2027届高考生物人教版一轮复习导学案：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是主要的遗传物质”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生物遗传物质三大模块，按“实验过程-结论分析-拓展应用”逻辑构建知识网络，通过基础自测题和情境探究任务引导学生自主梳理经典实验原理，形成层次分明的知识体系。 亮点在于自主诊断与科学思维培养，如设置4道基础自测题（含2024甘肃卷真题）即时检测漏洞，情境探究中设计噬菌体侵染实验的“保温时间”“搅拌效果”分析题，培养学生基于证据的推理能力。每个考点配备规律方法总结（如“二看法”判断子代噬菌体标记），助力学生自主提升，教师可通过学生错题分布精准指导，实现个性化复习。

2027届高考生物人教版一轮复习导学案:DNA是主要的遗传物质 课标要求:1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。2.肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。 考点一 肺炎链球菌的转化实验 1.肺炎链球菌的类型 2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 教材边角 (必修2 P43“相关信息”) 有荚膜的肺炎链球菌会导致小鼠死亡的原因是有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 3.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 基础自测 (1)(2024 甘肃卷)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。( ) (2)(2024 甘肃卷)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。( ) (3)(经典高考题)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。( ) (4)(必修2 P44“图3 3”)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。(√) 能力进阶 考向1 肺炎链球菌转化实验的分析 1.(2026 广东珠海模拟)实验1:将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养;实验2:将S型细菌的DNA用DNA酶处理后所得物质与R型细菌混合培养。下列相关叙述正确的是( ) A.实验1的培养基上仅有S型细菌生长 B.实验2的培养基上有R型细菌和S型细菌生长 C.实验1、2可以证明DNA是主要的遗传物质 D.实验1与实验2形成对照 解析:D 实验1的培养基上既有S型细菌又有R型细菌,实验2的培养基上只有R型细菌,A、B错误;实验1与实验2相互对照,只能说明S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌,不能证明DNA是主要的遗传物质,C错误,D正确。 2.(2026 山东泰安模拟)为研究R型肺炎链球菌转化为S型细菌的转化因子是DNA还是蛋白质,进行了如图所示的转化实验。下列对本实验作出的分析,正确的是( ) A.丙组培养基中没有R型细菌的菌落出现,乙组培养基中有R型细菌的菌落出现 B.如果用RNA酶去除提取物中的RNA,结果没有S型细菌的菌落出现 C.如果提取S型细菌蛋白质并加入DNA酶混合后接种,结果仍有转化活性 D.如果S型细菌的一段DNA插入到R型细菌DNA上属于基因重组 解析:D 由于丙组加入DNA酶会将S型细菌的细胞提取物中的DNA水解,故丙组培养基中只有R型细菌的菌落,由于乙组加入的是蛋白酶,故乙组培养基中有R型细菌及S型细菌的菌落,A错误;RNA酶不能水解DNA,所以用RNA酶只会去除提取物中的RNA,结果仍有S型细菌的菌落出现,B错误;如果提取S型细菌蛋白质并加入DNA酶去培养R型细菌,结果没有转化活性,C错误;本实验如果S型细菌的一段DNA插入到R型细菌的DNA上属于基因重组,D正确。 考向2 肺炎链球菌转化实验拓展分析 3.为研究肺炎链球菌中的R型细菌转化为S型细菌时是否需要二者直接接触,研究人员利用如图所示装置进行实验。将两类菌株分别加入U形管左、右两臂内,U形管中间隔有微孔滤板。在U形管右臂端口对培养液缓慢吸或压,让两菌株共享培养液。已知吸或压过程会导致两臂内少量菌体破裂。一段时间后取U形管两臂菌液分别培养,观察菌落形态。下列说法错误的是( ) A.装置中的微孔滤板应允许DNA分子通过而不允许肺炎链球菌通过 B.若左臂菌液培养后产生一种菌落、右臂菌液培养后产生两种菌落,则证明R型细菌转化为S型细菌时不需要二者直接接触 C.R型细菌没有多糖类的荚膜导致其形成的菌落比S型细菌形成的菌落粗糙 D.S型细菌的DNA能诱导R型细菌发生基因突变,从而使R型细菌转化为S型细菌 解析:D 装置中的微孔滤板应允许DNA分子通过而不允许肺炎链球菌通过,吸或压导致少量菌体破裂后,有少量的DNA释放,可通过微孔滤板,A正确;若左臂菌液培养后产生一种菌落(S型细菌的菌落)、右臂菌液培养后产生两种菌落(S型和R型细菌的菌落),则证明R型细菌转化为S型细菌时不需要二者直接接触,B正确;R型细菌没有多糖类的荚膜,S型细菌有多糖类的荚膜,因此R型细菌形成的菌落比S型细菌形成的菌落粗糙,C正确;S型细菌的DNA能整合到R型细菌中而发生基因重组,从而使R型细菌转化为S型细菌,D错误。 考点二 噬菌体侵染细菌的实验 1.实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌 (1)T2噬菌体的模式图 (2)噬菌体的增殖 ①示意图 ②需要的条件 增殖需要的条件 内容 合成T2 噬菌体DNA 模板 噬菌体的DNA 原料 大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸 合成T2 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 2.实验方法 放射性同位素标记技术,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA(不能用3H、14C和18O)。 3.实验过程 (1)标记T2噬菌体 ①用35S标记噬菌体的蛋白质 ②用32P标记噬菌体的DNA 含32P的培养基培养大肠杆菌 32P标记的大肠杆菌 用噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌 32P标记的噬菌体。 (2)侵染大肠杆菌 提醒 搅拌和离心的目的不同 ①搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离。②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。 4.实验结果分析 (1)噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳仍留在细胞外。 (2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。 5.实验结论 DNA是噬菌体的遗传物质。 基础自测 (1)(2024 甘肃卷)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。( ) (2)(经典高考题)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(√) (3)(经典高考题)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。( ) (4)(必修2 P45“正文”)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。( ) (5)(必修2 P45“正文”)离心管的沉淀物中主要是被侵染的大肠杆菌。(√) 情境探究 某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2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。思考回答: (1)甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA,原因是_ _。 答案:部分噬菌体未来得及侵染大肠杆菌或子代噬菌体已从大肠杆菌体内释放 (2)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,原因是_ _。 答案:甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,由于P存在于DNA中,在侵染过程中,DNA进入大肠杆菌体内,由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌,且DNA复制的方式为半保留复制,所以可产生含32P的子代噬菌体和不含32P的子代噬菌体 (3)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,原因是_ _。 答案:由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌,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 (4)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呢? 提示: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;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,造成上清液放射性也较高。 (5)在用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,若搅拌不充分,会对实验结果造成什么影响呢? 提示:搅拌不充分,有少量含35S的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。 噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (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 能力进阶 考向1 噬菌体侵染细菌实验的过程分析 1.(2026 广东珠海模拟)某实验小组模拟“T2噬菌体侵染细菌实验”做了如图所示的实验,下列说法中错误的是( ) A.搅拌不充分会导致上清液的放射性强度减小 B.改用14C标记噬菌体,可以证明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳未进入细胞 C.细菌裂解后得到的所有子代噬菌体都带有32P标记 D.该实验保温时间过短对上清液放射性强度的大小几乎无影响 解析:B 搅拌不充分,35S标记的噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌上,会导致上清液的放射性强度减小,A正确;DNA和蛋白质都含有C元素,若用14C标记噬菌体,上清液和沉淀物中都有放射性,不能证明噬菌体的蛋白质外壳未进入大肠杆菌,B错误;35S标记的噬菌体的蛋白质不进入子代噬菌体,子代噬菌体以32P标记的脱氧核苷酸为原料合成有放射性的DNA,因此所有子代噬菌体的核酸都有放射性,C正确;正常情况下,上清液放射性强度来自35S标记的噬菌体的蛋白质,若保温时间过短,未侵染大肠杆菌的噬菌体仍会进入上清液,几乎不会影响上清液放射性强度,D正确。 2.(2026 四川内江期末)TM4噬菌体是一种专门侵染耻垢分枝杆菌的DNA病毒。耻垢分枝杆菌中stpK7基因的表达产物有利于TM4噬菌体吸附在细菌表面。研究人员按照赫尔希和蔡斯“噬菌体侵染大肠杆菌的实验”操作流程,进行以下各组实验,其中沉淀物具有较高放射性的是( ) A.用35S标记的TM4侵染敲除stpK7基因的耻垢分枝杆菌 B.用32P标记的TM4侵染敲除stpK7基因的耻垢分枝杆菌 C.用35S标记的TM4侵染未敲除stpK7基因的耻垢分枝杆菌 D.用32P标记的TM4侵染未敲除stpK7基因的耻垢分枝杆菌 解析:D 用35S标记TM4噬菌体(标记蛋白质外壳),侵染敲除stpK7基因的细菌;因细菌缺乏吸附能力,噬菌体无法吸附在细菌表面,且蛋白质本身不进入宿主细胞,故沉淀物放射性低,A不符合题意;用32P标记TM4噬菌体(标记DNA),侵染敲除stpK7基因的细菌;因噬菌体无法吸附在细菌表面,噬菌体DNA不能注入宿主细胞,离心后DNA主要存在于上清液,沉淀物放射性低,B不符合题意;用35S标记TM4噬菌体(标记蛋白质外壳),侵染未敲除stpK7基因的细菌;噬菌体可吸附在细菌表面并注入DNA,但蛋白质外壳不进入宿主细胞,故沉淀物放射性低,C不符合题意;用32P标记TM4噬菌体(标记DNA),侵染未敲除stpK7基因的细菌;噬菌体成功吸附在细菌表面并将DNA注入宿主细胞,离心后含细菌的沉淀物中放射性较高,D符合题意。 规律方法 “二看法”判断子代噬菌体标记情况 考向2 肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 3.(2026 福建厦门模拟)下列关于肺炎链球菌的体内、体外转化实验,以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述,正确的是( ) A.三个实验的设计思路是一致的 B.三个实验都用到了同位素标记法 C.三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论 D.三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA 解析:D 三个实验的设计思路不一样,A错误;肺炎链球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法,B错误;肺炎链球菌的体外转化实验可证明蛋白质不是遗传物质,C错误;题述三个实验所涉及的生物有T2噬菌体、小鼠、大肠杆菌、肺炎链球菌,它们的遗传物质都是DNA,D正确。 考点三 生物的遗传物质 1.烟草花叶病毒感染烟草的实验 2.生物体内的核酸种类及遗传物质 基础自测 (1)(必修2 P46“正文”)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( ) (2)(必修2 P46“正文”)烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA。( ) (3)(必修2 P46“正文”)细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。( ) (4)(必修2 P47“概念检测”)枯草杆菌的遗传物质主要分布在染色体上。( ) 能力进阶 考向1 探究RNA是遗传物质的实验分析 1.烟草花叶病毒有S型和R型两种株系,研究人员进行了如下实验: 第①组:S型株系侵染烟草 烟草出现 型病斑 第②组:R型株系侵染烟草 烟草出现 型病斑 第③组:R型株系蛋白质和S型株系RNA构建的重组病毒侵染烟草 烟草出现 型病斑 第④组:S型株系蛋白质和R型株系RNA构建的重组病毒侵染烟草 烟草出现 型病斑 根据实验结果分析,下列叙述错误的是( ) A.S型病毒和R型病毒可寄生在烟草细胞内 B.S型病毒和R型病毒所携带的遗传信息不完全相同 C.S型病毒和R型病毒的遗传物质为RNA D.第③④组中的子代病毒全为重组病毒 解析:D 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,病毒均需寄生在相应宿主细胞内,A、C正确;S型病毒和R型病毒使烟草出现不同病斑,故RNA上碱基的排列顺序不同,即所携带的遗传信息不完全相同,B正确;用S(R)型株系蛋白质和R(S)型株系RNA构建的重组病毒感染烟草,起遗传效应的是R(S)型株系的RNA,烟草应出现 ( )型病斑,且从烟草细胞中分离的子代病毒为R(S)型株系,D错误。 考向2 探索遗传物质的思路和方法 2.(2025 安徽蚌埠三模)现有新发现的一种病毒,科研人员设计了如表所示的两种实验方法来探究该病毒的遗传物质。下列叙述错误的是( ) 实验方法 实验过程 检测 将该病毒核酸提取物分为两组,一组用适量DNA酶处理(a组),另一组用等量RNA酶处理(b组),然后分别侵染宿主细胞 检测是否有子代病毒产生 将宿主细胞分别培养在含有放射性标记的尿嘧啶核苷酸(c组)和胸腺嘧啶脱氧核苷酸(d组)的培养基上,一段时间后再用病毒侵染被标记的宿主细胞 检测子代病毒是否具有放射性 A. 是采用“减法原理”设计的对比实验 B. 中c、d组都能用15N标记尿嘧啶和胸腺嘧啶 C.a组可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设 D.a组有病毒产生且c组病毒有放射性,说明其遗传物质是RNA 解析:B 中采用的方法是酶解法,向a、b两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了减法原理,A正确;尿嘧啶和胸腺嘧啶分别是RNA和DNA特有的碱基,不能用15N标记,因为15N无放射性,B错误;由于该病毒的遗传物质可能是DNA,也可能是RNA,因此a组可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设,再进一步通过实验来验证该假设的正确性,C正确;a组用DNA酶(DNA被分解)来处理,结果a组有病毒产生,酶具有专一性,说明该病毒的遗传物质是RNA;c组加有尿嘧啶核苷酸(合成RNA的原料),结果子代病毒有放射性,说明该病毒可以利用尿嘧啶核苷酸,则该病毒的遗传物质是RNA,D正确。 规律方法 探究“遗传物质”种类的3种方法 课堂训练 1.(2025 河南卷)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 解析:B 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噬菌体外壳中元素全部来自大肠杆菌;但由于DNA复制方式为半保留复制,因此子代噬菌体DNA中一些元素来自亲代噬菌体,一些来自大肠杆菌。已知蛋白质由C、H、O、N、S等组成,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。 2.(2022 湖南卷)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( ) A.新的噬菌体DNA合成 B.新的噬菌体蛋白质外壳合成 C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合 解析:C T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,新的噬菌体DNA和蛋白质都是在大肠杆菌中合成的,A、B不符合题意;噬菌体是病毒,没有细胞结构,其基因转录所需的RNA聚合酶必须由宿主提供,C符合题意;以噬菌体DNA为模板转录的RNA能与大肠杆菌的核糖体结合,翻译出组成T2噬菌体的蛋白质分子,D不符合题意。 3.(2022 海南卷)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( ) 材料及标记 实验组 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 解析:C T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌,蛋白质外壳仍留在细胞外,沉淀物为含有T2噬菌体DNA的大肠杆菌,故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中;3H既可标记DNA又可标记蛋白质外壳,所以③组的上清液和沉淀物中均有放射性物质;35S标记噬菌体外壳,因此④组的放射性物质主要分布在上清液中;15N为稳定同位素,①组中检测不到放射性。故第一、二组实验分别是②和④,C符合题意。 创新情境 S型细菌的多糖类荚膜是否直接致病 S型细菌有S 、S 、S 等不同类型,其区别主要是荚膜多糖抗原的不同。S型细菌的多糖类荚膜能够使S型细菌抵抗吞噬细胞的吞噬和体液中杀菌物质的作用,从而在小鼠体内存活并迅速繁殖而导致小鼠患病死亡。R型细菌没有多糖类荚膜,易被吞噬细胞和体液中杀菌物质清除。 角度1 考查教材基础知识 (1)荚膜是某些细菌的_外面包围的一层胶状物质,可防止细菌变干,吸附阳离子,防止噬菌体的侵袭、_等。 (2)S型细菌的致病性并非直接由多糖类荚膜引起,而是由于_ _。 角度2 考查实验设计与长句表达能力 (3)研究人员用加热杀死的S 型细菌与R型细菌混合后注射到正常小鼠体内,小鼠死亡。小鼠死亡的原因可能是R型细菌突变成S型细菌,也可能是杀死的S 型细菌使R型细菌转化为S型细菌。研究人员通过检测死亡小鼠体内S型细菌的类型,探究小鼠死亡是由上述哪种原因所致,请预期实验结果及结论: _ _ _ _。 答案:(1)细胞壁 吞噬细胞的吞噬和消化 (2)多糖类荚膜的保护作用使S型细菌在体内大量繁殖 (3)若只检测到S 型细菌,则小鼠的死因可能是杀死的S 型细菌使R型细菌转化为S型细菌,也可能是R型细菌突变成S型细菌;若检测到其他类型的S型细菌,则小鼠的死因是R型细菌突变为S型细菌 解析:(1)荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质,可防止细菌变干,吸附阳离子,防止噬菌体的侵袭、吞噬细胞的吞噬和消化。(2)R型细菌没有多糖类荚膜,易被吞噬细胞和体液中杀菌物质清除;而S型细菌有荚膜,能够抵抗吞噬细胞的吞噬和体液中杀菌物质的作用,从而在小鼠体内存活并迅速繁殖而导致小鼠患病死亡,所以S型细菌的致病性是由于多糖类荚膜的保护作用使S型细菌在体内大量繁殖。(3)因为基因突变具有不定向性,若S型细菌是由R型细菌基因突变产生的,则R型细菌可以转化成多种S型细菌,所以若检测到其他类型的S型细菌,则小鼠的死因是R型细菌突变为S型细菌;若只检测到S 型细菌,则小鼠的死因可能是杀死的S 型细菌使R型细菌转化为S型细菌,也可能是R型细菌突变成S型细菌。 2027届高考生物人教版一轮复习导学案 第1页(共1页) 学科网(北京)股份有限公司 $