2027届高三一轮复习生物导学案第18讲　DNA是主要的遗传物质

该高中生物学高考复习学案系统梳理了DNA是主要遗传物质的核心考点，涵盖肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验及烟草花叶病毒感染实验，按“经典实验→结论推导→遗传物质分析”逻辑递进构建知识网络，通过问题链（如实验对比分析、判断对错）引导学生自主梳理考点，形成层次分明的认知框架。 亮点在于自主诊断与探究实践设计，如每个考点设置“判断对错”自测题即时反馈，“探究深化”模块设计噬菌体拓展实验（如标记噬菌体制备、放射性分布分析）培养科学思维与探究实践素养。配高考真题演练及方法指导（如二看法判断子代标记），助力学生自主归因提升，教师可依学情精准指导，实现个性化复习。

第六单元　遗传的分子基础 第18讲　DNA是主要的遗传物质 【思维导图】 考点一　肺炎链球菌的转化实验 【夯实基础】 1.肺炎链球菌的类型 类型 特点 菌落表面 荚膜 致病性 S型 ①　光滑　  有 ③　有　  R型 粗糙 ②　无　  无 【提醒】荚膜是一些细菌细胞壁外的一层胶状物质,主要成分是多糖。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。 2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 (1)过程和现象 (2)结果分析 a.实验一、二对比说明　R型活细菌无致病性,S型活细菌有致病性　。  b.实验二、三对比说明　加热致死的S型细菌无致病性　。  c.实验二、三、四对比说明　R型活细菌可转化为S型活细菌　。  d.如果没有实验三,能否得出格里菲思的结论?为什么?　不能,因为无对照实验,不能说明加热致死的S型细菌中含有促使R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子　。  e.在实验四中是否所有的R型细菌都转化成了S型细菌?　不是,发生转化的只是少部分R型细菌　。  (3)结论 已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——　转化因子　。  【实验解读】 (1)转化的实质是基因重组而非基因突变;肺炎链球菌的转化是指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)此实验仅能证明S型细菌中含有某种转化因子,但不清楚转化因子的本质。 (3)加热致死的S型细菌,其蛋白质变性失活是不可逆的,DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键断裂,但缓慢冷却后,其结构可恢复(DNA变性可逆,如PCR过程中,高温变性→低温复性)。 【判断对错】 (1)活体转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传。 (×) 　　【提示】 活体转化实验中,小鼠体内有大量S型细菌,说明R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传。 (2)活体转化实验中,S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌。 (×) 　　【提示】 活体转化实验中,无法确定是哪种物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌。 3.艾弗里及其同事的肺炎链球菌体外转化实验 【判断对错】 离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传。 (×) 　　【提示】 离体转化实验中,只有S型细菌的DNA才能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传。 4.肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较 【高考链接】 肺炎链球菌转化实验的分析及拓展 (经典高考真题)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。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 　　【答案】 D 　　【解析】 步骤①中,酶处理时间要足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应保持相同且适宜,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;S型细菌有荚膜,菌落表面光滑,R型细菌无荚膜,菌落表面粗糙,故可通过观察菌落或鉴定细胞形态判断是否出现S型细菌,D正确。 【科学方法系列】　自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 方法解读 探究甲状腺的功能实验中,通过手术切除甲状腺和注射甲状腺激素分别属于自变量控制中的哪种原理?　　　      　　　      　　　    　。  　　【答案】 前者去掉了影响因素,属于“减法原理”;后者增加了影响因素,属于“加法原理” 【高考链接】 (2024·安徽卷,T16节选)为探究基因OsNAC对光合作用的影响,研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见下表。回答下列问题: 净光合速率 /(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 /(mg·g-1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的　　　　　　、　　　　　　(填科学方法)。  　　【答案】 “减法原理”　“加法原理” 　　【解析】 与某品种水稻的野生型(WT)相比,实验组KO为OsNAC敲除突变体,其设置采用了自变量控制中的“减法原理”;实验组OE为OsNAC过量表达株,其设置采用了自变量控制中的“加法原理”。 考点二　噬菌体侵染细菌的实验 【夯实基础】 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)噬菌体的增殖 增殖需要的条件 内容 模板 　噬菌体　的DNA  合成噬菌体 DNA的原料 　大肠杆菌　提供的四种脱氧核苷酸  合成噬菌 体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸 场所 大肠杆菌的核糖体 能量 大肠杆菌产生的ATP提供 2.实验方法 　(放射性)同位素标记法　。该实验中用　35S　、　32P　分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。  该实验中不能用C、H、O、N这些元素标记噬菌体的原因是　C、H、O、N是DNA和蛋白质共有的元素,若选择共有元素做标记,则无法将DNA和蛋白质区分开　。  3.实验过程 (1)标记噬菌体:T2噬菌体属于病毒,专门寄生在大肠杆菌体内,不能直接用培养基培养,若要标记T2噬菌体,需先标记大肠杆菌。 (2)用标记的噬菌体侵染未标记的细菌 【思维延伸】 (1)搅拌的目的是　使吸附在细菌上的噬菌体和细菌分离　;离心的目的是　让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌　。  (2)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌后,为什么子代噬菌体中只有部分检测到32P?　用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,标记的是噬菌体的DNA,它能够进入大肠杆菌,以自身DNA为模板,利用大肠杆菌提供的原料合成子代DNA,DNA的复制方式是半保留复制,故子代噬菌体中只有部分能检测到32P　。  (3)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,若保温时间过短或过长,会对实验结果造成什么影响?　保温时间过短,部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,造成上清液中含少量放射性;保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代,经离心后分布于上清液中,造成上清液中也含少量放射性　。  【判断对错】 需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。 (×) 　　【提示】 实验过程中需分别用32P标记噬菌体的DNA和用35S标记噬菌体的蛋白质,然后,用32P标记的噬菌体和35S标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌。 4.实验结果分析及结论 【方法技巧】 二看法判断子代噬菌体的标记情况 【探究深化】 鲍曼不动杆菌是一种毒性较强的细菌,对多种抗生素具有耐药性,因此被称为“超级细菌”。某研究团队利用侵染鲍曼不动杆菌的Φ噬菌体联合抗生素成功清除了患者肺部的耐药鲍曼不动杆菌,而噬菌体疗法一般对人无危害,这体现出了噬菌体疗法的巨大潜力。 (1)与T2噬菌体的增殖过程类似,将图1中Φ噬菌体侵染鲍曼不动杆菌过程的字母进行排序:a→　　　　　　　　　→a。  (2)与T2噬菌体的增殖过程类似,Φ噬菌体增殖过程中需要宿主细胞提供　　　　　　　　　(答出2点)等条件。  (3)若用3H标记的Φ噬菌体去侵染鲍曼不动杆菌,经搅拌、离心后放射性存在于　　　　　　中。  (4)噬菌体疗法一般对人无危害,可能的原因是　　　      　　　    　。  (5)若要制备DNA的双链被32P标记的Φ噬菌体,具体做法是　　　    　。  (6)将Φ噬菌体的一个DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其侵染鲍曼不动杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有Φ噬菌体双链DNA分子都装配成Φ噬菌体(n个)并释放,则其中含有32P的Φ噬菌体所占比例为2/n,原因是　　　      　　　      　　　    　。  (7)设计实验验证Φ噬菌体是DNA病毒而不是RNA病毒,写出实验思路、结果和结论。　　　      　　　      　　　      　　　      　　　      　　　    　。  　　【答案】 (1)b→d→e→f→c (2)能量、原料、酶和场所 (3)上清液和沉淀物 (4)噬菌体只能专一性地寄生在细菌细胞中 (5)先用含32P的培养基培养鲍曼不动杆菌,再用Φ噬菌体侵染含32P标记的鲍曼不动杆菌,收集子代重噬菌体 (6)一个被32P标记的Φ噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个Φ噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个Φ噬菌体中只有2个被32P标记 (7)分别设计甲、乙两组实验,甲组:将鲍曼不动杆菌培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种Φ噬菌体。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将鲍曼不动杆菌培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种Φ噬菌体。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。实验结果:乙组收集的病毒具有放射性,甲组无。实验结论:Φ噬菌体是DNA病毒而不是RNA病毒 【高考链接】 一、噬菌体侵染细菌的实验分析(高频) (2025·河南卷,T2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是()。 A.C　 　　　B.S　 　　　C.P　 　　　D.N 　　【答案】 B 　　【解析】 T2噬菌体侵染大肠杆菌时,只有DNA进入大肠杆菌中并作为模板控制子代T2噬菌体的合成,而合成子代T2噬菌体所需的原料均由大肠杆菌提供,因此子代T2噬菌体的蛋白质外壳中的元素全部来自大肠杆菌;由于DNA的复制方式为半保留复制,因此子代噬菌体DNA中的有些元素来自亲代噬菌体,有些来自大肠杆菌。已知蛋白质由C、H、O、N、S组成,DNA由C、H、O、N、P组成,综上分析,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞(大肠杆菌)的是S,B符合题意。 二、噬菌体侵染细菌实验拓展 1.(2024·湖南卷,T7)我国科学家成功用噬菌体治疗方法治愈了耐药性细菌引起的顽固性尿路感染。下列叙述错误的是()。 A.运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌 B.宿主菌经噬菌体侵染后,基因定向突变的概率变大 C.噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化 D.噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等 　　【答案】 B 　　【解析】 噬菌体是一种特异性侵染细菌的病毒,运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌,A正确;基因突变具有不定向性,B错误;噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化,C正确;噬菌体作为病毒,侵染细菌后利用宿主细胞的核苷酸、氨基酸和能量等来维持自身的生命活动,D正确。 2.(经典高考真题)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()。 实验组 材料及标记 T2噬菌体 大肠杆菌 ① 未标记 15N标记 ② 32P标记 35S标记 ③ 3H标记 未标记 ④ 35S标记 未标记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③ 　　【答案】 C 　　【解析】 15N是稳定同位素,不具有放射性,因此实验组①中无法检测到放射性;实验组②中32P标记了噬菌体的DNA,噬菌体的DNA进入大肠杆菌中,而大肠杆菌被35S标记,因此放射性物质主要分布在沉淀物中;实验组③中3H标记了噬菌体的蛋白质和DNA,噬菌体的DNA进入大肠杆菌中一起沉淀,噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中,因此放射性物质分布在上清液和沉淀物中;实验组④中35S标记了噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中,因此放射性物质主要分布在上清液中。综上分析,C符合题意。 考点三　烟草花叶病毒感染实验及生物的遗传物质分析 【夯实基础】 1.烟草花叶病毒感染烟草的实验 【判断对错】 烟草花叶病毒感染烟草实验说明烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA。 (×) 　　【提示】 烟草花叶病毒感染烟草实验说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 2.生物体内的核酸种类及遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 真核 生物 DNA 和RNA 　DNA　  动物、植物、真菌等 原核 生物 DNA 和RNA 　DNA　  细菌等 DNA 病毒 仅有DNA 　DNA　  T2噬菌体、乙肝病毒等 RNA 病毒 仅有RNA 　RNA　  烟草花叶病毒、HIV、流感病毒、SARS病毒等 结论:生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而　DNA是主要的遗传物质　。  【方法技巧】 “遗传物质”探索的4种方法 【高考链接】 一、RNA是遗传物质的证据 (2024·湖北卷,T18)不同品种烟草在受到烟草花叶病毒(TMV)侵染后症状不同。研究者发现品种甲受TMV侵染后表现为无症状(非敏感型),而品种乙则表现为感病(敏感型)。甲与乙杂交,F1均为敏感型;F1与甲回交所得的子代中,敏感型与非敏感型植株之比为3∶1。对决定该性状的N基因测序发现,甲的N基因相较于乙的缺失了2个碱基对。下列叙述正确的是()。 A.该相对性状由一对等位基因控制 B.F1自交所得的F2中敏感型和非敏感型的植株之比为13∶3 C.发生在N基因上的2个碱基对的缺失不影响该基因表达产物的功能 D.用DNA酶处理该病毒的遗传物质,然后导入正常乙植株中,该植株表现为感病 　　【答案】 D 　　【解析】 根据题意,甲与乙杂交,F1均为敏感型,说明敏感型为显性性状,F1与甲回交相当于测交,若只受一对等位基因控制,则应出现1∶1比例,但所得的子代中敏感型与非敏感型植株之比为3∶1,说明控制该性状的基因有两对且独立遗传,A错误;假设控制该性状的相关基因用A/a、B/b表示,结合A项分析可知,F1的基因型为AaBb,甲的基因型为aabb,且只要含有显性基因就表现为敏感型,因此F1(AaBb)自交所得的F2中敏感型(A_B_、A_bb、aaB_)和非敏感型(aabb)的植株之比为15∶1,B错误;发生在N基因上的2个碱基对的缺失会导致基因的碱基序列改变,使表现敏感型的个体变为了非敏感型的个体,说明发生在N基因上的2个碱基对的缺失会影响该基因表达产物的功能,C错误;烟草花叶病毒的遗传物质为RNA,由于酶具有专一性,用DNA酶处理该病毒的遗传物质,其RNA仍保持完整,因此将处理后的病毒导入正常乙植株中,该植株表现为感病,D正确。 二、生物的遗传物质分析 (2024·甘肃卷,T5)科学家发现染色体主要由蛋白质和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.通过肺炎链球菌体内转化实验,证明了加热致死的S型细菌的DNA分子能使R型活菌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 　　【答案】 D 　　【解析】 肺炎链球菌体内转化实验仅发现转化现象,未单独研究每种物质的作用,A错误;肺炎链球菌的体外转化实验中,利用自变量控制中的“减法原理”设置对照实验,通过观察只有某种物质存在或只有某种物质不存在时R型菌的转化情况,最终证明了DNA是遗传物质,例如“S型菌DNA+DNA酶”组除去了DNA,B错误;T2噬菌体为DNA病毒,其DNA进入宿主细胞后,利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制,C错误;烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状,而蛋白质不能使烟草出现花叶病斑性状,D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $