DNA仍具有活性 B．S型细菌的DNA进入到R型细菌后，R型细菌发生基因重组 C．图2中用35S标记T2噬菌体，上清液中的放射性较高 D．图2中细胞外出现32P是由于保温时间过长，子代噬菌体释放 D 第18讲 DNA是主要的遗传物质 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ③实验过程及现象： ④实验结论： DNA是遗传物质 ⑤实验拓展： a、实验结果误差分析 32P-DNA组，上清液放射性偏高，？ 35S-蛋白质组，沉淀物放射性偏高，？ 保温时间过长、过短。 搅拌不充分 b、推测子代噬菌体被 标记的情况 被标记亲代噬菌体感染未被标记大肠杆菌，如：含32P或14C噬菌体 未被标记亲代噬菌体感染被标记大肠杆菌，如：含35S或3H大肠杆菌 被标记亲代噬菌体感染被标记大肠杆菌，如：32P噬菌体→35S杆菌 （看被标记的物质或标记量） 抓住2个关键点：1、若亲代噬菌体被标记，只有DNA被标记时，子代才会出现放射性，且只有少数子代被标记。蛋白质则否。2、若大肠杆菌被标记，由于……则释放出的子代噬菌体均被标记，若标记的是DNA和蛋白质的共有元素，则两者均被标记。标记谁的特有元素谁就被标记。看被标记的物质或标记量。 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向4 考查噬菌体侵染细菌实验的拓展——放射性差异性变化分析、子代噬菌体被标记情况、情景类等 例8．某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是( ) A．甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，也不产生含32P的子代噬菌体 B．甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体 C．乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体 D．乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体 C 第18讲 DNA是主要的遗传物质 例9．（2023·四川眉山·三模）为了研究噬菌体的遗传物质，研究人员分别用35S或32P标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌进行保温，一段时间后搅拌、离心，得到上清液和沉淀物，研究人员预测的上清液放射性强度随保温时间的变化曲线如图。下列叙述错误的是（     ） A．搅拌是否充分会影响两组实验上清液的放射性 B．理论上35S标记组的上清液有放射性，沉淀物无放射性 C．32P标记组上清液的放射性与保温时间的关系如图b D．35S标记组上清液的放射性与保温时间的关系如图c 考向4 考查噬菌体侵染细菌实验的拓展——放射性差异性变化分析、子代噬菌体被标记情况、情景类等 A 例10．（2022·河南信阳·二模）下图甲是加热杀死的s型细菌与R型活菌混合后注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述正确的是（     ） A．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化而来的 B．若用S型细菌DNA与R型活菌进行体外转化，两种细菌数量变化与图甲相似 C．图乙离心后的试管中沉淀物放射性很低，上清液中放射性很高，说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质 D．图乙若用32P标记亲代噬菌体，则子代噬菌体中只有少部分具有放射性 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向4 考查噬菌体侵染细菌实验的拓展——放射性差异性变化分析、子代噬菌体被标记情况、情景类等 D 第18讲 DNA是主要的遗传物质 小结： 证明DNA是遗传物质的3个经典实验 格里菲斯——肺炎链球菌的体内转化实验 ——加热致死的S型细菌体内存 在“转化因子” 艾弗里及其同事——肺炎链球菌的体外转化实验 ——DNA是“转化因子”。DNA是 遗传物质，蛋白质等不是 遗传物质。 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ——DNA是遗传物质。 DNA是遗传物质 烟草花叶病毒（ 只含RNA）感染烟叶实验 RNA是某些病毒的遗传物质 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向4 考查噬菌体侵染细菌实验的拓展——放射性差异性变化分析、子代噬菌体被标记情况、情景类等 例11．（2023·四川绵阳·模拟预测）研究人员利用荧光染料标记T₂噬菌体的某种成分，并让标记的噬菌体与大肠杆菌混合培养，定时取菌液制成装片在荧光显微镜下观察，发现不同时间的荧光情况如表所示： 下列叙述正确的是（　　） A．可以通过离心后从上清液中吸取菌液制作装片 B．实验中荧光染料标记的T₂噬菌体成分是DNA C．15min时出现的弥散荧光小点都是释放出的子代噬菌体 D．发荧光的子代噬菌体所占比例随培养代数的增多而增多 B 例4．为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示： 下列叙述正确的是( ) A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性 B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质 C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向1 考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒感染烟叶实验 C 例3．下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述，正确的是（     ） A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传 B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌 C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传 D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌 第18讲 DNA是主要的遗传物质 D 考向1 考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验 艾弗里结论不被接受的原因：……必须找更具说服力的实验，能直观的观察到DNA和蛋白质的作用就更好了。哎，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验 第18讲 DNA是主要的遗传物质 考向3 综合考查肺炎链球菌的体内、体外转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒感染烟叶实验 例7．（2023·广东·模拟预测）1869年，瑞士生物学家米歇尔从脓细胞中分离得到了含磷量特别丰富的酸性物质。科学家通过进一步的研究，发现这种酸性物质广泛存在于动植物细胞核中，因此被称为“核酸”。后来，核酸被证明是生物的遗传物质，下列关于实验的说法正确的是（     ） A．格里菲思实验说明肺炎链球菌的形态特征及功能是由其DNA决定的 B．艾弗里实验说明引起细菌转化的物质是DNA C．用32P标记的T2噬菌体侵染肺炎链球菌时，细菌内会检测到放射性的32P D．35S标记的T2噬菌体侵染细菌时，若培养时间过长会导致沉淀物中35S较高 B 证明DNA是遗传物质的3个经典实验 格里菲斯——肺炎链球菌的体内转化实验 ——加热致死的S型细菌体内存 在“转化因子” 艾弗里及其同事——肺炎链球菌的体外转化实验 ——DNA是“转化因子”。DNA是 遗传物质，蛋白质等不是 遗传物质。 赫尔希和蔡斯——噬菌体（病毒）浸染细菌的实验 ——DNA是遗传物质。 DNA是遗传物质 烟草花叶病毒（ 只含RNA）感染烟叶实验 RNA是某些病毒的遗传物质 DNA的结构、基因的本质 DNA的复制 基因的表达 大家都知道：孟德尔是遗传学之父，他的厉害之处在于，当时不清楚谁是真正的遗传物质时，就发现了遗传规律。那么遗传物质究竟是谁？今天复习第六单元 遗传的分子基础。 科学史上关于探究或证明（DNA是）遗传物质的实验很多，课本介绍了其中3个经典的关键实验。……最终证明了DNA是遗传物质。而对于有些不含DNA的病毒，经过“烟草花叶病毒感染烟叶的实验”证明了RNA是遗传物质。 而DNA被证实是遗传物质的同时，DNA的双螺旋结构同时被提出，随之又发现决定性状的最小单位是基因。亲代将遗传物质遗传给子代之前，需先将DNA进行复制。再随着细胞分裂或生殖细胞遗传给子代。子代得到亲代遗传物质后，基因进行表达，就会呈现出与亲本相似的性状。 好，这就是第六单元知识的整体框架主线。好，我们先复习第18讲。先看证明DNA是遗传物质的3个经典实验。首先，先说下当时的情境 $$